Введение 4
1 Общая характеристика объекта проектирования 7
1.1 Описание третьего энергоблока Нижневартовской ГРЭС 7
1.2 Схема транспорта электрической энергии 10
2 Электрические нагрузки собственных нужд системы 12
3 Выбор схемы электропитания собственных нужд и трансформаторов 15
3.1 Силовые трансформаторы 15
3.2 Схема электропитания собственных нужд 18
4 Токи короткого замыкания, расчет 20
5 Назначение электрооборудования 25
5.1 Оборудование РУСН - 6 кВ 25
5.2 Ограничитель перенапряжения 31
6 Расчет силового кабеля 32
6.1 Проверка на термическую стойкость силового кабеля 0,4кВ отходящего
от РУ-0,4кВ 32
6.2 Проверка на устойчивость к возгоранию силового кабеля 0,4кВ
отходящего от РУ-0,4кВ 34
7 Выбор автоматических выключателей и расцепителей нагрузок, отходящих
присоединений РУ-0,4кв 35
8 Назначение релейной защиты и автоматики 37
8.1 РС83-ДТ2 микропроцессорная система защиты 38
8.2 Защита трансформатора с применением устройства РС83-ДТ2, расчет
уставок 39
8.3 Дифференциальная защита трансформатора, расчет уставок 41
Заключение 44
Список используемых источников 45
Приложение А Оборудование собственных нужд ГРЭС 47
В настоящее время человечество очень сильно зависимо от источников энергии, в том числе электроэнергии, что отсутствие одного из видов энергии вызывает болезненные процессы, а длительное отсутствие может приводить и к гибели. Города и населенные пункты в отсутствии электроэнергии мертвы, не функционирует транспорт, не функционируют производства, нет освещения дорог и пр. Именно все эти причины являются главным признаком организации бесперебойного электроснабжения, повышения его качества и надежности. В России, имеющей громадную территорию, на территории которой построены протяженные линии электропередач разных классов напряжения, проблема проявляется своей значимостью и усугубляется наличием различных климатических зон, от субтропиков до арктических зон. [2]
Неравномерная плотность населения по разным районам территории России выявляет еще одну проблему, связанную с дефицитом мощностей в одних районах и избытком в других. Для выхода из этой ситуации осуществляется ввод в строй новых мощностей электроэнергии, которая вырабатывается атомными электростанциями, тепловыми электростанциями, работающими на различных видах топлива (газ, уголь, нефть и др.), приливные и геотермальные, ветровые электростанции.
Вне зависимости от величины мощности и класса напряжения, каждая электростанция имеет в своем составе оборудование, обеспечивающее технологический процесс для производства электроэнергии. Оборудование, обеспечивающее технологический процесс потребляет электроэнергию. Обеспечение электрической энергией вспомогательного оборудования, агрегатов и иных потребителей собственных нужд (с. н.) осуществляется с помощью разветвленных линий электропередач. Они обеспечивают работоспособность ГРЭС, передавая электроэнергию до конечного потребителя, ответственного за непрерывный технологический процесс производства электроэнергии. Перебой в снабжении устройств собственных нужд может привести к полному останову работы ГРЭС, или стать причиной развития серьезных проблем в будущем.
Среди основных потребителей собственных нужд подстанций необходимо выделить следующие потребители:
- охлаждающие системы силовых трансформаторов;
- установка регулирования напряжений трансформатора;
- электрические цепи выпрямленного постоянного, переменного тока оперативных нужд;
- устройства зарядки аккумуляторов;
- системы связи, устройства сигнализации и телеметрии;
- осветительное оборудование всех видов;
- смазочные агрегаты подшипников генераторов и турбоагрегатов;
- установки водородные;
- машины и механизмы систем пожаротушения, водоснабжения;
- узлы автоматизации и подогрева вакуумных выключателей;
- установки электроподогрева помещений, аккумуляторных батарей и прочих устройств;
- механизмы вентиляционных систем, бойлерные и пр.
Представляемая работа рассматривает систему электроснабжения собственных нужд энергоблока ПГУ-400 Нижневартовской ГРЭС, который находится в Ханты-Мансийском автономной округе - Югра, Нижневартовский р-н, пгт. Излучинск. Надежность электроснабжения собственных нужд электростанции обеспечивает бесперебойную выработку электроэнергии и доставки ее всем потребителям.
Тема настоящей ВКР актуальна потому, что с началом работы ПГУ-400 повысилась надежность электроснабжения в целом по Уральскому округу. Выполненная работа направлена на достижение следующих целей:
- разработка надежной структуры снабжения электроэнергией для собственных нужд энергоблока ПГУ-400 Нижневартовской ГРЭС;
- обеспечение и непрерывное поддержание технологического процесса производства электроэнергии ПГУ-400 с помощью назначения электрического оборудования схемы электроснабжения собственных нужд.
Достижение поставленных задач связано с рассмотрением следующих вопросов:
- вычисление количества и мощности трансформаторов собственных нужд;
- выбор распределительного устройства 6 кВ.;
- расчет токов КЗ в аварийном режиме работы;
- выбор типа релейной защиты.
В настоящей ВКР спроектирована система электроснабжения собственных нужд энергоблока ПГУ-400 Нижневартовской ГРЭС.
По материалам рассчитанных нагрузок осуществлен технико-экономический расчет затрат связанных с вводом в эксплуатацию двух типов трансформаторов собственных нужд и на основании этого расчета осуществлен выбор конкретного типа трансформатора ОРУ-110 кВ мощностью 25 МВА. Для надежного функционирования оборудования собственных нужд Нижневартовской ГРЭС выполнены расчеты токов короткого замыкания, основываясь на которые произведен выбор кабелей по нормативной документации, применяя критерии допустимого нагрева при длительной работе и невозгорания при коротком замыкании, выбор автоматических выключателей, разъединителей и ограничителей перенапряжения. В соответствии с выполненными расчетами было рекомендовано к установке оборудование на стороне 6 кВ перечисленное ниже:
- ячейки КРУ типа КАСКАД для установки в ЗРУ - 6 кВ в которых применяется вакуумный выключатель BB/TEL ISM15 ГЭ1-6-20/2500У2, трансформатор тока ТОЛ-НТЗ-10-11 - 6 кВ, трансформатор напряжения ЗНОЛ(П)-НТЗ-6(10).
- выполнен выбор оборудования релейной защиты на основе терминалов типа «РС83-ДТ2» производства ООО «Системы РЗА» (г. Москва) и произведен расчет уставок.
По итогам выполненной работы система собственных нужд третьего энергоблока ПГУ-400 соответствует всем нормам надежности и безопасности, а перечень оборудования для собственных нужд ГРЭС представлен в приложении А и чертеже №2.
1. Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей. - М.: Медиа, 2011. 797 c.
2. Басс, Э.И. Релейная защита электроэнергетических установок/ Э. И. Басс - М.: Энергоатомиздат, 2002.
3. Ермилов А. А. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Эксмо, 2017. 159 с.
4. Жереб А.А., Герман Д.П. Методические указания по выбору уставок дифференциальной защиты трансформаторов, реализуемой при помощи устройств РС83-ДТ2. «РЗАСИСТЕМЗ», 2011 г.
5. Киреева Э.В. Электроснабжение и электрооборудование организаций и учреждений. - М.: КноРус, 2016. 236 с.
6. Козлов В.А. «Электроснабжение городов».- 5- е издание, перераб. и доп. - Ленинград: Энергоатомиздат Ленинградское отделение, 2012. 264 с.
7. Макаров, Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ: в 6 т. / Е.Ф. Макаров; под ред. гл. специалистов ОАО «Мосэнерго». - М. : Изд-во «Энергия», 2006. - Т.4.
8. Макаров, Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ: в 6 т. / Е.Ф. Макаров; под ред. гл. специалистов ОАО «Мосэнерго». - М. : Изд-во «Энергия», 2006. - Т.2.
9. Макаров, Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ: в 6 т. / Е.Ф. Макаров; под ред. гл. специалистов ОАО «Мосэнерго». - М. : Изд-во «Энергия», 2006. - Т.6.
10. Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. 11. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие для вузов/ Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. - М.: Энергоатозиздат, 1989.
12. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) / 7-е изд-е. М.: Альвис, 2018. 624 с.
13. Рожкова, Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций/ Л.Д.Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова - М.: Изд. центр «Академия», 2004.
14. Сибикин, Ю.Д. Электроснабжение / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. - Вологда: Инфра-Инженерия, 2017. 328 c.
15. СО.3414-008-02 Комплектные малогабаритные
распределительные устройства серии «КАСКАД».
16. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисовича. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: ЭНАС, 2012. 312 с.
17. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.- М.: Энергоатомиздат, 2016. 576 с.
18. Справочник по проектированию электроснабжения/ Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1990.
19. Фролов Ю. М. Основы электроснабжения / Ю.М. Фролов, В.П. Шелякин. - М.: Лань, 2015. 480 с.
20. Шабад, М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей/ М.А. Шабад - М.: Энергия, 1970.
21. Шевченко, Н.Ю. Электроснабжение: учебное пособие/ Н.Ю. Шевченко - Волгоград: ВГТУ, 2006.
22. Электротехнический справочник: В 4 т. Т.3. Производство, передача и распределение электрической энергии/ Под общ. ред. В.Г. Герасимова и др. М.: МЭИ, 2002. 20. Самолина, О.В. Релейная защита понизительной трансформаторной подстанции: учебное пособие/ О.В. Самолина - Тольятти: ТГУ, 2007.
23. Энергетическая стратегия РФ на период до 2035 года // РД РАО «ЕЭС России». Распоряжение Правительства РФ от 9 июня 2020 г. № 1523-р - М.: Министерство энергетики, 2020