Реконструкция электрической части понизительной подстанции 110/35/10 кВ «Балтымская»
|
Введение 4
1 Характеристика ПС «Балтымская» 6
2 Выбор номинальной мощности и количества устанавливаемых на
подстанции трансформаторов 8
2.1 Вариант 1. Установка на подстанции «Балтымская» двух
трансформаторов мощность по 25 МВА 10
2.2 Вариант 2. Установка на подстанции «Балтымская» двух
трансформаторов мощность по 40 МВА 17
3 Определение токов КЗ на сторонах ВН и СН подстанции «Балтымская» ... 25
4 Выбор электрооборудования для установки на ОРУ и в ЗРУ подстанции
«Балтымская» 29
4.1 Выбор разъединителей 29
4.2 Выбор выключателей для установки на ПС 33
4.3 Выбор и проверка трансформаторов тока 36
4.4 Выбор и проверка трансформаторов напряжения 39
4.5 Выбор ОПН 42
5 Расчет параметров системы заземления на ПС 45
Заключение 50
Список используемых источников 52
1 Характеристика ПС «Балтымская» 6
2 Выбор номинальной мощности и количества устанавливаемых на
подстанции трансформаторов 8
2.1 Вариант 1. Установка на подстанции «Балтымская» двух
трансформаторов мощность по 25 МВА 10
2.2 Вариант 2. Установка на подстанции «Балтымская» двух
трансформаторов мощность по 40 МВА 17
3 Определение токов КЗ на сторонах ВН и СН подстанции «Балтымская» ... 25
4 Выбор электрооборудования для установки на ОРУ и в ЗРУ подстанции
«Балтымская» 29
4.1 Выбор разъединителей 29
4.2 Выбор выключателей для установки на ПС 33
4.3 Выбор и проверка трансформаторов тока 36
4.4 Выбор и проверка трансформаторов напряжения 39
4.5 Выбор ОПН 42
5 Расчет параметров системы заземления на ПС 45
Заключение 50
Список используемых источников 52
Любая система электроснабжения производственного объекта или района города состоит совокупности электроустановок, состоящих из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, приемников электроэнергии. Система электроснабжения должна удовлетворять ряду требований [1-3]:
- быть экономичной как при строительстве, так и во время последующей эксплуатации;
- обеспечивать заданную надежность электроснабжения, которая определяется требованиями, предъявляемыми к потребителям электрической энергии;
- быть безопасной для обслуживающего персонала и любых живых существ, которые могут с ней контактировать, обладать удобством при эксплуатации системы;
- обеспечивать передачу электрической энергии без ухудшения ее качества и в отдельны случаях даже его повышать за счет применения схемных решений;
- быть гибкой и давать возможность ее перестраивать под производственные нужды;
- обеспечивать передачу электрической энергии на максимально возможных напряжениях как можно ближе к потребителям с целью уменьшения потерь электроэнергии при ее передаче.
Выбор элементов и конструктивных решений производится в соответствии с требуемой надежностью электроснабжения электроприемников, требуемым качеством электрической энергии в соответствии с ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
В нормальном режиме не должно быть не задействованных элементов электрической сети, схемы выстраиваются таким образом, чтобы все элементы были задействованы, и по ним осуществлялась передача электрической энергии, в тоже время их загрузка должна быть рассчитана на пропуск дополнительной мощности при выходе одного из параллельных элементов из строя. Отключение поврежденного элемента должно осуществляться средствами защиты, а перевод его нагрузки на оставшийся в работе элемент производится либо средствами автоматики, которые управляют включением секционного выключателя, либо вручную в зависимости от категории надежности подключенных потребителей.
«При этом используется перегрузочная способность оставшихся в работе элементов сети. В необходимых случаях производят отключение потребителей третьей категории. Наличие резервных неработающих элементов сети должно быть обосновано» [4-5].
В нормальном режиме используется раздельное питание потребителей для предотвращения перетоков мощности и связанных с этим дополнительных потерь электрической энергии. «В обоснованных случаях, по согласованию с энергоснабжающей организацией, допускается параллельная работа, например, при питании ударных резкопеременных нагрузок, если автоматическое включение резервного питания не обеспечивает необходимое быстродействие восстановления питания с точки зрения самозапуска электродвигателей.
Следует выделять схемы внешнего и внутреннего электроснабжения. К схемам внешнего электроснабжения относят электрические сети, связывающие источники питания с пунктами приема электроэнергии потребителей. К схемам внутреннего электроснабжения относят электрические сети от пунктов приема электроэнергии до электроприемников высокого и низкого напряжений» [5].
Основная цель работы заключается в снижении вероятности возникновения аварийной ситуации на подстанции путем замены устаревшего оборудования на современное и обоснование его параметров расчетами.
- быть экономичной как при строительстве, так и во время последующей эксплуатации;
- обеспечивать заданную надежность электроснабжения, которая определяется требованиями, предъявляемыми к потребителям электрической энергии;
- быть безопасной для обслуживающего персонала и любых живых существ, которые могут с ней контактировать, обладать удобством при эксплуатации системы;
- обеспечивать передачу электрической энергии без ухудшения ее качества и в отдельны случаях даже его повышать за счет применения схемных решений;
- быть гибкой и давать возможность ее перестраивать под производственные нужды;
- обеспечивать передачу электрической энергии на максимально возможных напряжениях как можно ближе к потребителям с целью уменьшения потерь электроэнергии при ее передаче.
Выбор элементов и конструктивных решений производится в соответствии с требуемой надежностью электроснабжения электроприемников, требуемым качеством электрической энергии в соответствии с ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
В нормальном режиме не должно быть не задействованных элементов электрической сети, схемы выстраиваются таким образом, чтобы все элементы были задействованы, и по ним осуществлялась передача электрической энергии, в тоже время их загрузка должна быть рассчитана на пропуск дополнительной мощности при выходе одного из параллельных элементов из строя. Отключение поврежденного элемента должно осуществляться средствами защиты, а перевод его нагрузки на оставшийся в работе элемент производится либо средствами автоматики, которые управляют включением секционного выключателя, либо вручную в зависимости от категории надежности подключенных потребителей.
«При этом используется перегрузочная способность оставшихся в работе элементов сети. В необходимых случаях производят отключение потребителей третьей категории. Наличие резервных неработающих элементов сети должно быть обосновано» [4-5].
В нормальном режиме используется раздельное питание потребителей для предотвращения перетоков мощности и связанных с этим дополнительных потерь электрической энергии. «В обоснованных случаях, по согласованию с энергоснабжающей организацией, допускается параллельная работа, например, при питании ударных резкопеременных нагрузок, если автоматическое включение резервного питания не обеспечивает необходимое быстродействие восстановления питания с точки зрения самозапуска электродвигателей.
Следует выделять схемы внешнего и внутреннего электроснабжения. К схемам внешнего электроснабжения относят электрические сети, связывающие источники питания с пунктами приема электроэнергии потребителей. К схемам внутреннего электроснабжения относят электрические сети от пунктов приема электроэнергии до электроприемников высокого и низкого напряжений» [5].
Основная цель работы заключается в снижении вероятности возникновения аварийной ситуации на подстанции путем замены устаревшего оборудования на современное и обоснование его параметров расчетами.
Основная цель работы заключалась в снижении вероятности возникновения аварийной ситуации на подстанции путем замены устаревшего оборудования на современное и обоснование его параметров расчетами.
Дана краткая характеристика рассматриваемой подстанции, ее месторасположения и перечень питаемых от нее объектов. Основными направлениями модернизации подстанции являются замена устаревших электрических аппаратов, находящихся в помещении закрытого распределительного устройства напряжением 10 кВ на современные и обладающие лучшими эксплуатационными характеристиками; изменение устаревшей схемы ОРУ 110 кВ с установленными отделителями и короткозамыкателями на высоковольтные выключатели, для снижения перенапряжений и повышения удобства и надежности эксплуатации подстанции; применение нелинейных ограничителей перенапряжений вместо устаревших разрядников; внедрение современных микропроцессорных систем релейной защиты силовых трансформаторов, установленных на подстанции «Балтымская», систем измерения и регистрации показаний и системы коммерческого учета передаваемой электроэнергии.
Произведено комплексное сравнение приведенных затрат в двух вариантах установки СТ различной мощности на подстанции «Балтымская». При этом были учтены как капиталовложения на первоначальном этапе, так и стоимость эксплуатационных издержек, и оплата потерь электрической энергии в трансформаторах в дальнейшем. Итоговое значение приведенных затрат согласно расчетам, на установку и последующую эксплуатацию трансформаторов мощностью 40 МВА составило 27935 тыс. руб. в то время как для трансформаторов мощностью 25 МВА итоговое значение 19152 тыс. руб., что значительно меньше, а, следовательно, это вариант выбираем для дальнейшей реализации.
В результате произведенных расчетов на сторонах высокого и среднего напряжения на подстанции «Балтымская» были получены следующие значения:
- на стороне высокого напряжения подстанции максимальное значение тока трехфазного тока КЗ и его ударное значение - I ,м:к‘'''= 13.1 кА, iyd= 33.3 кА ;
- на стороне среднего напряжения подстанции максимальное значение
тока трехфазного тока КЗ и его ударное значение - I ,M!J'''= 4.4 кА, iy =11.4 кА.
Было выбрано и проверено на термическое и динамическое воздействие токов коротких замыканий основное электрооборудование, устанавливаемое на подстанции:
- на стороне ВН подстанции выбраны: разъединители РГП-СЭЩ- 110/1250, высоковольтные выключатели ВЭБ-УЭТМ-110, ограничители перенапряжений ОПНп-110/88-10/650 II УХЛ1;
- на стороне СН подстанции выбраны: разъединители РДЗ-СЭЩ-35, высоковольтные выключатели ВВН-СЭЩ-П-35;
- на стороне НН подстанции выбраны: высоковольтные выключатели ВВУ-СЭЩ-10, трансформаторы тока ТОЛ-СЭЩ-10, трансформаторы напряжения типа НАЛИ-10.
Произведен расчет сечения, количества вертикальных заземлителей и соединяющей их полосы в контуре заземления подстанции «Балтымская». Суммарное полученное сопротивление заземляющего контура не превышает установленного в нормативных документах предельного значения.
Дана краткая характеристика рассматриваемой подстанции, ее месторасположения и перечень питаемых от нее объектов. Основными направлениями модернизации подстанции являются замена устаревших электрических аппаратов, находящихся в помещении закрытого распределительного устройства напряжением 10 кВ на современные и обладающие лучшими эксплуатационными характеристиками; изменение устаревшей схемы ОРУ 110 кВ с установленными отделителями и короткозамыкателями на высоковольтные выключатели, для снижения перенапряжений и повышения удобства и надежности эксплуатации подстанции; применение нелинейных ограничителей перенапряжений вместо устаревших разрядников; внедрение современных микропроцессорных систем релейной защиты силовых трансформаторов, установленных на подстанции «Балтымская», систем измерения и регистрации показаний и системы коммерческого учета передаваемой электроэнергии.
Произведено комплексное сравнение приведенных затрат в двух вариантах установки СТ различной мощности на подстанции «Балтымская». При этом были учтены как капиталовложения на первоначальном этапе, так и стоимость эксплуатационных издержек, и оплата потерь электрической энергии в трансформаторах в дальнейшем. Итоговое значение приведенных затрат согласно расчетам, на установку и последующую эксплуатацию трансформаторов мощностью 40 МВА составило 27935 тыс. руб. в то время как для трансформаторов мощностью 25 МВА итоговое значение 19152 тыс. руб., что значительно меньше, а, следовательно, это вариант выбираем для дальнейшей реализации.
В результате произведенных расчетов на сторонах высокого и среднего напряжения на подстанции «Балтымская» были получены следующие значения:
- на стороне высокого напряжения подстанции максимальное значение тока трехфазного тока КЗ и его ударное значение - I ,м:к‘'''= 13.1 кА, iyd= 33.3 кА ;
- на стороне среднего напряжения подстанции максимальное значение
тока трехфазного тока КЗ и его ударное значение - I ,M!J'''= 4.4 кА, iy =11.4 кА.
Было выбрано и проверено на термическое и динамическое воздействие токов коротких замыканий основное электрооборудование, устанавливаемое на подстанции:
- на стороне ВН подстанции выбраны: разъединители РГП-СЭЩ- 110/1250, высоковольтные выключатели ВЭБ-УЭТМ-110, ограничители перенапряжений ОПНп-110/88-10/650 II УХЛ1;
- на стороне СН подстанции выбраны: разъединители РДЗ-СЭЩ-35, высоковольтные выключатели ВВН-СЭЩ-П-35;
- на стороне НН подстанции выбраны: высоковольтные выключатели ВВУ-СЭЩ-10, трансформаторы тока ТОЛ-СЭЩ-10, трансформаторы напряжения типа НАЛИ-10.
Произведен расчет сечения, количества вертикальных заземлителей и соединяющей их полосы в контуре заземления подстанции «Балтымская». Суммарное полученное сопротивление заземляющего контура не превышает установленного в нормативных документах предельного значения.