Разработка технических предложений по реконструкции системы постоянного оперативного тока ПС 500 кВ и оценка экономической эффективности предложенных решений
|
Введение 4
Перечень сокращений и обозначений 7
1 Анализ текущего состояния СОПТ на подстанции «Курдюм» 8
2 Реконструкция система оперативного постоянного тока ПС «Курдюм» .... 22
2.1 Аккумуляторная батарея 23
2.2 Расчёт нагрузок постоянного тока 24
2.3 Выбор аккумуляторной батареи 24
2.4 Выбор зарядных устройств 32
2.5 Расчёт токов короткого замыкания, выбор защитной аппаратуры и
кабелей 36
2.6 Кабельное хозяйство 44
2.7 Электротехнические решения 45
2.7.1 Установка аккумуляторной батареи 46
2.7.2 Установка зарядно-выпрямительных устройств 46
2.8 Обеспечение ЭМС 47
2.9 Организация эксплуатации 50
2.9.1 Организация эксплуатации стационарных свинцово- кислотных
аккумуляторных батарей OPzS, GroE, OGi, OCSM 50
2.9.2 Организация эксплуатации устройства зарядно подзарядного
тиристорного УЗП 58
3 Оценка эффективности инвестиций 63
3.1 Обоснование потребности в строительных кадрах 64
3.2 Общие положения оценки эффективности и финансовой реализуемости
инвестиционного проекта 66
3.3 Чистый дисконтированный доход (NPV) 68
3.4 Внутренняя норма доходности (IRR) 70
3.5 Срок окупаемости простой 70
3.6 Срок окупаемости дисконтированный 71
Заключение 73
Список используемой литературы 77
Перечень сокращений и обозначений 7
1 Анализ текущего состояния СОПТ на подстанции «Курдюм» 8
2 Реконструкция система оперативного постоянного тока ПС «Курдюм» .... 22
2.1 Аккумуляторная батарея 23
2.2 Расчёт нагрузок постоянного тока 24
2.3 Выбор аккумуляторной батареи 24
2.4 Выбор зарядных устройств 32
2.5 Расчёт токов короткого замыкания, выбор защитной аппаратуры и
кабелей 36
2.6 Кабельное хозяйство 44
2.7 Электротехнические решения 45
2.7.1 Установка аккумуляторной батареи 46
2.7.2 Установка зарядно-выпрямительных устройств 46
2.8 Обеспечение ЭМС 47
2.9 Организация эксплуатации 50
2.9.1 Организация эксплуатации стационарных свинцово- кислотных
аккумуляторных батарей OPzS, GroE, OGi, OCSM 50
2.9.2 Организация эксплуатации устройства зарядно подзарядного
тиристорного УЗП 58
3 Оценка эффективности инвестиций 63
3.1 Обоснование потребности в строительных кадрах 64
3.2 Общие положения оценки эффективности и финансовой реализуемости
инвестиционного проекта 66
3.3 Чистый дисконтированный доход (NPV) 68
3.4 Внутренняя норма доходности (IRR) 70
3.5 Срок окупаемости простой 70
3.6 Срок окупаемости дисконтированный 71
Заключение 73
Список используемой литературы 77
ПС 500 кВ Курдюм расположена на территории Татищевского района Саратовской области северо-западнее п. Сторожовка на расстоянии около 3 км. Климатический район I подрайон IB.
В настоящей работе предусматривается разработка мероприятий по:
- замене существующих аккумуляторных батарей;
- замене подзарядных устройств;
- выполнению работ, сопутствующих установке нового оборудования.
На рисунке 1 представлено ее местоположение на географической карте.
Основное вторичное оборудование подстанции, элементы управления, мониторинга, связи, учета, СОПТ, щит собственных нужд 0,4 кВ установлены в здании ОПУ ПС 500 кВ «Курдюм». Здание двухэтажное из железобетонных панелей с кирпичными перегородками, отапливаемое, имеющее сети канализации, водопровода и освещения.
Подстанция обслуживаемая. Организовано постоянное круглосуточное дежурство и работа оперативного персонала.
Цель работы заключается в повышении надежности функционирования систем подстанции «Курдюм» путем разработки мероприятий по замене элементов системы постоянного оперативного тока на новые.
Поставленная цель достигается решением следующих задач, которые поставлены в данной работе:
- Анализ текущего состояния СОПТ на подстанции «Курдюм»;
- Разработка мероприятий по реконструкции системы оперативного постоянного тока ПС «Курдюм»;
- Оценка эффективности инвестиций.
В настоящей работе предусматривается разработка мероприятий по:
- замене существующих аккумуляторных батарей;
- замене подзарядных устройств;
- выполнению работ, сопутствующих установке нового оборудования.
На рисунке 1 представлено ее местоположение на географической карте.
Основное вторичное оборудование подстанции, элементы управления, мониторинга, связи, учета, СОПТ, щит собственных нужд 0,4 кВ установлены в здании ОПУ ПС 500 кВ «Курдюм». Здание двухэтажное из железобетонных панелей с кирпичными перегородками, отапливаемое, имеющее сети канализации, водопровода и освещения.
Подстанция обслуживаемая. Организовано постоянное круглосуточное дежурство и работа оперативного персонала.
Цель работы заключается в повышении надежности функционирования систем подстанции «Курдюм» путем разработки мероприятий по замене элементов системы постоянного оперативного тока на новые.
Поставленная цель достигается решением следующих задач, которые поставлены в данной работе:
- Анализ текущего состояния СОПТ на подстанции «Курдюм»;
- Разработка мероприятий по реконструкции системы оперативного постоянного тока ПС «Курдюм»;
- Оценка эффективности инвестиций.
По результатам проведенного анализа существующей СОПТ на ПС 500 кВ «Курдюм» необходимо:
- Выполнить замену аккумуляторных батарей АБ-1 и АБ-2, в связи с истекшим сроком службы аккумуляторных батарей АБ-1 и АБ-2, установленных в 1997 году. Батарею собрать из элементов номинальным напряжением 2В каждый, срок службы которых составляет не менее 20 лет. Окончательный тип, емкость и количество элементов АБ определить на основании проведенных расчетов. Аккумуляторную батарею установить на новые стеллажи в существующем помещении. Межэлементные и межрядные перемычки применить гибкие медные. Для подключения АБ к первому защитному аппарату (в ЩПТ), согласно нормам, проложить новые гибкие одножильные медные кабели без использования проходной доски. Существующую аккумуляторную батарею, стеллажи и элементы жесткой ошиновки демонтировать и утилизировать.
- Выполнить замену существующих подзарядных агрегатов типа
ВАЗП, ввиду не возможности обеспечения выполнения требований, предъявляемых к устройствам заряда-подзаряда производителями современных аккумуляторных батарей. Существующие
подзарядные агрегаты ВАЗП не могут обеспечить требуемый уровень пульсации выходного напряжения, что в процессе эксплуатации приводит к высокой частоте циклов заряд-разряд аккумуляторной батареи. Номинальный ток ЗВУ принять на основании расчетов и типа АБ. Место установки новых ЗВУ принять существующим взамен старых устройств. Кабели питания ЗВУ по 0,4 кВ, а также выход на ЩПТ =220В проложить новые.
- Учитывая длительный срок службы вновь устанавливаемых аккумуляторных батарей, рекомендуется произвести ремонт помещений аккумуляторных батарей АБ-1 и АБ-2, а также произвести замену входных дверей на противопожарные.
- Систему вентиляции и отопления, ввиду ее работоспособности, сохранить существующей без изменений.
- Систему освещения в помещении АБ сохранить существующей.
В соответствии с требованиями действующих норм и стандартов в перспективе необходимо предусмотреть:
- установку 2-х новых щитов постоянного тока по одному на каждую АБ;
- приведение схемы ЩПТ к типовой согласно СТО 56947007-29.120.40.262-2018;
- оснащение ЩПТ системой автоматизированного поиска фидера с замыканием на землю;
- разделение питания основных и резервных защит присоединений от разных секций ЩПТ или разных АБ;
- организацию систем мониторинга и регистрации сигналов СОПТ.
В работе предусматривается замена аккумуляторных батарей (2 шт.), стеллажей, зарядно-выпрямительных устройств (4 шт.) на новые. Щиты постоянного тока сохраняются существующими.
В соответствии с требованиями нормативных документов на ПС 500 кВ «Курдюм» должна быть установлена стационарная малообслуживаемая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея (2 шт.) открытого (вентилируемого) типа с жидким электролитом, которая должна обеспечивать максимальные толчковые токи в конце 2-часового (не менее) разряда током нагрузки в течение 20 лет срока эксплуатации.
Определён состав потребителей системы оперативного постоянного тока, определены значения постоянных нагрузок системы и нагрузок от сети аварийного освещения.
По расчётным условиям выполнен выбор аккумуляторной батареи. Расчет ёмкости аккумуляторной батареи производился согласно Стандарта организации СТО 56947007-29.120.40.216-2016 «Методические указания по выбору оборудования СОПТ». К установке принята аккумуляторная батарея (АБ-1 и АБ-2), состоящая из 104 элементов типа 14 OGi 800, с номинальной емкостью 800 А-ч. Внутреннее сопротивление одного элемента АБ 14 OGi 800 составляет 0,21 мОм.
Определены требования к зарядным устройствам согласно СТО 56947007-29.120.40.216-2016 «Методические указания по выбору оборудования СОПТ». В качестве зарядного устройства приняты зарядно-выпрямительные устройства с номинальным выходным током 100А типа УЗП-100 (4 шт.). Выбранные ЗВУ были проверены по уровню пульсаций тока поддерживающего заряда.
Произведен расчет токов КЗ в СОПТ в соответствии с ГОСТ 29176-91 «Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках постоянного тока». В качестве защитного аппарата в цепи зарядного устройства принят предохранитель- выключатель-разъединитель (FH) с плавкой вставкой (PNA) на номинальный ток 1н = 125А gG. Для уменьшения падения напряжения в цепи ввода рабочего питания от аккумуляторной батареи до щита постоянного тока, принят кабель от АБ до ЩПТ КГВВнг(А)-ББ сечением 240 мм2.
Принят кабель от ЩПТ до ВЗУ ВВГнг(А)-ББ сечением 35 мм2. Выбранные кабели проверены по термической стойкости и невозгораемости.
Построены карты селективности защитных аппаратов, из которых видно, что защитная аппаратура селективна во всём диапазоне возможных токов КЗ.
При замене кабельных линий использовался кабель марок ВВГнг(А)-ББ, КГВВнг(А)-ББ, КВВГЭнг(А)-ББ с медными жилами и изоляцией из поливинилхлоридного пластиката не поддерживающий горение с низким газо- и дымовыделением.
Рассмотрены вопросы обеспечения ЭМС на объекте.
Выполнена оценка эффективности инвестиций.
Учитывая специфику эксплуатации системы оперативного постоянного тока и ее назначение на объекте крайне сложно расчетным путем оценить доходность от инвестиций по реконструкции данной системы. СОПТ обеспечивает непрерывную и безотказную работоспособность всех связанных устройств на подстанции, позволяет косвенным образом непрерывно производить преобразование электроэнергии и ее передачу потребителям, участвовать в возможностях дистанционного переключения первичного оборудования, позволяет избежать развития аварийных ситуаций с выходом оборудования из строя. Совокупность таких вторичных факторов влияет на надежность функционирования всей системы электроснабжения в целом. Эффективность от реконструкции данной системы и ее содержании в работоспособном состоянии должна рассматриваться как процентное отношение в рамках глобальной экономической оценки с учетом трансформаторной мощности рассматриваемого объекта и дохода, получаемого от стоимости поставляемых киловатт/часов электроэнергии потребителям.
В этой связи расчетные отрицательные показатели доходности в рамках данного проекта и отсутствие данных о сроке окупаемости не должны влиять на принятие решения о привлекательности или непривлекательности проекта. Затраты на замену и реконструкцию таких систем, как СОПТ, обеспечивающих работу сторонних устройств на объекте, с учетом данных об окончании срока эксплуатации установленного оборудования должны включаться в программы реконструкции объекта даже при отрицательных данных о доходности.
- Выполнить замену аккумуляторных батарей АБ-1 и АБ-2, в связи с истекшим сроком службы аккумуляторных батарей АБ-1 и АБ-2, установленных в 1997 году. Батарею собрать из элементов номинальным напряжением 2В каждый, срок службы которых составляет не менее 20 лет. Окончательный тип, емкость и количество элементов АБ определить на основании проведенных расчетов. Аккумуляторную батарею установить на новые стеллажи в существующем помещении. Межэлементные и межрядные перемычки применить гибкие медные. Для подключения АБ к первому защитному аппарату (в ЩПТ), согласно нормам, проложить новые гибкие одножильные медные кабели без использования проходной доски. Существующую аккумуляторную батарею, стеллажи и элементы жесткой ошиновки демонтировать и утилизировать.
- Выполнить замену существующих подзарядных агрегатов типа
ВАЗП, ввиду не возможности обеспечения выполнения требований, предъявляемых к устройствам заряда-подзаряда производителями современных аккумуляторных батарей. Существующие
подзарядные агрегаты ВАЗП не могут обеспечить требуемый уровень пульсации выходного напряжения, что в процессе эксплуатации приводит к высокой частоте циклов заряд-разряд аккумуляторной батареи. Номинальный ток ЗВУ принять на основании расчетов и типа АБ. Место установки новых ЗВУ принять существующим взамен старых устройств. Кабели питания ЗВУ по 0,4 кВ, а также выход на ЩПТ =220В проложить новые.
- Учитывая длительный срок службы вновь устанавливаемых аккумуляторных батарей, рекомендуется произвести ремонт помещений аккумуляторных батарей АБ-1 и АБ-2, а также произвести замену входных дверей на противопожарные.
- Систему вентиляции и отопления, ввиду ее работоспособности, сохранить существующей без изменений.
- Систему освещения в помещении АБ сохранить существующей.
В соответствии с требованиями действующих норм и стандартов в перспективе необходимо предусмотреть:
- установку 2-х новых щитов постоянного тока по одному на каждую АБ;
- приведение схемы ЩПТ к типовой согласно СТО 56947007-29.120.40.262-2018;
- оснащение ЩПТ системой автоматизированного поиска фидера с замыканием на землю;
- разделение питания основных и резервных защит присоединений от разных секций ЩПТ или разных АБ;
- организацию систем мониторинга и регистрации сигналов СОПТ.
В работе предусматривается замена аккумуляторных батарей (2 шт.), стеллажей, зарядно-выпрямительных устройств (4 шт.) на новые. Щиты постоянного тока сохраняются существующими.
В соответствии с требованиями нормативных документов на ПС 500 кВ «Курдюм» должна быть установлена стационарная малообслуживаемая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея (2 шт.) открытого (вентилируемого) типа с жидким электролитом, которая должна обеспечивать максимальные толчковые токи в конце 2-часового (не менее) разряда током нагрузки в течение 20 лет срока эксплуатации.
Определён состав потребителей системы оперативного постоянного тока, определены значения постоянных нагрузок системы и нагрузок от сети аварийного освещения.
По расчётным условиям выполнен выбор аккумуляторной батареи. Расчет ёмкости аккумуляторной батареи производился согласно Стандарта организации СТО 56947007-29.120.40.216-2016 «Методические указания по выбору оборудования СОПТ». К установке принята аккумуляторная батарея (АБ-1 и АБ-2), состоящая из 104 элементов типа 14 OGi 800, с номинальной емкостью 800 А-ч. Внутреннее сопротивление одного элемента АБ 14 OGi 800 составляет 0,21 мОм.
Определены требования к зарядным устройствам согласно СТО 56947007-29.120.40.216-2016 «Методические указания по выбору оборудования СОПТ». В качестве зарядного устройства приняты зарядно-выпрямительные устройства с номинальным выходным током 100А типа УЗП-100 (4 шт.). Выбранные ЗВУ были проверены по уровню пульсаций тока поддерживающего заряда.
Произведен расчет токов КЗ в СОПТ в соответствии с ГОСТ 29176-91 «Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках постоянного тока». В качестве защитного аппарата в цепи зарядного устройства принят предохранитель- выключатель-разъединитель (FH) с плавкой вставкой (PNA) на номинальный ток 1н = 125А gG. Для уменьшения падения напряжения в цепи ввода рабочего питания от аккумуляторной батареи до щита постоянного тока, принят кабель от АБ до ЩПТ КГВВнг(А)-ББ сечением 240 мм2.
Принят кабель от ЩПТ до ВЗУ ВВГнг(А)-ББ сечением 35 мм2. Выбранные кабели проверены по термической стойкости и невозгораемости.
Построены карты селективности защитных аппаратов, из которых видно, что защитная аппаратура селективна во всём диапазоне возможных токов КЗ.
При замене кабельных линий использовался кабель марок ВВГнг(А)-ББ, КГВВнг(А)-ББ, КВВГЭнг(А)-ББ с медными жилами и изоляцией из поливинилхлоридного пластиката не поддерживающий горение с низким газо- и дымовыделением.
Рассмотрены вопросы обеспечения ЭМС на объекте.
Выполнена оценка эффективности инвестиций.
Учитывая специфику эксплуатации системы оперативного постоянного тока и ее назначение на объекте крайне сложно расчетным путем оценить доходность от инвестиций по реконструкции данной системы. СОПТ обеспечивает непрерывную и безотказную работоспособность всех связанных устройств на подстанции, позволяет косвенным образом непрерывно производить преобразование электроэнергии и ее передачу потребителям, участвовать в возможностях дистанционного переключения первичного оборудования, позволяет избежать развития аварийных ситуаций с выходом оборудования из строя. Совокупность таких вторичных факторов влияет на надежность функционирования всей системы электроснабжения в целом. Эффективность от реконструкции данной системы и ее содержании в работоспособном состоянии должна рассматриваться как процентное отношение в рамках глобальной экономической оценки с учетом трансформаторной мощности рассматриваемого объекта и дохода, получаемого от стоимости поставляемых киловатт/часов электроэнергии потребителям.
В этой связи расчетные отрицательные показатели доходности в рамках данного проекта и отсутствие данных о сроке окупаемости не должны влиять на принятие решения о привлекательности или непривлекательности проекта. Затраты на замену и реконструкцию таких систем, как СОПТ, обеспечивающих работу сторонних устройств на объекте, с учетом данных об окончании срока эксплуатации установленного оборудования должны включаться в программы реконструкции объекта даже при отрицательных данных о доходности.
