Реконструкция электрической части подстанции «Суворовская»
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Описание объекта проектирования 7
2 План реконструкции 12
3 Анализ нагрузки подстанции 15
4 Карточка технических решений 17
5 Выбор силового трансформатора подстанции 21
5.1 Технико-экономический расчет для варианта №1 23
5.2 Технико-экономический расчет для варианта №2 27
6 Расчет токов короткого замыкания в реконструированной схеме 31
7 Комплектация подстанции оборудованием 35
7.1 Расчет силового выключателя 35
7.2 Выбор разъединителей на стороне 110 кВ 38
7.3 Выбор трансформаторов тока 39
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 42
7.5 Выбор проводников 43
8 Выбор оперативного тока 46
9 Определение конфигурации собственных нужд подстанции 47
10 Релейная защита подстанции 48
10.1 Определение уставок основной защиты трансформатора 51
11 Молниезащита 56
Заключение 57
Список используемых источников 59
1 Описание объекта проектирования 7
2 План реконструкции 12
3 Анализ нагрузки подстанции 15
4 Карточка технических решений 17
5 Выбор силового трансформатора подстанции 21
5.1 Технико-экономический расчет для варианта №1 23
5.2 Технико-экономический расчет для варианта №2 27
6 Расчет токов короткого замыкания в реконструированной схеме 31
7 Комплектация подстанции оборудованием 35
7.1 Расчет силового выключателя 35
7.2 Выбор разъединителей на стороне 110 кВ 38
7.3 Выбор трансформаторов тока 39
7.4 Выбор трансформаторов напряжения 42
7.5 Выбор проводников 43
8 Выбор оперативного тока 46
9 Определение конфигурации собственных нужд подстанции 47
10 Релейная защита подстанции 48
10.1 Определение уставок основной защиты трансформатора 51
11 Молниезащита 56
Заключение 57
Список используемых источников 59
На сегодняшний день система промышленного производства в Российской Федерации претерпевает значительные изменения, диктуемые как особенностями рыночной экономики, так и характерными чертами русского менталитета. Крупные предприятия, подобные Волжскому Автомобильному заводу, способные выполнять весь цикл технологических операций по производству продукции - начиная, в некоторых случаях, с переработки сырья и заканчивая выпуском готового товара, постепенно уходят в небытие, либо трансформируются. Им на смену приходят мелкие производственные площадки, находящиеся в руках индивидуальных предпринимателей, либо небольших товариществ, которые выполняют отдельные технологические операции.
Такая тенденция сказывается не только на бурном развитии логистических компаний, обеспечивающих связь между отдельными предприятиями, но и на всестороннем усложнении инфраструктуры. В особенности, следует выделить систему электроснабжения.
Увеличение количества потребителей электроэнергии как в техническом, так и в юридическом аспекте, накладывает определенные особенности на структуру распределительной сети, предъявляя особые требования к ее надежности и эксплуатационной пригодности в условиях непрерывно растущей разветвленности.
Одним из ключевых элементов распределительных сетей является трансформаторная подстанция, обеспечивающая понижение напряжения вышестоящих классов (35-110 кВ и выше) до среднего (6-10 кВ), который обеспечивает канализацию электрической энергии в рамках определенного района (4-8 км, в зависимости от передаваемой мощности).
Рассматривая ситуацию, которая сложилась на настоящий момент на рынке распределения электрической энергии и мощности, нельзя не заметить, что большая часть эксплуатируемых на настоящий момент понизительных трансформаторных подстанций была построена с 1960-х по 1980-е годы. Это привело к тому, что на настоящий момент данные элементы сетевой инфраструктуры устарели не только физически, но и морально. Под последним следует понимать, в первую очередь, несоответствие современным нормам и правилам, которые за прошедший промежуток времени успели претерпеть значительные изменения.
Необходимо отметить, что большая часть понизительных трансформаторных подстанций уже была реконструирована, однако остается большое количество объектов (в особенности, подведомственных региональным структурам), которые требуют срочного обновления электрической части.
Одной из таких подстанций является ПС 110/35/10 кВ «Суворовская», расположенная в Предгорном районе Ставропольского края. Введенная в эксплуатацию в 1966 году, данная подстанция за прошедший период ни разу не подвергалась реконструкции, в связи с чем не только приобрела значительный физический износ, но и перестала удовлетворять требованиям по пропускной способности.
Результатом этого стали частые отказы силовых трансформаторов, вызванные срабатыванием системы защиты от перегрузок в часы пиковой мощности. Кроме того, строительство небольших промышленных предприятий и расширение подсобных хозяйств в черте населенных пунктов, питание которых осуществляется от ПС 110/35/10 кВ «Суворовская» приводит к росту числа заявок на подключение новых мощностей к шинам подстанции, которая с трудом справляется с существующей нагрузкой. Это вынуждает руководство сетевой компании назначать непомерно высокие тарифы на подключение, что влечет за собой рост коммерческих потерь, обусловленный хищением электрической энергии и дальнейшее усугубление ситуации.
В сложившихся обстоятельствах поставлена цель разработки проекта реконструкции электрической части понизительной трансформаторной под-станции 110/35/10 кВ «Суворовская» в рамках выпускной квалификационной работы.
Такая тенденция сказывается не только на бурном развитии логистических компаний, обеспечивающих связь между отдельными предприятиями, но и на всестороннем усложнении инфраструктуры. В особенности, следует выделить систему электроснабжения.
Увеличение количества потребителей электроэнергии как в техническом, так и в юридическом аспекте, накладывает определенные особенности на структуру распределительной сети, предъявляя особые требования к ее надежности и эксплуатационной пригодности в условиях непрерывно растущей разветвленности.
Одним из ключевых элементов распределительных сетей является трансформаторная подстанция, обеспечивающая понижение напряжения вышестоящих классов (35-110 кВ и выше) до среднего (6-10 кВ), который обеспечивает канализацию электрической энергии в рамках определенного района (4-8 км, в зависимости от передаваемой мощности).
Рассматривая ситуацию, которая сложилась на настоящий момент на рынке распределения электрической энергии и мощности, нельзя не заметить, что большая часть эксплуатируемых на настоящий момент понизительных трансформаторных подстанций была построена с 1960-х по 1980-е годы. Это привело к тому, что на настоящий момент данные элементы сетевой инфраструктуры устарели не только физически, но и морально. Под последним следует понимать, в первую очередь, несоответствие современным нормам и правилам, которые за прошедший промежуток времени успели претерпеть значительные изменения.
Необходимо отметить, что большая часть понизительных трансформаторных подстанций уже была реконструирована, однако остается большое количество объектов (в особенности, подведомственных региональным структурам), которые требуют срочного обновления электрической части.
Одной из таких подстанций является ПС 110/35/10 кВ «Суворовская», расположенная в Предгорном районе Ставропольского края. Введенная в эксплуатацию в 1966 году, данная подстанция за прошедший период ни разу не подвергалась реконструкции, в связи с чем не только приобрела значительный физический износ, но и перестала удовлетворять требованиям по пропускной способности.
Результатом этого стали частые отказы силовых трансформаторов, вызванные срабатыванием системы защиты от перегрузок в часы пиковой мощности. Кроме того, строительство небольших промышленных предприятий и расширение подсобных хозяйств в черте населенных пунктов, питание которых осуществляется от ПС 110/35/10 кВ «Суворовская» приводит к росту числа заявок на подключение новых мощностей к шинам подстанции, которая с трудом справляется с существующей нагрузкой. Это вынуждает руководство сетевой компании назначать непомерно высокие тарифы на подключение, что влечет за собой рост коммерческих потерь, обусловленный хищением электрической энергии и дальнейшее усугубление ситуации.
В сложившихся обстоятельствах поставлена цель разработки проекта реконструкции электрической части понизительной трансформаторной под-станции 110/35/10 кВ «Суворовская» в рамках выпускной квалификационной работы.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы произведен сбор информации и технический расчет, касающийся формирования проекта реконструкции ПС 110/35/10 кВ «Суворовская».
Произведен сбор и анализ информации, непосредственно относящейся к объекту проектирования. Намечены основные пути решения технических задач и определены базовые параметры, которые будут положены в основу дальнейших изысканий. Зафиксированы основные аспекты, которые необходимо учитывать в ходе проведения реконструкции объекта.
С опорой на результаты анализа реальной обстановки сформулирован план реконструкции, подразумевающий капитальную замену значительной части оборудования и обновление ее электрической части в целом. План позволит избежать ненужных проволочек при непосредственном формировании проекта.
Определена нагрузка подстанции, а также выявлено ее распределение по средней и низкой сторонам. Согласно прогнозам, нагрузка составила 19,39 МВА в перспективе до 2021 года. На базе результатов проведенных изысканий сформирован прогнозный годовой график нагрузки.
Сформирована карточка технических решений, в которой отражены базовые аспекты проектирования. Принято решение использовать на подстанции популярную типовую схему 110-4Н с применением на сторонах среднего и низкого напряжения комплектных распределительных устройств (КРУН).
Выполнен технико-экономический расчет, на основе которого выбран силовой трансформатор, отвечающий перспективным планам нагрузки, а также обеспечивающий задел мощности на будущее. К установке предложен СТ ТДТН-16000/110/35/10 кВ.
Определены токи короткого замыкания, протекающие в токоведущих частях ПС при аварийных режимах. Помимо значений тока в начальный момент времени, определены наибольшие (ударные) токи, знание которых позволяет проводить проверку оборудования на электродинамическую стойкость. Наибольший ударный ток зафиксирован для стороны НН. Он составил: 27,35 кА.
Определена конфигурация подстанции с точки зрения оборудования. В частности, выбраны выключатели, разъединители и трансформаторы тока ОРУ, а также наполнение КРУН 35 и 10 кВ. В случае с ОРУ-110 предпочтение (за исключением, разъединителей) было отдано элегазовому оборудованию, как наиболее надежному и простому в монтаже и обслуживании. Выбраны: выключатель ВГТ-СЭЩ-110-25/1250 У1, разъединитель РГ-110/1000 У1 и трансформатор тока ТОГФ-110-150/5 У1.
В случае с КРУН были использованы трансформаторы тока с литой изоляцией, вакуумные силовые выключатели. Данное оборудование монтируется в модули КРУН непосредственно на заводе, а потом в готовом виде поставляется на подстанцию. В частности, выбраны: выключатель ВВУ- СЭЩ-35-20/1000 и трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-35-400/5 для стороны СН, а также выключатель ВВУ-СЭЩ-10-20/1600 и ТТ ТОЛ-СЭЩ-10-1500/5 для стороны НН.
Произведен выбор оперативного тока подстанции (принят постоянный оперативный ток) и расчет релейной защиты, в ходе которого определены уставки срабатывания БМРЗ «Сириус-Т». В финальной части ВКР было решено заменить существующие молниеотводы на более практичные - марки СМ-30 и рассчитана их зона защиты.
Таким образом, разработан проект реконструкции электрической части понизительной трансформаторной подстанции 110/35/10 кВ «Суворовская», который ляжет в основу будущего проекта капитального ремонта ПС.
Произведен сбор и анализ информации, непосредственно относящейся к объекту проектирования. Намечены основные пути решения технических задач и определены базовые параметры, которые будут положены в основу дальнейших изысканий. Зафиксированы основные аспекты, которые необходимо учитывать в ходе проведения реконструкции объекта.
С опорой на результаты анализа реальной обстановки сформулирован план реконструкции, подразумевающий капитальную замену значительной части оборудования и обновление ее электрической части в целом. План позволит избежать ненужных проволочек при непосредственном формировании проекта.
Определена нагрузка подстанции, а также выявлено ее распределение по средней и низкой сторонам. Согласно прогнозам, нагрузка составила 19,39 МВА в перспективе до 2021 года. На базе результатов проведенных изысканий сформирован прогнозный годовой график нагрузки.
Сформирована карточка технических решений, в которой отражены базовые аспекты проектирования. Принято решение использовать на подстанции популярную типовую схему 110-4Н с применением на сторонах среднего и низкого напряжения комплектных распределительных устройств (КРУН).
Выполнен технико-экономический расчет, на основе которого выбран силовой трансформатор, отвечающий перспективным планам нагрузки, а также обеспечивающий задел мощности на будущее. К установке предложен СТ ТДТН-16000/110/35/10 кВ.
Определены токи короткого замыкания, протекающие в токоведущих частях ПС при аварийных режимах. Помимо значений тока в начальный момент времени, определены наибольшие (ударные) токи, знание которых позволяет проводить проверку оборудования на электродинамическую стойкость. Наибольший ударный ток зафиксирован для стороны НН. Он составил: 27,35 кА.
Определена конфигурация подстанции с точки зрения оборудования. В частности, выбраны выключатели, разъединители и трансформаторы тока ОРУ, а также наполнение КРУН 35 и 10 кВ. В случае с ОРУ-110 предпочтение (за исключением, разъединителей) было отдано элегазовому оборудованию, как наиболее надежному и простому в монтаже и обслуживании. Выбраны: выключатель ВГТ-СЭЩ-110-25/1250 У1, разъединитель РГ-110/1000 У1 и трансформатор тока ТОГФ-110-150/5 У1.
В случае с КРУН были использованы трансформаторы тока с литой изоляцией, вакуумные силовые выключатели. Данное оборудование монтируется в модули КРУН непосредственно на заводе, а потом в готовом виде поставляется на подстанцию. В частности, выбраны: выключатель ВВУ- СЭЩ-35-20/1000 и трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-35-400/5 для стороны СН, а также выключатель ВВУ-СЭЩ-10-20/1600 и ТТ ТОЛ-СЭЩ-10-1500/5 для стороны НН.
Произведен выбор оперативного тока подстанции (принят постоянный оперативный ток) и расчет релейной защиты, в ходе которого определены уставки срабатывания БМРЗ «Сириус-Т». В финальной части ВКР было решено заменить существующие молниеотводы на более практичные - марки СМ-30 и рассчитана их зона защиты.
Таким образом, разработан проект реконструкции электрической части понизительной трансформаторной подстанции 110/35/10 кВ «Суворовская», который ляжет в основу будущего проекта капитального ремонта ПС.