Аннотация
Введение 5
1 Характеристика объекта 7
2 Расчет электрических нагрузок подстанции 12
3 Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов 15
3.1 Выбор типа силовых трансформаторов 15
3.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов 16
4 Выбор электрической схемы подстанции. Выбор основных конструктивных
решений подстанций 21
4.1 Выбор схемы электрических соединений 21
4.2 Выбор основных конструктивных решений подстанции 23
5 Расчет токов короткого замыкания 24
5.1 Выбор высоковольтного выключателя 31
5.2 Выбор разъединителей 36
5.3 Выбор трансформатора тока 39
5.4 Выбор оборудования на стороне низкого напряжения 6 кВ 44
5.5 Выбор оперативного тока, трансформаторов собственных нужд 52
6 Релейная защита, заземление, молниезащита подстанции «Русский Вожой»
57
6.1 Расчёт релейной защиты трансформатора 57
6.2 Расчет заземления подстанции «Русский Вожой» 66
6.3 Молниезащита на подстанции «Русский Вожой» 35/6 кВ 70
Заключение 74
Список используемых источников 76
Все юридические и физические лица в Российской Федерации используют разные виды энергии, одним из основных является электрическая энергия, данный вид энергии является уникальной. Её уникальность состоит в том, что передача электричества возможна на большие расстояния которая берется из единой энергетической системы (ЕЭС). ЕЭС России состоит из семи объединенных энергетических систем (ОЭС) - ОЭС Юга, Центра, Средней Волги, Северо-Запада, Урала, Сибири и отдельной ОЭС Дальнего Востока, соединенные между собой воздушными линиями электропередачами параллельно. Проанализировав отчет о функционировании единой электрической системы Российской Федерации с 2021 по 2022 год, можно заметить, что потребление электрической энергии возросло с 1090,4 млрд кВт • чдо 1106,3 млрд кВт • ч соответственно. По данным показателям, можно утверждать, что тенденция роста потребителей электроэнергетике в скором будущем будет только возрастать. Для достижения бесперебойной и надежной работы энергосистемы таких масштабов, необходимо увеличивать количество подстанций, а уже существующие подстанции нуждаются в реконструкции, так как они были введены в 70-х, 80-х годах прошлого века и уже не соответствуют
параметрами эксплуатации в настоящие время.
В случае если ничего не предпринимать электрооборудования будут эксплуатироваться в режиме повышенной нагрузки вследствие этого могут возникнуть неблагоприятные последствия, такие как ускоренное старение изоляции, короткие замыкания, что приведут за собой нарушение работы энергосистемы или к крупной аварии.
Как и в Российской Федерации, количество потребителей электрической энергии в иностранных государствах возрастает с каждым годом. Для борьбы с ухудшением надежности и бесперебойности передачи электроэнергии, зарубежный опыт показал улучшение надежности
электроснабжения применяя последние достижения в области
электроэнергетики. В связи с этим применяют последние разработки в сфере электрооборудования, параметры, которые отличаются в разы от устаревшего оборудования. С должной эксплуатацией электрооборудования, количество прогнозируемых аварий сводятся к минимуму и количество рабочих часов увеличивается [21]-[25].
«Объектом реконструкции выпускной квалификационной работы (ВКР) является главная понизительная подстанция «Русский Вожой» 35/6 кВ филиала» [20] «Удмуртэнерго».
Цель данной выпускной квалифицированной работы обеспечение надежности и бесперебойности передачи электрической энергии потребителям.
В ходе выполнения ВКР будут выполнены следующие задачи:
• «анализ нагрузки ПС;
• расчет электрических нагрузок ПС;
• расчет числа и мощности силовых трансформаторов;
• расчет токов короткого замыкания;
• расчет и выбор электрического оборудования и проводников;
• расчет релейной защиты, выбор оперативного тока на ПС;
• определение мощности собственных нужд подстанции;
• расчет системы заземления и молниезащиты ПС.» [20].
В ходе выпускной квалификационной работы была исследована реконструкция подстанции «Русский Вожой» 35/6 кВ.
До выбора силового трансформатора было определено электрическая нагрузка подстанции, которая составляет S = 6 МВА. После произведенного расчета и по полученным данным, были выбраны два силовых трансформатора ТМН-4000/35/6 УХЛ1.
Для выбора электрооборудования на стороне высокого и низкого напряжения были рассчитаны токи короткие замыкания. На стороне высокого напряжения ток периодической составляющей короткого замыкания составило 4,001 кА, ударный ток короткого замыкания составил 10,185 кА на стороне низкого напряжение ток периодической составляющей короткого замыкания составило 4,18 кА, ударный ток короткого замыкания составил 10,9 кА.
Согласно с поставленной цели выпускной квалификационной работы, было заменены: схема электроснабжения открытого распределительного устройства на схему «Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии», трансформаторы ТМ-2500/35/6 кв на трансформаторы ТМН-4000/4000/35/6 УХЛ1. На стороне высокого напряжения были замены следующие электрооборудования: разъединители РГ-35/1000 УХЛ1 на РДЗ-35/1000 УХЛ1, выключатели МГ-35 на ВВН-СЭЩ- 35-25, трансформатор тока ТОГ-35 на ТОЛ-СВЭЛ 35-III-2.1. На стороне низкого напряжения были установлены и заменены: распределительное устройство КУ-6С, трансформатор напряжения ЗНОЛП-6-У2, секционный выключатель ВМП-6 на ВРС-6, выкатные выключатели ВМП-6 на ВР3, трансформаторы тока ТОЛ-6 на ТОЛ-СВЭЛ-10-1-1/5Р/5/5 УХЛ2.
Релейная защита выполнена на базе микропроцессорных блоков «СИРИУС-Т». Также было рассчитано дифференциальная защита трансформатора, максимальная токовая защита для трансформатора. Данные защиты прошли проверку по условию коэффициента чувствительности.
Оперативный ток на подстанции «Русский Вожой» был выбран в виде аккумуляторной батареи СК-1, которая работает в режиме постоянной подзарядки с помощью зарядно-подзарядным агрегатом.
Для обеспечения электрической энергии электроприемников на подстанции были выбраны трехфазные сухие трансформаторы для собственных нужд ТСКС-40.
Также, было усовершенствована система молниезащиты и защитного заземления подстанции. В качестве вертикально заземлителя был выбран круглый стержень диаметром 12 мм и длиной 5 м, который будет находится в земле на глубине 0,5 м. В качестве горизонтально заземлителя был выбран стальная полоса размером 5х40 мм.
