Реконструкция электрической части понизительной подстанции 110/35/10 кВ «Кореновская»
|
Введение
1Описание подстанции «Кореновская»
2Определение направлений реконструкции
3Выбор силовых трансформаторов
4Токи короткого замыкания
5Выбор оборудования
Заключение
Список используемых источников
1Описание подстанции «Кореновская»
2Определение направлений реконструкции
3Выбор силовых трансформаторов
4Токи короткого замыкания
5Выбор оборудования
Заключение
Список используемых источников
Электрические подстанции в энергетической системе играют важную роль. Они предназначения для преобразования и распределения электрической энергии и мощности между потребителями. При проектировании подстанций могут применяться различные схемные решения для распределительных устройств [23]. При этом учитывается класс напряжения подстанции, количество отходящих линий, а также категории надёжности питаемых потребителей. Все электрические подстанции проектируются исходя из показателей экономической эффективности. При этом учитывается экономически эффективная загрузка трансформаторов, стоимость сооружения распределительных устройств, а также затраты на их обслуживание [2].
Объектом выпускной квалификационной работы является узловая подстанция Кореновская с классами напряжения 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ. В рамках выполнения выпускной квалификационной работы необходимо достичь цели: повышение установленной мощности подстанции с
обеспечением возможности подключения вновь сооружаемых линий [1], [2].
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-Выполнить анализ подстанции и определить направления проведения реконструкции с обоснованием всех принимаемых решений;
-Выбрать силовые трансформаторы, удовлетворяющие возросшей нагрузке подключённых потребителей и обеспечивающих максимальную эффективность;
-Рассчитать параметры основного оборудования
распределительных устройств подстанции и выбрать, согласно расчетным данным, оборудование по каталогам производителей.
При выполнении всех поставленных задач используются данные, размещенные в открытых источниках, при выборе оборудования используются преимущественно отечественные производители.
Объектом выпускной квалификационной работы является узловая подстанция Кореновская с классами напряжения 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ. В рамках выполнения выпускной квалификационной работы необходимо достичь цели: повышение установленной мощности подстанции с
обеспечением возможности подключения вновь сооружаемых линий [1], [2].
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-Выполнить анализ подстанции и определить направления проведения реконструкции с обоснованием всех принимаемых решений;
-Выбрать силовые трансформаторы, удовлетворяющие возросшей нагрузке подключённых потребителей и обеспечивающих максимальную эффективность;
-Рассчитать параметры основного оборудования
распределительных устройств подстанции и выбрать, согласно расчетным данным, оборудование по каталогам производителей.
При выполнении всех поставленных задач используются данные, размещенные в открытых источниках, при выборе оборудования используются преимущественно отечественные производители.
Для выполнения выпускной квалификационной работы в качестве объекта выбрана узловая подстанция «Кореновская» с классами напряжения 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ. В рамках выполнения выпускной квалификационной работы были поставлены задачи позволившие достичь поставленной цели: повышение установленной мощности подстанции с обеспечением возможности подключения вновь сооружаемых линий:
-Выполнить анализ подстанции и определить направления проведения реконструкции с обоснованием всех принимаемых решений;
-Выбрать силовые трансформаторы, удовлетворяющие возросшей нагрузке подключённых потребителей и обеспечивающих максимальную эффективность;
-Рассчитать параметры основного оборудования
распределительных устройств подстанции и выбрать, согласно расчетным данным, оборудование по каталогам производителей.
Первая задача поставленная в рамках выполнения ВКР решена в первом и втором разделах ВКР. В рамках решения первой задачи установлено, что подстанция «Кореновская» с классами напряжения 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ расположена в Краснодарском крае, в г. Кореновск. Со стороны 110 кВ к подстанции подключено 4 воздушных линии: ВЛ-110 кВ «Выселки»; ВЛ-110 Динская; ВЛ-110 кВ Кореновская тяговая 1 и 2. Со стороны 35 кВ к подстанции подключено пять ВЛ, а со стороны 10 кВ к подстанции подключено 13 линий.
Определены схемы распределительных устройств. Для открытого распределительного устройства 110 кВ применяется схема 110-13, для открытого распределительного устройства 35 кВ применяется схема 35-9, а для распределительного устройства 10 кВ применяется схема 10-2. Определено, что на подстанции установлены выключатели различных типов: для ОРУ 110 кВ масляные и элегазовые, для ОРУ 35 кВ масляные, для РУ 10 кВ вакуумные. Определен состав дополнительного оборудования, в том числе оборудование системы собственных нужд и установки компенсации реактивной мощности.
В результате выполнения второго раздела ВКР определено значение полной расчетной мощности подстанции равное 5расч.ПС = 59,65 МВА. Данное значение получено исходя из анализа исходных данных, т.е. данные замеров загрузки подстанции в 2021 году, данных классификации объекта как имеющего загрузку более 130%, а также на основании данных по строительству двух воздушных линий, подключаемых к подстанции. Определены изменения потребляемой полной и активной мощностей подстанции в течении года по соответствующим классам напряжения, а также определена длительность каждого периода. Получено расчетное значение требуемой номинальной мощности силового трансформатора для установки на подстанции после реконструкции. С учетом полученного расчетного значения 5расч.ПС = 59,65 МВА, расчетное значение мощности трансформатора 5расч.т = 36,21 МВА.
Вторая задача ВКР решалась в третьем разделе, в котором по значению требуемой мощности силового трансформатора, полученного в разделе 2 ВКР выполнен поиск двух вариантов, удовлетворяющих условию выбора силовых трансформаторов. По каталогам производителя определены паспортные данные для трансформатора марки ТДТН 40000/110/35/10 и для трансформатора марки ТДТН 63000/110/35/10. Выполнен расчет нагрузочных, приведенных потерь активной и реактивной мощности для каждого из вариантов установки на подстанции силовых трансформаторов. Данные расчета приведенных потерь использованы для определения расчетного значения потерь электрической энергии на подстанции. Получено, что потери электрической энергии для варианта с двумя силовыми трансформаторами ТДТН 40000 выше на 94,7 % чем для варианта с двумя трансформаторами ТДТН 63000. Этот факт объясняется тем, что коэффициент загрузки у трансформаторов ТДТН 40000 ближе к экономически эффективному коэффициенту загрузки, а у трансформаторов ТДТН 63000 ближе к оптимальному. Получены расчетные значения приведенных затрат для трансформаторов ТДТН 40000 и ТДТН 63000. Расчет выполнен с учетом стоимости каждого трансформатора. Сравнение расчетных значений приведенных затрат показали, что для варианта с двумя силовыми трансформаторами ТДТН 40000 значение выше на 3982070,196 руб. или на 19,148 % чем у варианта с двумя трансформаторами ТДТН 63000. Исходя их этого в ВКР принято использовать на подстанции два трансформатора ТДТН 63000/110/35/10 кВ.
Для решения третьей задачи, поставленной в рамках ВКР на первом этапе выполнен расчет токов короткого замыкания на объекте. Расчет выполнен исходя из условия установки силового трансформатора ТДТН 63000. Расчет выполнен для стороны 110 кВ (расчетная точка К1), стороны 35 кВ (расчетная точка К2) и стороны 10 кВ (расчетная точка К3). Для точки К1 выполнен расчет трехфазного ТКЗ, двухфазного ТКЗ, однофазного ТКЗ и двухфазного на землю. В результате расчетов наибольшее значение в точке К1 Д3)
получено для трехфазного ТКЗ ^К1 = 7,4 кА. Для расчетной точки К2 выполнен расчет трехфазного ТКЗ и двухфазного ТКЗ. Наибольшее значение получено для трехфазного ТКЗ /„3)^ = 6,5 кА. В точке К3 выполнен расчет трехфазного ТКЗ и двухфазного ТКЗ. В результате получено, что трехфазный Д3)
ТКЗ имеет наибольшее значение = 15,4 кА. Для точек К2 и К3 не
проводилось расчетов токов короткого замыкания на землю, так как уровень этих токов, исходя из режима заземления нейтрали будет очень низким.
Определено расчетное значение количества ячеек отходящих линий для установки в РУ 10 кВ подстанции. Согласно расчетам принято, что число ячеек равно 15 шт, и 2 ячейки резервные. Для распределительных устройств 110 кВ и 35 кВ составлены схемы с обозначением необходимого оборудования. Для РУ 10 кВ составлены типовые схемы ячеек и определено, количество ячейки каждого типа.
Так как на подстанции «Кореновская» планируется увеличение числа воздушных линий напряжением 110 кВ до 5 шт., то схема ОРУ 110 кВ выполненная по типовой схеме 110-13Н сохраняется, так как она позволит подключить дополнительные линии. Для каждой отходящей линии выполнен расчет максимальной полной передаваемой мощности, для определения тока выключателей на стороне 110 кВ в цепях линий. Для линий класса напряжения 110 кВ максимально передаваемая мощность определена на уровне 40,9 МВА, для линий класса напряжения 35 кВ максимально передаваемая мощность определена на уровне 10,57 МВА, а для отходящих линий 10 кВ на уровне 2 МВА. Согласно данным расчета мощности определены расчетные значения (РЗ) номинальных токов для высоковольтных выключателей, а также расчетные значения токов выключателей в цепях силового трансформатора. По результатам расчетов токов короткого замыкания, выполненных в разделе 4 ВКР, был выполнен расчет значения теплового импульса на каждом из РУ, так как данное значение используется для выбора и проверки оборудования.
В результате составлены ведомости выбранного оборудования для ОРУ 110 кВ, ОРУ 35 кВ и РУ 10 кВ. Для установки на ОРУ 110 кВ приняты: высоковольтные выключатели марки ВГТ-110 [3], разъединители с
горизонтально поворотными ножами марки РГ-110 [17], трансформаторы тока с элегазовой изоляцией марки ТОГФ-110 [4], трансформаторы тока встроенные марки ТВ-110. На стороне 35 кВ к установке приняты: высоковольтные выключатели марки ВГТ-35 [3], разъединители с горизонтально поворотными ножами марки РГ-35 [18], трансформаторы тока с элегазовой изоляцией марки ТРГ-35 [4], трансформаторы напряжения ЗНОЛ- 35 [8].
В РУ 10 кВ выбраны выключатели марки ВВУ-СЭЩ 10 [12], трансформаторы тока ТШЛ-СЭЩ-10 [15] и ТПЛ-СЭЩ-10 [14], а также трансформаторы напряжения марки ЗНОЛ-10 [8]. Все оборудования удовлетворяет условиям выбора.
-Выполнить анализ подстанции и определить направления проведения реконструкции с обоснованием всех принимаемых решений;
-Выбрать силовые трансформаторы, удовлетворяющие возросшей нагрузке подключённых потребителей и обеспечивающих максимальную эффективность;
-Рассчитать параметры основного оборудования
распределительных устройств подстанции и выбрать, согласно расчетным данным, оборудование по каталогам производителей.
Первая задача поставленная в рамках выполнения ВКР решена в первом и втором разделах ВКР. В рамках решения первой задачи установлено, что подстанция «Кореновская» с классами напряжения 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ расположена в Краснодарском крае, в г. Кореновск. Со стороны 110 кВ к подстанции подключено 4 воздушных линии: ВЛ-110 кВ «Выселки»; ВЛ-110 Динская; ВЛ-110 кВ Кореновская тяговая 1 и 2. Со стороны 35 кВ к подстанции подключено пять ВЛ, а со стороны 10 кВ к подстанции подключено 13 линий.
Определены схемы распределительных устройств. Для открытого распределительного устройства 110 кВ применяется схема 110-13, для открытого распределительного устройства 35 кВ применяется схема 35-9, а для распределительного устройства 10 кВ применяется схема 10-2. Определено, что на подстанции установлены выключатели различных типов: для ОРУ 110 кВ масляные и элегазовые, для ОРУ 35 кВ масляные, для РУ 10 кВ вакуумные. Определен состав дополнительного оборудования, в том числе оборудование системы собственных нужд и установки компенсации реактивной мощности.
В результате выполнения второго раздела ВКР определено значение полной расчетной мощности подстанции равное 5расч.ПС = 59,65 МВА. Данное значение получено исходя из анализа исходных данных, т.е. данные замеров загрузки подстанции в 2021 году, данных классификации объекта как имеющего загрузку более 130%, а также на основании данных по строительству двух воздушных линий, подключаемых к подстанции. Определены изменения потребляемой полной и активной мощностей подстанции в течении года по соответствующим классам напряжения, а также определена длительность каждого периода. Получено расчетное значение требуемой номинальной мощности силового трансформатора для установки на подстанции после реконструкции. С учетом полученного расчетного значения 5расч.ПС = 59,65 МВА, расчетное значение мощности трансформатора 5расч.т = 36,21 МВА.
Вторая задача ВКР решалась в третьем разделе, в котором по значению требуемой мощности силового трансформатора, полученного в разделе 2 ВКР выполнен поиск двух вариантов, удовлетворяющих условию выбора силовых трансформаторов. По каталогам производителя определены паспортные данные для трансформатора марки ТДТН 40000/110/35/10 и для трансформатора марки ТДТН 63000/110/35/10. Выполнен расчет нагрузочных, приведенных потерь активной и реактивной мощности для каждого из вариантов установки на подстанции силовых трансформаторов. Данные расчета приведенных потерь использованы для определения расчетного значения потерь электрической энергии на подстанции. Получено, что потери электрической энергии для варианта с двумя силовыми трансформаторами ТДТН 40000 выше на 94,7 % чем для варианта с двумя трансформаторами ТДТН 63000. Этот факт объясняется тем, что коэффициент загрузки у трансформаторов ТДТН 40000 ближе к экономически эффективному коэффициенту загрузки, а у трансформаторов ТДТН 63000 ближе к оптимальному. Получены расчетные значения приведенных затрат для трансформаторов ТДТН 40000 и ТДТН 63000. Расчет выполнен с учетом стоимости каждого трансформатора. Сравнение расчетных значений приведенных затрат показали, что для варианта с двумя силовыми трансформаторами ТДТН 40000 значение выше на 3982070,196 руб. или на 19,148 % чем у варианта с двумя трансформаторами ТДТН 63000. Исходя их этого в ВКР принято использовать на подстанции два трансформатора ТДТН 63000/110/35/10 кВ.
Для решения третьей задачи, поставленной в рамках ВКР на первом этапе выполнен расчет токов короткого замыкания на объекте. Расчет выполнен исходя из условия установки силового трансформатора ТДТН 63000. Расчет выполнен для стороны 110 кВ (расчетная точка К1), стороны 35 кВ (расчетная точка К2) и стороны 10 кВ (расчетная точка К3). Для точки К1 выполнен расчет трехфазного ТКЗ, двухфазного ТКЗ, однофазного ТКЗ и двухфазного на землю. В результате расчетов наибольшее значение в точке К1 Д3)
получено для трехфазного ТКЗ ^К1 = 7,4 кА. Для расчетной точки К2 выполнен расчет трехфазного ТКЗ и двухфазного ТКЗ. Наибольшее значение получено для трехфазного ТКЗ /„3)^ = 6,5 кА. В точке К3 выполнен расчет трехфазного ТКЗ и двухфазного ТКЗ. В результате получено, что трехфазный Д3)
ТКЗ имеет наибольшее значение = 15,4 кА. Для точек К2 и К3 не
проводилось расчетов токов короткого замыкания на землю, так как уровень этих токов, исходя из режима заземления нейтрали будет очень низким.
Определено расчетное значение количества ячеек отходящих линий для установки в РУ 10 кВ подстанции. Согласно расчетам принято, что число ячеек равно 15 шт, и 2 ячейки резервные. Для распределительных устройств 110 кВ и 35 кВ составлены схемы с обозначением необходимого оборудования. Для РУ 10 кВ составлены типовые схемы ячеек и определено, количество ячейки каждого типа.
Так как на подстанции «Кореновская» планируется увеличение числа воздушных линий напряжением 110 кВ до 5 шт., то схема ОРУ 110 кВ выполненная по типовой схеме 110-13Н сохраняется, так как она позволит подключить дополнительные линии. Для каждой отходящей линии выполнен расчет максимальной полной передаваемой мощности, для определения тока выключателей на стороне 110 кВ в цепях линий. Для линий класса напряжения 110 кВ максимально передаваемая мощность определена на уровне 40,9 МВА, для линий класса напряжения 35 кВ максимально передаваемая мощность определена на уровне 10,57 МВА, а для отходящих линий 10 кВ на уровне 2 МВА. Согласно данным расчета мощности определены расчетные значения (РЗ) номинальных токов для высоковольтных выключателей, а также расчетные значения токов выключателей в цепях силового трансформатора. По результатам расчетов токов короткого замыкания, выполненных в разделе 4 ВКР, был выполнен расчет значения теплового импульса на каждом из РУ, так как данное значение используется для выбора и проверки оборудования.
В результате составлены ведомости выбранного оборудования для ОРУ 110 кВ, ОРУ 35 кВ и РУ 10 кВ. Для установки на ОРУ 110 кВ приняты: высоковольтные выключатели марки ВГТ-110 [3], разъединители с
горизонтально поворотными ножами марки РГ-110 [17], трансформаторы тока с элегазовой изоляцией марки ТОГФ-110 [4], трансформаторы тока встроенные марки ТВ-110. На стороне 35 кВ к установке приняты: высоковольтные выключатели марки ВГТ-35 [3], разъединители с горизонтально поворотными ножами марки РГ-35 [18], трансформаторы тока с элегазовой изоляцией марки ТРГ-35 [4], трансформаторы напряжения ЗНОЛ- 35 [8].
В РУ 10 кВ выбраны выключатели марки ВВУ-СЭЩ 10 [12], трансформаторы тока ТШЛ-СЭЩ-10 [15] и ТПЛ-СЭЩ-10 [14], а также трансформаторы напряжения марки ЗНОЛ-10 [8]. Все оборудования удовлетворяет условиям выбора.
