Жизнь на Земле использует и зависит, так или иначе, от какой-то энергии. Без энергии наше человеческое тело не сможет выполнять дыхательные, кровеносные или пищеварительные функции, и это лишь некоторые из них. Растения не смогут завершить хлорофилловый процесс преобразования света от солнечных лучей в химическую энергию. Моторы не смогут работать без использования источника электрической энергии [1].
Энергия играет неотъемлемую роль в прогрессе человеческого рода. С самого начала человечества мы использовали древесину, воду и ископаемое топливо как средство обогрева и обеспечения работы машин.
Энергия играет ключевую роль во всех аспектах нашей жизни. Это играет неотъемлемую часть того, кто мы есть и что мы делаем. Ключевыми знаниями об энергии являются [2]:
- энергия не может быть создана из ничего и не может быть уничтожена;
- есть два вида энергии: возобновляемая и не возобновляемая;
- общество не может поддерживать экономический рост и существовать без энергии;
- общества зависят от производства и использования энергии. Без
энергии мы не можем наслаждаться достижениями технологического общества;
- без какой-либо формы энергии «сырые» материалы не могут быть преобразованы и использованы по назначению;
- все, что мы потребляем, использует энергию в процессе производства;
- энергия нужна для работы машин, для производства работы или для производства большего количества энергии.
В современном обществе стоимость энергии из ископаемого топлива становится все более высокой с точки зрения себестоимости продукции и количества загрязняющих веществ, которые она выделяет. Автомобильные и силовые установки могут извлечь выгоду из новых технологий, которые повысят эффективность двигателей и силовых установок, уменьшат количество загрязняющих веществ, которые они выбрасывают, и сделают эти машины более долговечными [3].
Основными потребителями, а также производителями энергии являются США, Россия и Китай. Что касается других стран-производителей энергии, то это Саудовская Аравия, Канада, Великобритания, Иран, Норвегия, Австралия и Мексика. Эти страны богаты не возобновляемыми источниками энергии. Основными потребителями энергии являются высокоиндустриальные общества, а также Китай, Индия и Бразилия, а также некоторых из других, наиболее густонаселенных стран. По количеству потребленной энергии после США, Китая и России расположены Япония, Германия, Индия, Канада, Франция, Великобритания и Бразилия [4].
Энергия существует в различной форме в природе, но наиболее важной формой энергии является электрическая энергия. Современная жизнь больше зависит от использования электрической энергии, которая почти стала частью нашей жизни, и никто не может даже подумать о мире без электричества.
Электрическая энергия - одно из величайших технологических нововведений человечества. Электричество в настоящее время является важной частью домов и промышленности. Почти все устройства в домах, на предприятиях работают из-за электричества. Основное использование электричества зависит от места его использования и характера объекта.
Как правило, энергия является основной необходимостью для экономического развития страны [5]. Функционирование города или его промышленности прекращаются, когда прекращается подача
энергии. Практически невозможно оценить действительную величину энергии, сыгравшую свою роль в строительстве современного общества. Наличие огромного количества энергии обусловлено потреблением жителей планеты и ростом сельскохозяйственного, промышленного производства. Чем больше потребление энергии на душу населения в стране, тем выше уровень жизни ее населения.
Электрическая энергия превосходит другие виды энергии по следующим причинам [6].
1. Удобная форма. Электрическая энергия является очень удобной формой энергии по сравнению с другой формой энергии. Потому что она может быть легко преобразована из одной формы в другую, желаемую форму энергии. Например, если нам нужно преобразовать электрическую энергию в тепловую энергию, потребуется всего лишь пропускать электрический ток через высокоомный провод, являющийся основным элементом электронагревателя. Если мы хотим преобразовать электрическую энергию в энергию света, мы будем использовать электрическую лампочку, электрическую энергию в механическую энергию через электродвигатели и т.д.
2. Простое управление. Механизмы с электрическим приводом имеют очень простую и удобную конструкцию для управления и эксплуатации. Например, электрический двигатель можно запустить или остановить, просто используя переключатель. Аналогичным образом, при простом расположении мы можем контролировать скорость электродвигателя в очень широком диапазоне.
3. Гибкость. Наиболее важным фактором превосходства электрической энергии над другими видами энергии является гибкость, которую она обеспечивает. Его можно легко перенести из одного места в другое с помощью проводников.
4. Более низкая стоимость. Электрическая энергия является наиболее экономичной формой энергии среди всех форм. Она намного дешевле, чем другие энергии, поэтому получила самое широкое использование для бытовых, промышленных и коммерческих целей.
5. Более высокая эффективность передачи на расстояние. Как правило, потребители электрической энергии расположены на расстоянии от центра её генерации. Электрическая энергия может быть легко и эффективно передана от центра генерации потребителям с помощью воздушных линий электропередачи [7].
Актуальность работы.
Несмотря на все достоинства, электрическая энергия не играла бы такую важную роль в современном обществе, если бы она поставлялась потребителям с перебоями или не надлежащего качества. А это зависит от средств и оборудования, расположенного между пунктом производства электроэнергии (например, гидроэлектростанция) и потребителем. Несмотря на то, что линии электропередач и электротехническое оборудование имеют высокие расчетные показатели надежности, в их работе происходят сбои, выходы из строя. Причин много, среди основных воздействие внешних факторов и старение. Именно старение является основной причиной снижения эксплуатационной надежности и увеличения количества отказов. Подстанция 110/10 кВ «Тяговая» введена в работу в 1979 году и с тех пор не подвергалась крупномасштабной реконструкции, что привело к моральному старению оборудования, установленного в ней. В связи с этим вопрос своевременной реконструкции оборудования подстанции является актуальной задачей.
Цель работы.
Целью данной работы является реконструкция электрической части подстанции 110/10 кВ «Тяговая».
Объектом исследования является электрическая часть подстанции 110/10 кВ «Тяговая».
Задачи исследования.
1. Проанализировать состояние электрической части подстанции.
2. Обосновать, рассчитать и подобрать электротехническое оборудование.
3. Выполнить технико-экономическое обоснование реконструкции.
Практическая значимость.
При реконструкции учитывались все современные требования, предъявляемые к системам электроснабжения, поэтому выполненная реконструкция подстанции 110/10 кВ может быть востребована при выполнении реконструкций аналогичных подстанций.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Проект реконструкции подстанции 110/10 кВ «Тяговая».
Новизна магистерской диссертации.
1. Новизна работы заключается в проекте реконструкции подстанции 110/10 кВ «Тяговая».
Основные материалы диссертации докладывались на Международной научно-практической конференции «Закономерности и тенденции инновационного развития общества», состоявшейся 24 января 2020 г. В г. Казань.
По теме диссертации опубликовано три научные статьи [7, 11, 18].
Структура и объём работы.
Структура: введение, четыре раздела, заключение, список использованной литературы.
Пояснительная записка содержит 98 страниц машинописного текста.
Данная магистерская диссертация посвящена реконструкции подстанции 110/10 кВт «Тяговая». Главная причина реконструкции заключается в физическом износе и моральном старении оборудования, расположенного на подстанции, что привело к всевозрастающему количеству отказов и поломок, повышению эксплуатационных расходов, увеличению потерь электроэнергии. Перед тем как приступить к созданию проекта реконструкции мною было проанализировано состояние электрической части подстанции, изучены современные тенденции развития силового электротехнического оборудования и каталоги ведущих отечественных и зарубежных компаний производителей продукции.
В первом разделе рассмотрены особенности конструкции разнообразного оборудования, применяемого на подстанциях, достоинства и недостатки разных типов и моделей.
Во втором разделе выполнено обоснование, расчёт и выбор электротехническое оборудование, которое отличается от бывшего на подстанции, более надежной работой, лучшей динамической стойкостью, меньшими потерями. Выбранные электрические аппараты в системе электроснабжения надежно работают как в нормальном длительном режиме, так и в условиях аварийного кратковременного режима, простоты и компактны в конструкции, удобны и безопасны в эксплуатации. Так как в перспективе на подстанции возможно внедрение автоматизированной системы управления трансформаторной подстанции (АСУ ТП) применил оборудование, имеющие возможность управления от контроллера (элегазовый колонковый выключатель модели LTB 145D1/B c пружинным приводом типа BLK 222 с заводкой от электродвигателя производства АВВ, горизонтально-поворотный разъединитель типа SFD 123/1600) и аппараты, имеющие возможность работы в системе АСУ (газовое реле Бухгольца BF- 80/10 производства Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, цифровое реле дифференциальной защиты трансформаторов SIPROTEC 7UT635 производства SIEMENS, Устройство релейной защиты и автоматики УЗА-10 РС14). Внедрение систем автоматизации и диспетчерского управления на современной цифровой технике коренным образом повышает качество и надежность процессов производства, передачи и распределения электроэнергии.
В третьем разделе определены основные организационные и технические мероприятия по охране труда и безопасности выполнения работ при реконструкции подстанции.
В четвертом разделе определены затраты на реконструкцию. Стоимость капиталовложений составляет 7215200 руб. Проект будет окупаться за счет снижения затрат на обслуживающий персонал (на 252074 руб. в год), снижения потерь на электроэнергию (на 3972414 руб. в год). Срок окупаемости проекта составляет 1 год 10 месяцев.
Таким образом, реконструкция подстанции принесёт следующие положительные эффекты:
- экономия электроэнергии;
- уменьшение затрат на обслуживание и ремонт;
- повышение безаварийной работы;
- появляется возможность точной настройки режима работы подстанции.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
