Реконструкция электрической части подстанции 110/10 кВ «Белоусово»
|
Введение 6
1 Характеристика объекта реконструкции 8
1.1 Общие сведения 8
1.2 Информация об источнике питания, загрузке и потребителях
подстанции 9
1.3 Климатические и ландшафтные условия 10
2 Расчет электрических нагрузок ПС 110/10 кВ «Белоусово» 11
3 Выбор силовых трансформаторов для ПС 110/10 кВ «Белоусово» 18
4 Выбор электрической схемы ПС 110/10 кВ «Белоусово». Обоснование
выбора электрической схемы 25
5 Токи короткого замыкания 27
6 Выбор числа отходящих линий, электрических аппаратов и ошиновки для
ПС 110/10 кВ «Белоусово» 33
6.1 Определение числа отходящих линий и марок проводов отходящих
линий 33
6.2 Выбор высоковольтных выключателей 35
6.3 Выбор разъединителей 38
6.4 Выбор трансформаторов тока 38
6.5 Выбор трансформаторов напряжения 39
6.6 Выбор высоковольтных предохранителей 40
6.7 Выбор гибких шин РУВН 40
7 Система собственных нужд ПС 110/10 кВ «Белоусово» 43
8 Выбор оперативного тока для вторичных цепей ПС 110/10 кВ «Белоусово» 45
9 Релейная защита ПС 110/10 кВ «Белоусово» 46
9.1 Расчет минимальных и максимальных ТКЗ на сторонах ВН и НН
силового трансформатора 46
9.2 Расчет уставок токовой отсечки силового трансформатора 49
9.3 Расчет уставок максимальной токовой защиты силового
трансформатора 51
9.4 Расчет уставки защиты от перегрузки на стороне 10 кВ подстанции ... 52
9.5 Расчет уставки дифференциальной защиты 53
10 Заземление и молниезащита ПС 110/10 кВ «Белоусово» 56
Заключение 61
Список используемых источников 64
1 Характеристика объекта реконструкции 8
1.1 Общие сведения 8
1.2 Информация об источнике питания, загрузке и потребителях
подстанции 9
1.3 Климатические и ландшафтные условия 10
2 Расчет электрических нагрузок ПС 110/10 кВ «Белоусово» 11
3 Выбор силовых трансформаторов для ПС 110/10 кВ «Белоусово» 18
4 Выбор электрической схемы ПС 110/10 кВ «Белоусово». Обоснование
выбора электрической схемы 25
5 Токи короткого замыкания 27
6 Выбор числа отходящих линий, электрических аппаратов и ошиновки для
ПС 110/10 кВ «Белоусово» 33
6.1 Определение числа отходящих линий и марок проводов отходящих
линий 33
6.2 Выбор высоковольтных выключателей 35
6.3 Выбор разъединителей 38
6.4 Выбор трансформаторов тока 38
6.5 Выбор трансформаторов напряжения 39
6.6 Выбор высоковольтных предохранителей 40
6.7 Выбор гибких шин РУВН 40
7 Система собственных нужд ПС 110/10 кВ «Белоусово» 43
8 Выбор оперативного тока для вторичных цепей ПС 110/10 кВ «Белоусово» 45
9 Релейная защита ПС 110/10 кВ «Белоусово» 46
9.1 Расчет минимальных и максимальных ТКЗ на сторонах ВН и НН
силового трансформатора 46
9.2 Расчет уставок токовой отсечки силового трансформатора 49
9.3 Расчет уставок максимальной токовой защиты силового
трансформатора 51
9.4 Расчет уставки защиты от перегрузки на стороне 10 кВ подстанции ... 52
9.5 Расчет уставки дифференциальной защиты 53
10 Заземление и молниезащита ПС 110/10 кВ «Белоусово» 56
Заключение 61
Список используемых источников 64
Электроэнергетика - основа экономики любой современной страны. Практически любая деятельность человека не обходится без электроэнергии: машиностроение, химическая промышленность, транспорт, металлургия, жилищно-коммунальное хозяйство - это лишь малый перечень отраслей, которым для функционирования необходима электроэнергия. Даже топливно-энергетический комплекс, несмотря на то, что одним из его конечных продуктов является электроэнергия, сам выступает в роли крупного потребителя электроэнергии.
Первичными источниками электроэнергии в энергосистемах выступают электростанции, вторичными - подстанции, которые питают непосредственно потребителей. К подстанциям, как и к электростанциям, предъявляются высокие требования в области надежности и безопасности, в связи с этим на объектах электроэнергетики должны своевременно производиться мероприятия по реконструкции и модернизации этих объектов с целью повышения надежности и безопасности в эксплуатации.
Необходимо, также при реконструкции объектов электроэнергетического комплекса учитывать текущую и перспективные нагрузки подстанций, а при выборе силовых трансформаторов придерживаться оптимальных экономических затрат. Оптимальность экономических затрат должна определяться на этапе проектирования по технико-экономическим показателям, к которым относятся потери электрической энергии, затраты на обслуживание и амортизационные отчисления. Немаловажным является и выбор оптимальной загрузки силового трансформатора, чтобы продлить срок его службы и снизить вероятность аварийных ситуаций и перегрузок.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка проекта реконструкции подстанции 110/10 кВ «Белоусово».
Для достижения цели поставленной в ВКР необходимо решить следующие задачи:
1) Представить характеристику объекта реконструкции с указанием общих сведений, информации об источнике питания, потребителях подключенных к низковольтным шинам подстанции, электрических нагрузках, ландшафтных и климатических условиях объекта реконструкции;
2) Выполнить расчет электрических нагрузок подстанции 110/10 кВ «Белоусово» используя в качестве исходных данных предоставленный график электрических нагрузок, на основе этого расчета выполнить подбор силовых трансформаторов для этой подстанции;
3) Выполнить выбор электрической схемы для подстанции 110/10 кВ «Белоусово» в соответствии со стандартами СТО 56947007-29.240.30.047-2010 [13] и СТО 56947007 29.240.30.010-2008 [17];
4) Выполнить расчет токов короткого замыкания на шинах 110 кВ и 10 кВ подстанции;
5) Выполнить выбор электрических аппаратов для подстанции 110/10 кВ «Белоусово»;
6) Выполнить выбор трансформаторов собственных нужд подстанции 110/10 кВ «Белоусово»;
7) Определить состав приборов измерения и учета подстанции, а также выполнить выбор системы оперативного тока подстанции;
8) Выполнить расчет релейной защиты подстанции;
9) Выполнить расчет заземления и молниезащиты подстанции 110/10 кВ «Белоусово».
Первичными источниками электроэнергии в энергосистемах выступают электростанции, вторичными - подстанции, которые питают непосредственно потребителей. К подстанциям, как и к электростанциям, предъявляются высокие требования в области надежности и безопасности, в связи с этим на объектах электроэнергетики должны своевременно производиться мероприятия по реконструкции и модернизации этих объектов с целью повышения надежности и безопасности в эксплуатации.
Необходимо, также при реконструкции объектов электроэнергетического комплекса учитывать текущую и перспективные нагрузки подстанций, а при выборе силовых трансформаторов придерживаться оптимальных экономических затрат. Оптимальность экономических затрат должна определяться на этапе проектирования по технико-экономическим показателям, к которым относятся потери электрической энергии, затраты на обслуживание и амортизационные отчисления. Немаловажным является и выбор оптимальной загрузки силового трансформатора, чтобы продлить срок его службы и снизить вероятность аварийных ситуаций и перегрузок.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка проекта реконструкции подстанции 110/10 кВ «Белоусово».
Для достижения цели поставленной в ВКР необходимо решить следующие задачи:
1) Представить характеристику объекта реконструкции с указанием общих сведений, информации об источнике питания, потребителях подключенных к низковольтным шинам подстанции, электрических нагрузках, ландшафтных и климатических условиях объекта реконструкции;
2) Выполнить расчет электрических нагрузок подстанции 110/10 кВ «Белоусово» используя в качестве исходных данных предоставленный график электрических нагрузок, на основе этого расчета выполнить подбор силовых трансформаторов для этой подстанции;
3) Выполнить выбор электрической схемы для подстанции 110/10 кВ «Белоусово» в соответствии со стандартами СТО 56947007-29.240.30.047-2010 [13] и СТО 56947007 29.240.30.010-2008 [17];
4) Выполнить расчет токов короткого замыкания на шинах 110 кВ и 10 кВ подстанции;
5) Выполнить выбор электрических аппаратов для подстанции 110/10 кВ «Белоусово»;
6) Выполнить выбор трансформаторов собственных нужд подстанции 110/10 кВ «Белоусово»;
7) Определить состав приборов измерения и учета подстанции, а также выполнить выбор системы оперативного тока подстанции;
8) Выполнить расчет релейной защиты подстанции;
9) Выполнить расчет заземления и молниезащиты подстанции 110/10 кВ «Белоусово».
В ВКР выполнен проект реконструкции ПС 110/10 кВ «Белоусово». Представлен расчет электрических нагрузок ПС 110/10 кВ «Белоусово». Исходными данными для расчета электрических нагрузок выступают мощности существующих силовых трансформаторов подстанции, а также существующий график электрических нагрузок потребителей, подключенных к шинам подстанции. Выходными данными является актуализованный график электрических нагрузок подстанции и актуализированное значение полной мощности подстанции. В дальнейшем результаты расчета электрических нагрузок используются для выбора типа и мощности силовых трансформаторов.
Выполнен выбор силовых трансформаторов для ПС 110/10 кВ «Белоусово». Выбран силовой трансформатор типа ТДН-16000/110 разработки и производства ООО «Тольяттинский Трансформатор», г. Тольятти, в количестве двух единиц. Основанием для выбора служат результаты технико-экономического расчета, приведенные в таблице 5. Далее выбрана принципиальная электрическая схема для ПС 110/10 кВ «Белоусово». Выбрана стандартная электрическая схема 110-7, ввиду ее большей надежности по сравнению со схемой 110-4Н по которой была построена рассматриваемая нами подстанция до реконструкции.
Следующим действием выступает расчет ТКЗ. Результаты этого расчета выступают входными данными для выбора электрических аппаратов, таких как высоковольтные выключатели, разъединители, измерительные трансформаторы и так далее. Далее выполнен выбор электрических аппаратов: высоковольтных выключателей, разъединителей, измерительных трансформаторов, высоковольтных предохранителей. Выбор указанных электрических аппаратов основан на двух предыдущих расчетах: расчете электрических нагрузок, а также на основе расчетов ТКЗ. Все электрические аппараты класса напряжения 110 кВ разработки и производства ОАО «Уралэлектротяжмаш», г. Екатеринбург, электрические аппараты класса напряжения 10 кВ разработки и производства АО «Электрощит-Самара», г. Самара. В этом же разделе выбран тип ошиновки РУВН подстанции по критерию длительно допустимого тока нагрева. Выбрана гибкая ошиновка на основе сталеалюминевого провода марки АС. Ошиновка проверена по условиям возникновения коронного разряда, коронный разряд вокруг шин не возникает.
Определен состав потребителей системы собственных нужд ПС 110/10 кВ «Белоусово». Исходя из этих данных, рассчитана совокупная мощность потребителей собственных нужд рассматриваемой подстанции и затем выполнен выбор ТСН типа ТМГ-160/10 разработки и производства ООО «Тольяттинский Трансформатор», г. Тольятти.
Выполнен выбор системы оперативного тока. Принято решение об использовании системы постоянного оперативного тока ввиду того, что в настоящее время эксплуатация такой системы значительно проще чем в прошлом, а также такая система может работать автономно, независимо от энергосистемы, в отличие от системы переменного оперативного тока.
Выполнен расчет и выбор релейной защиты для ПС 110/10 кВ «Белоусово». Просчитаны: токовая отсечка силового трансформатора, максимальная токовая защита силового трансформатора, дифференциальная защита трансформатора, защита от перегрузки отходящих от ПС линий класса напряжения 10 кВ. По результатам расчета можно утверждать, что выбранные согласно расчету защиты, смогут полноценно обеспечить защиту оборудования подстанции 110/10 кВ «Белоусово».
Заключительным этапом стал расчет заземления и молниезащиты подстанции 110/10 кВ «Белоусово». В результате расчета заземления ПС, необходимо 40 вертикальных заземлителей на стороне 10 кВ ПС, и 70 вертикальных заземлителей на стороне 110 кВ ПС.
Выполнен расчет системы молниезащиты подстанции «Белоусово». В результате расчета молниезащиты для обеспечения безопасности электрооборудования и эксплуатирующего персонала от поражения молнией на территории объекта реконструкции необходимо 12 молниеотводов высотой 15 метров каждый.
В рамках выполнения выпускной квалификационной работы направленной на разработку проекта реконструкции электрической части понизительной подстанции 110/10 кВ «Белоусово» использовались актуальные стандарты, методики, каталоги оборудования и нормы в области проектирования объектов электросетевого хозяйства, действующие на территории Российской Федерации. Все выбранное высоковольтное, защитное и низковольтное оборудование, необходимое для проведения реконструкции понизительной подстанции 110/10 кВ «Белоусово» отвечает современным нормам безопасности при этом выбранное оборудование позволяет сделать эксплуатацию подстанции комфортной для персонала и повысить надежность электроснабжения потребителей питаемого района.
Выполнен выбор силовых трансформаторов для ПС 110/10 кВ «Белоусово». Выбран силовой трансформатор типа ТДН-16000/110 разработки и производства ООО «Тольяттинский Трансформатор», г. Тольятти, в количестве двух единиц. Основанием для выбора служат результаты технико-экономического расчета, приведенные в таблице 5. Далее выбрана принципиальная электрическая схема для ПС 110/10 кВ «Белоусово». Выбрана стандартная электрическая схема 110-7, ввиду ее большей надежности по сравнению со схемой 110-4Н по которой была построена рассматриваемая нами подстанция до реконструкции.
Следующим действием выступает расчет ТКЗ. Результаты этого расчета выступают входными данными для выбора электрических аппаратов, таких как высоковольтные выключатели, разъединители, измерительные трансформаторы и так далее. Далее выполнен выбор электрических аппаратов: высоковольтных выключателей, разъединителей, измерительных трансформаторов, высоковольтных предохранителей. Выбор указанных электрических аппаратов основан на двух предыдущих расчетах: расчете электрических нагрузок, а также на основе расчетов ТКЗ. Все электрические аппараты класса напряжения 110 кВ разработки и производства ОАО «Уралэлектротяжмаш», г. Екатеринбург, электрические аппараты класса напряжения 10 кВ разработки и производства АО «Электрощит-Самара», г. Самара. В этом же разделе выбран тип ошиновки РУВН подстанции по критерию длительно допустимого тока нагрева. Выбрана гибкая ошиновка на основе сталеалюминевого провода марки АС. Ошиновка проверена по условиям возникновения коронного разряда, коронный разряд вокруг шин не возникает.
Определен состав потребителей системы собственных нужд ПС 110/10 кВ «Белоусово». Исходя из этих данных, рассчитана совокупная мощность потребителей собственных нужд рассматриваемой подстанции и затем выполнен выбор ТСН типа ТМГ-160/10 разработки и производства ООО «Тольяттинский Трансформатор», г. Тольятти.
Выполнен выбор системы оперативного тока. Принято решение об использовании системы постоянного оперативного тока ввиду того, что в настоящее время эксплуатация такой системы значительно проще чем в прошлом, а также такая система может работать автономно, независимо от энергосистемы, в отличие от системы переменного оперативного тока.
Выполнен расчет и выбор релейной защиты для ПС 110/10 кВ «Белоусово». Просчитаны: токовая отсечка силового трансформатора, максимальная токовая защита силового трансформатора, дифференциальная защита трансформатора, защита от перегрузки отходящих от ПС линий класса напряжения 10 кВ. По результатам расчета можно утверждать, что выбранные согласно расчету защиты, смогут полноценно обеспечить защиту оборудования подстанции 110/10 кВ «Белоусово».
Заключительным этапом стал расчет заземления и молниезащиты подстанции 110/10 кВ «Белоусово». В результате расчета заземления ПС, необходимо 40 вертикальных заземлителей на стороне 10 кВ ПС, и 70 вертикальных заземлителей на стороне 110 кВ ПС.
Выполнен расчет системы молниезащиты подстанции «Белоусово». В результате расчета молниезащиты для обеспечения безопасности электрооборудования и эксплуатирующего персонала от поражения молнией на территории объекта реконструкции необходимо 12 молниеотводов высотой 15 метров каждый.
В рамках выполнения выпускной квалификационной работы направленной на разработку проекта реконструкции электрической части понизительной подстанции 110/10 кВ «Белоусово» использовались актуальные стандарты, методики, каталоги оборудования и нормы в области проектирования объектов электросетевого хозяйства, действующие на территории Российской Федерации. Все выбранное высоковольтное, защитное и низковольтное оборудование, необходимое для проведения реконструкции понизительной подстанции 110/10 кВ «Белоусово» отвечает современным нормам безопасности при этом выбранное оборудование позволяет сделать эксплуатацию подстанции комфортной для персонала и повысить надежность электроснабжения потребителей питаемого района.
Подобные работы
- Реконструкция электрической части ПС 110/10 кВ «Белоусово»
Бакалаврская работа, электроэнергетика. Язык работы: Русский. Цена: 4390 р. Год сдачи: 2021