Введение 4
1 Анализ подстанции «Чалтырь» 110/35/10 кВ 6
1.1 Анализ расположения и компоновки подстанции
«Чалтырь» 110/35/10 кВ 6
1.2 Обоснование актуальности темы и описание предлагаемых проектных
решений 10
1.3 Анализ существующей электрической схемы подстанции «Чалтырь»
110/35/10 кВ 12
2 Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов 15
2.1 Определение мощности и числа силовых трансформаторов 15
2.2 Определение годового графика нагрузок 17
2.3 Выбор оптимального состава трансформаторного оборудования 24
3 Токи короткого замыкания 42
3.1 Расчетная схема и схемы замещений 42
3.2 Параметры схем замещений 44
3.3 Результирующие сопротивления для расчетных точек ТКЗ 47
3.4 Расчет ТКЗ для точки К1 (110 кВ) 48
3.5 Расчет ТКЗ для точки К2 (10 кВ) 50
3.6 Расчет ТКЗ для точки К3 (35 кВ) 51
4 Оборудование распределительных устройств 55
4.1 Оборудование распределительного устройства 110 кВ 55
4.2 Оборудование распределительного устройства 35 кВ 63
4.3 Оборудование распределительного устройства 10 кВ 70
Заключение 76
Список используемых источников 80
Выпускная квалификационная работа является завершающим этапом обучения. В рамках выполнения выпускной квалификационной работы необходимо продемонстрировать навыки и способность принимать и разрабатывать проектные решения в области электроснабжения.
Для выполнения выпускной квалификационной работы необходимо выбрать актуальную тему и проработать основные разделы проекта электроснабжения.
В качестве темы выпускной квалификационной работы выбрана тема связанная с реконструкцией электрической части понизительной подстанции напряжением 110/35/10 кВ «Чалтырь» расположенной в Ростовской области.
В соответствии с выбранной темой выпускной квалификационной работы объектом является подстанций «Чалтырь» напряжением 110/35/10 кВ.
Предметом выпускной квалификационной работы является электрическая часть подстанции «Чалтырь», которая включает в себя электрическую схему, оборудование подстанции классов напряжения 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ. Учитывая тематику выпускной квалификационной работы необходимо сформулировать цель. Целью выпускной квалификационной работы является повышение установленной мощности понизительной подстанции 110/35/10 кВ «Чалтырь».
Для выполнения выпускной квалификационной работы на первом этапе формулируются задачи. Задачами выпускной квалификационной работы являются:
- Анализ понизительной подстанции «Чалтырь» 110/35/10 кВ и определение направлений реконструкции;
- Выбор оборудования электрической части понизительной
подстанции «Чалтырь» с обоснованием принимаемых проектных решений;
- Проектирование плана расположения и компоновки оборудования подстанции «Чалтырь» 110/35/10 кВ.
Кроме того, для выполнения выпускной квалификационной работы необходимо представить обоснование актуальности выбранной темы. Актуальность темы выпускной квалификационной работы связана с тем, что большинство подстанций входящих в Единую Энергетическую Систему (ЕЭС) России были построены более 30 лет назад. За время эксплуатации подстанций происходило изменение потребителей питаемых ими районов и соответственно мог происходить как спад потребляемой мощности, так и ее рост. Кроме того, важным вопросом является обеспечение нормативного срока эксплуатации оборудования электрической части понизительных подстанций, который также нормируется на уровне 30 лет. Превышение нормируемых сроков эксплуатации приводит к выходу оборудования из строя и, как следствие, к аварийным отключениям потребителей подстанции.
За последнее десятилетие произошли существенные изменения в электроэнергетической области. Эти изменения связаны с переходом на цифровые технологии. Применение цифровых технологий на большинстве подстанций, находящихся в эксплуатации продолжительное время не представляется возможным, что также требует проведения реконструкций.
При выполнении выпускной квалификационной работы использованы современные стандарты и правила проектирования, которые на момент выполнения выпускной работы являлись действующими. При определении исходных данных использованы данные, представленные в открытых источниках [7].
Выпускная квалификационная работа связана с разработкой проекта реконструкции электрической части понизительной подстанции «Чалтырь» 110/35/10 кВ.
Проведен сбор и анализ исходных данных для выполнения проекта реконструкции подстанции «Чалтырь» 110/35/10 кВ. Определено месторасположения подстанции «Чалтырь» 110/35/10 кВ, а также ее компоновка. Подстанция «Чалтырь» включает в себя две очереди. Первая очередь с одним трансформатором 35/10 кВ и вторая очередь с двумя трансформаторами 110/35/10 кВ. Трансформатор Т1 мощностью 16 МВА и трансформатор Т2 мощностью 25 МВА. Распределительные устройства 110 кВ и 35 кВ выполнены в открытом исполнении. Распределительное устройство 10 кВ выполнено шкафами комплектного распределительного устройства наружной установки (КРУН) 10 кВ. Определено, что текущая загрузка подстанции «Чалтырь» составляет 252% от установленной мощности 41 МВА. Данная загрузка подстанции получена в результате перевода мощности первой очереди на вторую, так как проект реконструкции будет выполнен с заменой силовых трансформаторов и отказом от использования первой очереди подстанции.
Составлена схема части энергосистемы Ростовской области, включающая реконструируемую подстанцию «Чалтырь» 110/35/10 кВ. Согласно схеме, подстанция «Чалтырь» получает питание со стороны 110 кВ от отпайки воздушной линии 110 кВ ПС g-ПС Р29 и воздушной линии 110 кВ ПС Р29-ПС Чалтырь.
Выполнен анализ существующей схемы подстанции «Чалтырь» 110/35/10 кВ. Для ОРУ 110 кВ используется типовая схема 110-4Н, так как подстанция является тупиковой, а для распределительных устройств 35 кВ и 10 кВ используются одинаковые схемы с одной секционированной выключателем системой шин.
Определена расчетная полная мощность подстанции «Чалтырь» равная 51,66 МВА. Для полученного значения расчетной мощности определены наиболее подходящие варианты силовых трансформаторов ТДТН 63000/110/35/10 и ТДТН 80000/110/35/10. Для оптимального выбора мощности силовых трансформаторов были построены годовые графики полной, активной и реактивной мощностей. Согласно графикам выполнен расчет нагрузочных потерь электрической энергии на подстанции «Чалтырь» при установке на ней двух СТ марки ТДТН 63000/110/35/10 и двух СТ марки ТДТН 80000/110/35/10. Для варианта с двумя трансформаторами ТДТН 63000/110/35/10 получено, что суммарные годовые потери электрической энергии составят 6293303,4 кВт-ч, а для варианта с двумя трансформаторами ТДТН 80000/110/35/10 величина потерь электрической энергии согласно годового графика нагрузок составит 2450331,4 кВт-ч. Потери электрической энергии для варианта с трансформаторами ТДТН 63000/110/35/10 выше в 2,568 раза. Однако показатель величины потерь, еще не является основанием для окончательного выбора трансформаторов марки ТДТН 80000/110/35/10, поэтому был выполнен расчет приведенных затрат для каждого из вариантов учитывающий стоимость потерь эклектической энергии, затраты на покупку трансформаторов и на их обслуживание. Получено, что вариант с двумя трансформаторами ТДТН 63000 является оптимальным для установки на подстанции «Чалтырь» при реконструкции. Для варианта с двумя трансформаторами ТДТН 63000/110/35/10 сумма приведенных затрат в 1,11 раз меньше, что эквивалентно 4,965 млн. руб. Исходя из этого для установки на подстанции принято два трансформатора марки ТДТН 63000/110/35/10 кВ.
Составлена расчетная схема ТКЗ исходя из следующих условий: силовые трансформаторы не работают параллельно; питание приходит с одной ЛЭП, наиболее близко расположенной к узловой подстанции энергосистемы (ПС «Т- 10» 220/110/27,5/10 кВ) - это подстанция «Хапры» 110/27,5/10 кВ, длина ВЛ 9,1 км. Составлены две схемы замещения (СЗ) для расчета ТКЗ на подстанции при условии замены силовых трансформаторов на два СТ типа ТДТН 80000/110/35/10 кВ. Первая СЗ - это схема прямой последовательности используется для расчета симметричных (трехфазных) ТКЗ, также она аналогична схеме обратной последовательности - необходима для расчета не симметричных ТКЗ (двухфазное, двухфазное на землю, однофазное). Вторая СЗ - это схема нулевой последовательности, она учитывает схемы соединения обмоток силового трансформатора и позволяет выполнить расчет несимметричных ТКЗ (двухфазное, двухфазное на землю, однофазное). Для схем замещения выполнен расчет параметров, которые учитывают только индуктивные сопротивления элементов (энергосистема, линия электропередачи, силовой трансформатор). Используя рассчитанные параметры схем замещения получены расчетные значения ТКЗ для подстанции «Чалтырь» при условии замены силовых трансформаторов на более мощные - два трансформатора ТДТН 80000/110/35/10 кВ. Максимальные значения ТКЗ для всех уровней напряжения подстанции имеют трехфазные (симметричные) ТКЗ, поэтому они будут использованы при выборе оборудования подстанции.
Представлена методика и критерии выбора оборудования распределительных устройств подстанции. Определены расчетные и каталожные данные выключателей, разъединителей, измерительных трансформаторов тока и измерительных трансформаторов напряжения. Для установки на подстанции приняты элегазовые выключатели марок ВГТ-110, ВГТ-35, а также вакуумные выключатели BBTel 10 с коммутационным блоком ISM15_Shell_2 для ячеек вводных выключателей и секционного выключателя. Данный коммутационный блок выбран из-за его возможностей по электродинамической и термической стойкости, а также высоким значениям номинального тока. Кроме того, для установки на подстанции использованы только цифровые измерительные трансформаторы тока и напряжения.
На стороне 110 кВ приняты к установке измерительные трансформаторы тока ЦТТ-110 и ТВ-110, а также измерительные трансформаторы напряжения ЦТН-110. Для распределительного устройства 35 кВ выбраны измерительные трансформаторы тока ЦПС 35 и измерительные трансформаторы напряжения марки ЭТН 35. Для распределительного устройства 10 кВ также выбраны только цифровые измерительные трансформаторы тока марки ЦТТ-10, а также измерительные трансформаторы напряжения ЦТН-10. Особенностью выбора цифровых измерительных трансформаторов тока и напряжения является отсутствие необходимости расчета мощности подключаемых измерительных приборов.
Для схем распределительных устройств 110 кВ и 35 кВ определен состав измерительных приборов, которые должны подключаться к цифровым измерительным трансформаторам тока и напряжения установленных на соответствующем классе напряжения. К установке на стороне 110 кВ должны использоваться цифровой вольтметр в количестве двух штук; цифровой амперметр (PA) в количестве двух штук; цифровой многофункциональный прибор (PWA); цифровой указатель положения РПН, подключается к блоку управления приводом РПН силового трансформатора. Для схемы РУ 35 кВ должны быть использованы: цифровой вольтметр (PV) в количестве двух штук; цифровой амперметр (PA) в количестве пяти штук; цифровой многофункциональный прибор (PWA) в количестве пяти штук.
В результате выполнения ВКР достигнута поставленная цель и задачи. Разработан проект реконструкции электрической части подстанции «Чалтырь» 110/35/10 кВ.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
