Электроэнергетика является основополагающей отраслью народного хозяйства. Особенностью электроэнергетического производства является общность процессов производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Функционирование всех отраслей народного хозяйства страны зависит от состояния электроэнергетической отрасли. Кроме того, от состояния и развития электроэнергетики зависит и безопасность страны.
К основным объектам электроэнергетики относятся электрические станций на которых производят электрическую энергию, электрические подстанции на которых происходит преобразование и распределение электрической энергии, а также линии электропередачи (воздушные и кабельные) по которым происходит передача электрической энергии [7, 11, 23].
Становление и развитие электроэнергетической системы России берет начало с 20-х годов 20 века. В этот период были заложены основы современной Единой Национальной Электрической Сети (ЕНЭС).
В процессе создания и развития ЕНЭС выполнялось не только строительство новых объектов, но и модернизация существующих. Так как электроэнергетика связана со всеми отраслями народного хозяйства страны, то темпы ее развития должны опережать темпы развития остальных отраслей. Отставание в развитии может привести к нарушению нормального функционирования ЕНЭС [11, 16].
В структуру ЕНЭС входят электрические подстанции. Электрические подстанции - являются промежуточным звеном между электрическими станциями (объектами генерации) и потребителями. Электрические подстанции характеризуются по уровню напряжения, местоположению в ЕНЭС и типам потребителей, подключенных к ним [11, 16].
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) [6] потребители классифицируются по уровню надежности электроснабжения. Выделены три основных категории потребителей. К потребителям первой категории относятся потребители, для которых должно быть обеспечено бесперебойное электроснабжение, т.е. они должны получать питание от двух независимых источников. Перерыв в электроснабжении таких потребителей может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Среди потребителей первой категории надежности электроснабжения выделяются особо ответственные потребители «особой категории» - для которых перерыв в электроснабжении недопустим. Ко второй категории надежности электроснабжения относятся потребители, перерыв электроснабжения которых может повлечь массовый недоотпуск продукции, массовый простой рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушение нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. К третьей категории надежности электроснабжения относятся потребители на попадающие под категории 1 и 2. Для потребителей третьей категории допускается обеспечивать питание от одного источника электрической энергии, при условии соблюдения периода перерыва электроснабжения, не превышающего 24 часов [6].
По местоположению роли в ЕНЭС подстанции подразделяются на тупиковые, ответвительные, узловые и проходные [4, 5, 7,11, 17].
Исходя из того какие потребители подключены к подстанции и какую роль, она играет в ЕЭНС выбирается количество силовых трансформаторов и тип электрической схемы подстанции [4, 5, 7,11, 17].
При выборе электрической схемы необходимо учитывать перспективу развития питаемого района, возможность подключения новых потребителей и т.д [7, 11].
Оборудование подстанции находится в неудовлетворительном состоянии. Подробный анализ состояния оборудования подстанции будет проведен в первом разделе выпускной квалификационной работы (ВКР).
Целью ВКР является разработка проекта реконструкции электрической части подстанции «Голубика».
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
1. Выполнить расчет электрической мощности подстанции
2. Выбрать электрическое оборудование
3. Рассчитать молниезащиту и заземление объекта.
При выполнении ВКР необходимо использовать современные и актуальные методики проектирования и нормативные акты. При выборе электрооборудование предпочтение необходимо отдавать оборудованию произведенному на территории РФ.
В выпускной квалификационной работе выполнен проект реконструкции электрической части подстанции 110/6 кВ «Голубика». На первом этапе выполнения выпускной квалификационной работы был выполнен анализ оборудования подстанции. Согласно проведенному анализу получено, что на подстанции силовые трансформаторы марки ТРДН 25000/110 перегружены, и при максимальной загрузке работают с коэффициентов загрузки 0,8. Данный коэффициент загрузки превышает допустимый, для двухтрансформаторных подстанций, который равен 0,7. Так же проведен анализ установленного оборудования на стороне 110 и 6 кВ. Проведенный анализ оборудования выявил необходимость замены коммутационного оборудования. Замена коммутационного оборудования также вызвана необходимостью замены силовых трансформаторов. При этом при выборе высоковольтных выключателей необходимо придерживаться требований нормативной документации. Схема подстанции после реконструкции изменяться не будет, так как схема подстанции на стороне 110 кВ - 110-4Н соответствует роли подстанции в энергосистеме.
Подстанция «Голубика» 110/6 кВ является тупиковой подстанцией. Так же на первом этапе построен упорядоченный годовой график нагрузки подстанции.
Вторым этапом выполнения ВКР проведено технико-экономическое сравнение двух вариантов установки силовых трансформаторов. Предложено выполнить сравнение варианта с двумя трансформаторами ТРДН 32000 и двумя трансформаторами ТРДН 40000. Проведенное технико-экономическое сравнение показало, что оптимальным вариантом, согласно величине приведенных затрат, на подстанции необходимо установить трансформатор марки ТРДН 32000/110.
Далее были определены токи короткого замыкания, выполнен расчет симметричных и не симметричных ТКЗ. По результатам расчетов получено, что наибольшее значение ТКЗ - значение трехфазного КЗ как для стороны 110 так и для стороны 6 кВ. Для выбора оборудования и его проверки в работе использованы значения трехфазного КЗ. На стороне ВН был выбран выключатель марки ВГТ-110, на стороне НН был выбран выключатель BB/TEL-10. На стороне 110 кВ, согласно выбранной схеме подстанции выбраны разъединители марки РНДЗ-110 с одним и двумя заземляющими ножами. Так же выбраны измерительные трансформаторы тока - на стороне 110 Кв: ТОГФ 110, на стороне 6 кВ ТШЛ-6-5000/5. На стороне 110 кВ не установка измерительных трансформаторов не требуется, поэтому трансформаторы напряжения выбраны только со стороны НН. На стороне 6 кВ выбраны измерительные трансформаторы напряжения марки ЗНОЛ с мощностью обмоток 250 ВА. Мощность была определена исходя из количества приборов установленных на стороне НН и подключенных к ТН. Для защиты оборудования ПС «Голубика» от перенапряжений, выбраны ограничители перенапряжений нелинейные с полимерной изоляцией. Для стороны 110 кВ ОПН-П-110, для стороны 6 кВ ОПН-П-6. Выбраны шины для выполнения подключения оборудования, гибкие на стороне ВН и жесткие на стороне НН. Затем был произведен расчет собственных нужд подстанции и выбран трансформатор марки ТМГ -400/6/0,4, который предлагается установить вне здания ЗРУ подстанции. Последним этапом выполнен расчет молниезащиты и заземления подстанции «Голубика» 110/6. Для защиты территории подстанции от прямых ударов молнии принято на подстанции установить 6 молниеприемников высотой 20 м каждый.
Выполненный проект реконструкции подстанции соответствует всем современным действующим нормативным актам и инструкциям. При выполнении ВКР предпочтение отдавалось оборудованию российского производства. Спроектированная подстанция соответствует предъявляемым требованиям к объектам энергетики в части надежности и качества электроснабжения потребителей.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
