Аннотация 2
Введение 5
1 Описание объекта проектирования - ГПП предприятия 110/6 кВ 8
2 Анализ нагрузок завода 11
2.1 Краткое описание промышленного предприятия ООО «ВАТР» 11
2.2 Характеристика существующего источника электроснабжения промышленного предприятия ООО «ВАТР» 12
2.3 Причины роста электрических нагрузок предприятия 13
2.4 Перечень цехов и ожидаемая суммарная нагрузка предприятия ООО «ВАТР» 15
2.5 Максимальная продолжительность годовой нагрузки и коэффициент заполнения графика нагрузки 15
3 Выбор и расчет, требуемого к установке силового трансформатора 17
3.1 Тип, устанавливаемых на подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ, силовых трансформаторов 17
3.2 Число, устанавливаемых на подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ, силовых трансформаторов 18
3.3 Мощность, устанавливаемых на подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ, силовых трансформаторов 18
3.4 Технико-экономическое сравнение, предполагаемых к установке на подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ, силовых трансформаторов 19
4 Аналитический выбор главной электрической схемы ГПП 26
4.1 Уровни напряжений распределительных устройств 26
4.2 Конструктивное исполнение распределительных устройств 27
4.3 Схемы распределительных устройств 29
5 Расчет токов короткого замыкания подстанции на ГПП 110/6 кВ 31
6 Выбор и расчет необходимого электрооборудования 110 кВ и 6 кВ ГПП предприятия 110/6 кВ 35
6.1 Выбор выключателей 110 кВ подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ 36
6.2 Выбор разъединителей 110 кВ подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ 38
6.3 Проверка трансформаторов тока 110 кВ подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ 39
6.4 Выбор трансформаторов напряжения 110 кВ подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ 43
6.5 Выбор ограничителей перенапряжений 110 кВ подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ 46
6.6 Выбор ошиновки 110 кВ подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ 47
6.7 Выбор комплектного распределительного устройства 6 кВ подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ 49
6.8 Выбор выключателей 6 кВ подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ 50
6.9 Выбор трансформаторов тока 6 кВ на подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ 52
6.10 Выбор трансформаторов напряжения 6 кВ на подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВА 53
6.11 Выбор ограничителей перенапряжений 6 кВ подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ 55
7 Выбор системы оперативного тока подстанции 56
8 Выбор и расчет трансформатора системы собственных нужд подстанции ГПП 110/6 кВ 57
9 Заземление ГПП предприятия 110/6 кВ 58
10 Молниезащита ГПП предприятия 110/6 кВ 59
Заключение 60
Список используемых источников 61
Уральский федеральный округ является одним из самых динамично развивающихся, в области промышленности, регионов Российской федерации. Этому способствует удачное расположение на стыке Европейской и Азиатской части континента, сосредоточие природных богатств (уже разведанных и перспективных), развитая транспортная инфраструктура и внушительный научный потенциал [2].
Промышленность является основой экономики Свердловской области и составляет более 30 % от валового регионального продукта (далее по тексту ВРП) области. Высокая степень развитости промышленности позволила области войти в десятку регионов РФ по объему ВРП.
Промышленность Свердловской области объединяется в себе все базовые отрасли промышленного комплекса: металлургия с удельным весом в экономике 55 %; машиностроение с удельным весом в экономике 26 %; химическая промышленность, пищевая промышленность, агропромышленный комплекс, сельскохозяйственное производство.
Согласно данным в [2], более 50 % всей производимой в РФ промышленной продукции относится к деятельности предприятий Свердловской области.
Географическое положение Свердловской области позволяет ей занимать позиции крупного транспортно-логистического узла РФ, что дает мощный импульс экономическому развитию области (торговля продукцией, выпущенной предприятиями региона, и иные экономические связи).
В рамках бакалаврской работы рассматривается промышленное предприятие ООО «ВАТР», которое относится к сфере электротехнического машиностроения.
В сфере электротехнического машиностроения согласно [2] планируется рывок за счет увеличения производства высоковольтного оборудования (на 25 % минимум), расширения номенклатуры производимой продукции (инновационное оборудование).
Однако, в электроэнергетическом секторе Свердловской области и города Екатеринбург конкретно, наблюдаются некоторые проблемы, которые могут не позволить выйти на необходимые темпы роста предприятиям, в том числе электротехнической промышленности. Данными проблемами являются значительный физический износ электросетевых объектов (оборудование подстанций и сетей) и значительный моральный износ электросетевых объектов (сильно устаревшее неэкологичное оборудование) [2, 3].
С подобной проблемой столкнулось и предприятие ООО «ВАТР», на производственной площадке которого находится одноименная понизительная подстанция 110/6 кВ. Подстанция введена в эксплуатацию в 1968 г. и на сегодняшний день выделяется сильной изношенностью основного электрооборудования (многократное превышение нормативных сроков эксплуатации), инженерных сетей (кабельные линии, водопроводы, маслопроводы и т.п.), подстанционных зданий, таких как закрытое распределительное устройство (далее по тексту ЗРУ), а также моральным устареванием электрооборудования (различные устройства автоматизации и устройства релейной защиты выполненные на старой элементной базе, маслонаполненное коммутационное оборудование, короткозамыкатели и отделители).
В условиях прогнозного роста производства оборудования предприятия и в связи с расширением номенклатуры производимой продукции, а также с учетом прогнозного роста энергопотребления в городе (центральной части города в особенности), остро встает проблема устаревания и износа основных фондов электросетевых объектов. Проблема требует максимально оперативного решения для обеспечения надежного и качественного снабжения потребителей электроэнергии и, в особенности, промышленных потребителей, таких как ООО «ВАТР» [3].
В соответствии с [3] одна из основных задач, поставленных для развития электрических сетей напряжением 110 кВ - «обновление электросетевого оборудования, связанное с физическим и моральным старением основных фондов и необходимостью повышения надежности электроснабжения существующих потребителей» [3].
Для решения вышеобозначенной задачи в [3] выделяется следующее мероприятие «реконструкция объектов электросетевого хозяйства и новое проектирование» [3].
В соответствии с вышеобозначенным, необходимо новое проектирование подстанции 110/6 кВ или другими словами полное перепроектирование всей подстанции, включающее в себя множество разрабатываемых разделов проектной документации.
В рамках настоящей бакалаврской работы будет рассмотрена электрическая часть подстанции ООО «ВАТР» 110/6 кВ.
Целью бакалаврской работы является обеспечение надежного и качественного электроснабжения промышленного предприятия.
Достижение цели возможно путем постановки и решения следующих основных задач:
• сбор информации о нагрузках и расчет мощности новых силовых трансформаторов подстанции промышленного предприятия ООО «ВАТР»;
• расчет токов короткого замыкания новой подстанции;
• выбор схемы внешнего электроснабжения подстанции;
• выбор и обосновывающий расчет электрооборудования подстанции промышленного предприятия;
• выбор системы оперативного тока главной понизительной подстанции промышленного предприятия;
• выбор и расчет трансформатора системы собственных нужд подстанции промышленного предприятия;
• обоснование расчетов по заземлению и молниезащите подстанции промышленного предприятия.
Непрерывное развитие предприятия диктует с каждым годом все увеличивающиеся требования к надежности электроснабжения, т.к. надежное электроснабжение оказывает значительное влияние на стабильное производство промышленного предприятия.
В силу сильного износа понизительной подстанции ООО «ВАТР», питающей предприятие, потребовалось её полное перепроектирование. Электрическая часть данного перепроектирования была рассмотрена настоящей бакалаврской работой и основные принятые решения представлены далее.
К установке, в соответствии с запланированным ростом нагрузок, приняты силовые трансформаторы типа ТРДН-40000/110/6/6 кВ. Трансформаторы проверены по действующим методикам и в полном объеме обеспечат электропитание потребителей.
Электрическая схема ОРУ 110 кВ выполнена по схеме № 110-4Н, а ЗРУ 6 кВ по схеме № 6-2. Схемы отличаются надежностью и простотой.
Для проверки основного электрооборудование РУ 110 кВ и 6 кВ рассчитаны токи короткого замыкания. Оборудование проверено по всем необходимым параметрам. Все параметры находятся в диапазоне допустимых значений.
Система оперативного тока выполнена на постоянном оперативном токе. Трансформаторы собственных нужд в полном объеме обеспечат электропитание потребителей, подключенных к ним.
Система заземления подстанции обеспечит безопасную эксплуатацию оборудования как ОРУ 110 кВ, так и ЗРУ 6 кВ и не допустит появление опасных потенциалов на выводах чувствительного оборудования.
В дополнение к системе заземления, молниезащита подстанции также обеспечит защиту оборудования от прямых ударов молнии и обеспечит безопасность эксплуатации.