Аннотация 2
Введение 4
1 Анализ понизительной подстанции 6
2 Выбор трансформаторов 14
3 Расчет токов короткого замыкания 25
4 Выбор схемы, компоновки и оборудования подстанции 34
5 Релейная защита подстанции 45
6 Система заземления на подстанции 49
7 Система молниезащиты на подстанции 53
Заключение 55
Список используемых источников 59
Электроэнергетическая отрасль является основополагающей в развитии экономики страны. В состав электроэнергетической отрасли входят распределительные компании - ПАО «Россети», генерирующие компании - ПАО «РосАтом», ПАО «РусГидро», ПАО «Т-Плюс» и т.д.
Генерирующие компании занимаются производством электрической энергии на электрических станциях, а распределительные занимаются транспортировкой и распределением электрической энергии между потребителями.
Все электроэнергетическая отрасль связана единством процесса производства, распределения и потребления электрической энергии. При этом в каждый момент времени должно соблюдаться равенство между выработкой и потреблением электрической энергии. Это равенство определяет постоянство частоты в Единой Энергетической Системе (ЕЭС) России.
Бурное развитие электроэнергетической отрасли связано с масштабными строительствами промышленных предприятий в России, со строительством и освоением новых месторождений ресурсов, строительством городов и т.д., но всегда развитие электроэнергетической отрасли имело опережающий темп, так как для выполнения любых намеченных планов необходимо предварительное обеспечение надежного и качественного электроснабжения.
Исходя из категории надежности электроснабжения потребителей выбирается соответствующие схемы питания. Определение категории надежности электроснабжения выполняется на этапе проектирования исходя из технологического процесса предприятия или исходя из потребителей, подключаемых к проектируемой системе электроснабжения. Категории надёжности электроснабжения определяются в соответствии с Правилами Устройства Электроустановок (ПУЭ) [15].
Постоянно растущий спрос на электрическую энергию, а также изменение характера потребителей электрической энергии, в совокупности с постоянным устареванием оборудования систем электроснабжения и распределительных сетей, актуальным становится вопрос реконструкции существующих объектов.
Основной целью реконструкции объектов электросетевого комплекса является повышение надежности и качества электроснабжения потребителей, что достигается за счет замены устаревшего оборудования и применение новых видов оборудования. При разработке проектов реконструкции объектов электросетевого комплекса также становится важным обеспечение современных требований по проектированию, определение перспектив развития, т.е. изменения уровня электропотребления в питаемом районе.
Все эти задачи, решаются комплексно и должны быть определены исходя из текущих данных об электропотреблении.
Целью выпускной квалификационной работы является увеличение установленной мощности понизительной подстанции «Энтузиастов» 110/10 кВ для обеспечения подключения новых потребителей с сохранением надежного электроснабжения существующих.
Для выполнения поставленной в рамках выполнения выпускной квалификационной работы цели необходимо решить следующие задачи:
• Проанализировать текущий уровень электропотребления на объекте и определить перспективы роста нагрузок.
• Провести выбор требуемого электрооборудования подстанции с учетом перспективы роста нагрузок.
• Выполнить расчет системы защиты оборудования подстанции от различных повреждений.
При выполнении выпускной квалификационной работы используются данные об электропотреблении, текущем уровне загрузки объекта, присоединениях объекта, а также другие данные, размещенные в открытом доступе.
В выпускной квалификационной работе представлены результаты выполнения проекта по реконструкции электрической части понизительной подстанции «Энтузиастов» 110/10 кВ. Выполнено описание подстанции 110/10 кВ «Энтузиастов» и намечены направления проведения реконструкции. Определена расчетная активная мощность подстанции равная 48,5 МВт и определена полная мощность подстанции равная 51,05 МВА. Построены годовые графики нагрузки по полной, активной и реактивной мощностям, а также выполнен расчет показателей графиков: среднегодовая мощность, коэффициент заполнения годового графика. Выполнен расчет требуемой мощности силового трансформатора для подстанции 110/10 кВ «Энтузиастов» с учетом возросшей нагрузки. Расчетная мощность силового трансформатора составила 43,4 МВА.
По значению расчетной мощности к рассмотрению были выбраны два варианта силовых трансформаторов:первый вариант с двумя трансформаторами марки ТРДН 63000/110/10/10 и второй вариант с двумя трансформаторами ТРДН 80000/110/10/10. Выбран производитель силовых трансформаторов - Группа СВЭЛ, по причине близости производства к объекту реконструкции. По каталогу производителя определены паспортные данные для трансформаторов обоих вариантов.
Выполнен расчет потерь электрической энергии для варианта с трансформаторами ТРДН 63000 равны 668,44 МВт-ч, а для варианта с двумя трансформаторами ТРДН 80000621,2 МВт-ч. Это означает, что трансформатор марки ТРДН 80000 будет работать в режиме близком к оптимальному, который характеризуется коэффициентом загрузки на уровне 0,45-0,55.
Технико-экономическое сравнение двух вариантов установки СТ показало, что для варианта с двумя СТ марки ТРДН 63000/110/10/10 величина приведенных затрат составила 24,37 млн. руб., а для варианта с двумя СТ марки ТРДН 80000/110/10/10 - 30,38 млн. руб. Исходя из требования по минимуму приведенных затрат к установке на подстанции 110/10 кВ «Энтузиастов» принято два СТ марки ТРДН 63000/110/10/10 производства Группа СВЭЛ г. Екатеринбург.
Составлена расчетная схема для определения значений токов короткого замыкания после реконструкции. Согласно расчетной схеме определены значения токов короткого замыкания в точках К1, К2 и К3. Для точки К1 периодическая составляющая тока трехфазного КЗ равна 5750 А, а ударный ток трехфазного КЗ 14640 кА. В расчетных точках К2 и К3 периодическая составляющая тока трехфазного короткого замыкания равна 13800 А, а значение ударного тока трехфазного короткого замыкания 37600 кА.
Определены значения однофазных токов короткого замыкания необходимые для расчета системы заземления. Для расчетной точки К1 значение периодической составляющей однофазного тока КЗ равно 2615 А, а ударный ток однофазного КЗ равен 6660 А. Для расчетных точек К2 и К3 однофазное КЗ не определялось.
Для расчетов уставок релейной защиты и автоматики были рассчитаны значения несимметричных токов КЗ в дополнении к однофазному. Получены значения двухфазного КЗ на землю. Для расчетной точки К1 периодическая составляющая равна 1690 А, а ударный ток равен 4300 А. Выполнен расчет двухфазного КЗ на стороне 110 кВ и 10 кВ. На стороне 110 кВ в расчетной точке К1 периодическая составляющая тока КЗ равна 4980 А, а ударный ток равен 12680 А. В расчетных точках К2 и К3 периодическая составляющая двухфазного КЗ равна 11970 А, а ударный ток двухфазного КЗ равен 32840 А.
Определена схема подстанции после реконструкции. Схема ЗРУ 110 кВ - 110-4Н, а схема РУ 10 кВ две, секционированные выключателем системы шин. Данная схема используется, когда на подстанции устанавливаются силовые трансформаторы с расщепленной обмоткой низкого напряжения. Для схемы подстанции после реконструкции выполнен расчет параметров необходимых для выбора оборудования на стороне 110 и 10 кВ. На стороне 110 кВ все оборудование размещается в закрытом распределительном устройстве 110 кВ, для распределительного устройства 10 кВ принимаем размещение всего оборудования также как и для ЗРУ 110 кВ в здании с использованием шкафов комплектных распределительных устройств КРУ - СЭЩ 80. Для установки в ЗРУ110 кВ выбрано комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией. Выполнен выбор по каталогам производителей КРУЭ 110 кВ. Выполнено описание конструкции КРУЭ и представлено подробное описание каждого модуля КРУЭ. Составлена схема подстанции, на которой указаны используемые модули КРУЭ. Для установки в шкафах КРУ-СЭЩ-10 принимаем к установке вакуумные выключатели ВВЭ-СЭЩ 10 с номинальным током 2500 А и 1000 А, трансформаторы напряжения марки ЗНОЛ - СЭЩ - 10 (устанавливаются на каждой секции шин), трансформаторы тока марки ТПЛ - СЭЩ- 10 с номинальными первичными токами 2500 А и 200 А. После расчета уставок релейной защиты в разделе 5 ВКР номинальные токи трансформаторов тока и коэффициенты их трансформации могут быть скорректированы.
Выполнен расчет уставок терминала основной защиты силового трансформатора марки РС83-ДТ2, производства РЗА-Системз.
Спроектирована конструкция системы заземления для подстанции 110/10 кВ «Энтузиастов» выполненная в закрытом исполнении. Выполнен расчет системы заземления, в результате которого получено, что число вертикальных заземлителей длиной 5 м расположенных по периметру подстанции равна 31 шт. Вертикальные заземлители выполнены стальным уголком 40x40x5 длинной 5 м. Горизонтальные заземлители выполняются стальной полосой 40x5. Проверка правильности расчетов выполнено через определение напряжения прикосновения, которое составило 162,13 В, что ниже допустимых 500 В. Общее сопротивление системы заземления получено достаточно низким, на уровне 0,76 Ом. Определены нормативные требования к конструкции молниезащиты подстанции «Энтузиастов», выполненной в закрытом исполнении.
Для защиты подстанции от прямых ударов молнии принято использовать молниеприемную сетку, выполненную стальным прутком диаметром 8 мм, которая укладывается под слой гидроизоляции крыши ЗРУ.
Исходя из размеров подстанции выбран шаг сетки 10 м. При этом площадь ячейки составляет 100 м2. Определено расположение токоотводов. Токоотводы располагаются по периметру крыши с расстоянием от 14 до 20 м.
При выполнении выпускной квалификационной работы использовалось оборудование отечественного производства.
При выполнении проектных расчетов использовались данные из каталогов производителей оборудования, действующие нормы, правила, стандарты и методики проектирования.
Поставленные во введении цель и задачи ВКР, по результатам выполнения, достигнуты. Полученные решения могут быть использованы для аналогичных подстанций, размещаемых в районах с плотной городской застройкой.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
