Реконструкция электрической части ОРУ-110 кВ ПС «Дубенцовская»
|
Аннотация
Введение 5
1 Описание объекта реконструкции 8
1.1 Исходная характеристика схемы электрических соединений и
оборудования подстанции ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская» 8
1.2 Анализ требований и норм к схемам электрических соединений
трансформаторных подстанций 17
1.3 Разработка рекомендаций по реконструкции объекта 22
2 Анализ нагрузки подстанции 25
2.1 Расчёт электрических нагрузок присоединений и сборных шин
подстанции 25
2.2 Проверочный расчёт силовых трансформаторов подстанции 29
3 Расчёт токов короткого замыкания на подстанции 37
4 Выбор электрических аппаратов и проводников, электрической схемы на
подстанции «Дубенцовская» 46
4.1 Выбор электрических проводников на подстанции 46
4.2 Выбор и проверка электрических аппаратов на подстанции 51
4.3 Выбор новой схемы ОРУ-110 кВ подстанции 59
5 Собственные нужды подстанции и выбор оперативного тока 62
6 Релейная защита и автоматика реконструируемой подстанции 65
6.1 Выбор исходных данных 65
6.2 Расчёт уставок релейной защиты силовых трансформаторов
подстанции 66
6.2 Расчёт уставок релейной защиты линий подстанции 70
Заключение 74
Список используемых источников 77
Введение 5
1 Описание объекта реконструкции 8
1.1 Исходная характеристика схемы электрических соединений и
оборудования подстанции ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская» 8
1.2 Анализ требований и норм к схемам электрических соединений
трансформаторных подстанций 17
1.3 Разработка рекомендаций по реконструкции объекта 22
2 Анализ нагрузки подстанции 25
2.1 Расчёт электрических нагрузок присоединений и сборных шин
подстанции 25
2.2 Проверочный расчёт силовых трансформаторов подстанции 29
3 Расчёт токов короткого замыкания на подстанции 37
4 Выбор электрических аппаратов и проводников, электрической схемы на
подстанции «Дубенцовская» 46
4.1 Выбор электрических проводников на подстанции 46
4.2 Выбор и проверка электрических аппаратов на подстанции 51
4.3 Выбор новой схемы ОРУ-110 кВ подстанции 59
5 Собственные нужды подстанции и выбор оперативного тока 62
6 Релейная защита и автоматика реконструируемой подстанции 65
6.1 Выбор исходных данных 65
6.2 Расчёт уставок релейной защиты силовых трансформаторов
подстанции 66
6.2 Расчёт уставок релейной защиты линий подстанции 70
Заключение 74
Список используемых источников 77
Система электроснабжения Российской Федерации сегодня носит централизованный характер.
Такая система хороша тем, что обеспечивает значительный резерв мощности и бесперебойное питание потребителей от многих источников энергосистемы. Известно, что в традиционной энергетике электроэнергия вырабатывается турбогенераторами на атомных и тепловых электростанциях, а также гидрогенераторами на гидроэлектростанциях.
Для передачи электроэнергии на большие расстояния, с учётом весьма значительных мощностей и потерь электроэнергии, на выходе из электростанций находятся повышающие трансформаторы, после которых посредством линий электропередач высокого и сверхвысокого напряжения, согласно традиционной схеме, получает питание сеть понижающие питающих подстанций (1150-110 кВ), которые, в свою очередь, далее питают потребительские подстанции на номинальном напряжении 110-0,4 кВ.
Одна из таких понизительных подстанций ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская» детально рассматривается в данной работе, в связи с реконструкцией ОРУ-110 кВ на данной подстанции.
Очевидно, что основными составляющими современных понижающих трансформаторных подстанций является совокупность силовых трансформаторов и распределительных устройств. Именно благодаря их слаженной работе обеспечиваются условия надёжности, электробезопасности, быстродействия и селективности (избирательности). Фактически, такими показателями обладают современные разработки электрических аппаратов, активно внедряющихся в последнее время для применения в распределительных устройствах трансформаторных подстанций
энергосистемы всех типов и классов напряжения. Таким образом, установлено, что применение современных электрических аппаратов в распределительных устройствах трансформаторных подстанций энергосистемы всех типов создаёт необходимые условия для обеспечения нормальной и надёжной работоспособности не только самой подстанции, но и всей электрической сети и, как результат, - всей энергосистемы в целом.
Поэтому реконструкция схем электрических соединений и модернизация оборудования современных трансформаторных подстанций и электростанций энергосистемы всех типов является актуальным заданием современной электроэнергетики.
Основной целью данной работы является реконструкция ОРУ-110 кВ на понизительной подстанции переменного тока ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская», которая осуществляется путём внесения изменений в исходную схему главных нормальных электрических соединений указанного распределительного устройства данной подстанции.
Объектом исследования в работе является схема главных электрических соединений нормального режима ОРУ-110 кВ на подстанции ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская», а также непосредственно сама подстанция.
Предметом исследования в работе являются силовые трансформаторы, проводники, электрические аппараты, а также устройства вторичных цепей (собственные нужды, релейная защита и автоматика) распределительных устройств классов напряжения 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская». При этом первоочередное и пристальное внимание уделяется ОРУ-110 кВ подстанции.
Актуальность работы обусловлена необходимостью реконструкции схем главных электрических соединений нормального режима понизительных подстанций и электростанций, с целью обеспечения бесперебойного, надёжного и качественного электроснабжения потребителей [1,5].
Для достижения поставленной цели, в работе необходимо решить следующие основные задачи:
- описать объект реконструкции, провести анализ схемы первичных соединений ОРУ-110 кВ на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская»;
• разработать рекомендации по реконструкции ОРУ-110 кВ на ПС- 110/35/10 кВ «Дубенцовская»;
• для обоснования рекомендаций по проведению реконструкции ОРУ- 110 кВ на подстанции, провести анализ нагрузки подстанции, проверить силовые трансформаторы на перегрузочную способность;
• рассчитать токи короткого замыкания на подстанции, включая расчёт токов КЗ на ОРУ-110 кВ объекта;
• выбрать электрические аппараты и проводники, а также схему ОРУ- 110 кВ на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская» после её реконструкции;
• провести расчёт системы собственных нужд (далее - СН) подстанции, выбрать оперативный ток, а также рассчитать нагрузку СН, на основании чего провести выбор трансформаторов собственных нужд на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская»;
• рассчитать релейную защиту и автоматику основного оборудования и системных линий на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская»....
Такая система хороша тем, что обеспечивает значительный резерв мощности и бесперебойное питание потребителей от многих источников энергосистемы. Известно, что в традиционной энергетике электроэнергия вырабатывается турбогенераторами на атомных и тепловых электростанциях, а также гидрогенераторами на гидроэлектростанциях.
Для передачи электроэнергии на большие расстояния, с учётом весьма значительных мощностей и потерь электроэнергии, на выходе из электростанций находятся повышающие трансформаторы, после которых посредством линий электропередач высокого и сверхвысокого напряжения, согласно традиционной схеме, получает питание сеть понижающие питающих подстанций (1150-110 кВ), которые, в свою очередь, далее питают потребительские подстанции на номинальном напряжении 110-0,4 кВ.
Одна из таких понизительных подстанций ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская» детально рассматривается в данной работе, в связи с реконструкцией ОРУ-110 кВ на данной подстанции.
Очевидно, что основными составляющими современных понижающих трансформаторных подстанций является совокупность силовых трансформаторов и распределительных устройств. Именно благодаря их слаженной работе обеспечиваются условия надёжности, электробезопасности, быстродействия и селективности (избирательности). Фактически, такими показателями обладают современные разработки электрических аппаратов, активно внедряющихся в последнее время для применения в распределительных устройствах трансформаторных подстанций
энергосистемы всех типов и классов напряжения. Таким образом, установлено, что применение современных электрических аппаратов в распределительных устройствах трансформаторных подстанций энергосистемы всех типов создаёт необходимые условия для обеспечения нормальной и надёжной работоспособности не только самой подстанции, но и всей электрической сети и, как результат, - всей энергосистемы в целом.
Поэтому реконструкция схем электрических соединений и модернизация оборудования современных трансформаторных подстанций и электростанций энергосистемы всех типов является актуальным заданием современной электроэнергетики.
Основной целью данной работы является реконструкция ОРУ-110 кВ на понизительной подстанции переменного тока ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская», которая осуществляется путём внесения изменений в исходную схему главных нормальных электрических соединений указанного распределительного устройства данной подстанции.
Объектом исследования в работе является схема главных электрических соединений нормального режима ОРУ-110 кВ на подстанции ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская», а также непосредственно сама подстанция.
Предметом исследования в работе являются силовые трансформаторы, проводники, электрические аппараты, а также устройства вторичных цепей (собственные нужды, релейная защита и автоматика) распределительных устройств классов напряжения 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская». При этом первоочередное и пристальное внимание уделяется ОРУ-110 кВ подстанции.
Актуальность работы обусловлена необходимостью реконструкции схем главных электрических соединений нормального режима понизительных подстанций и электростанций, с целью обеспечения бесперебойного, надёжного и качественного электроснабжения потребителей [1,5].
Для достижения поставленной цели, в работе необходимо решить следующие основные задачи:
- описать объект реконструкции, провести анализ схемы первичных соединений ОРУ-110 кВ на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская»;
• разработать рекомендации по реконструкции ОРУ-110 кВ на ПС- 110/35/10 кВ «Дубенцовская»;
• для обоснования рекомендаций по проведению реконструкции ОРУ- 110 кВ на подстанции, провести анализ нагрузки подстанции, проверить силовые трансформаторы на перегрузочную способность;
• рассчитать токи короткого замыкания на подстанции, включая расчёт токов КЗ на ОРУ-110 кВ объекта;
• выбрать электрические аппараты и проводники, а также схему ОРУ- 110 кВ на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская» после её реконструкции;
• провести расчёт системы собственных нужд (далее - СН) подстанции, выбрать оперативный ток, а также рассчитать нагрузку СН, на основании чего провести выбор трансформаторов собственных нужд на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская»;
• рассчитать релейную защиту и автоматику основного оборудования и системных линий на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская»....
В работе разработаны реконструкция по реконструкции схемы электрических соединений нормального режима ОРУ-110 кВ трансформаторной подстанции ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская» Ростовских региональных электрических сетей с модернизацией оборудования данной подстанции.
На основании полученных аналитических данных проведённого анализа, установлено, что в работе рекомендуется внедрить предложенные мероприятия по реконструкции объекта исследования, которые носят комплексный характер и заключаются в практической реализации следующих рекомендаций:
• реконструкция схемы главных электрических соединений нормального режима ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская», путём внесения изменений в схему электрических соединений ОРУ-110 кВ подстанций. Данный аспект связан с несоответствием схемы ОРУ-110 кВ условиям бесперебойности электроснабжения и надёжности для питания потребителей 1 и 2 категории, а также проблемами технического характера при выводе оборудования в ремонт и при возникновении аварийного режима;
• модернизация оборудования ОРУ-110 кВ (выключатели, разъединители, разрядники) и ячеек РУ-10 кВ (выключатели, а также дополнительная установка ОПН в ячейки выключателей). Данный аспект связан с тем, что указанное оборудование значительно устарело, вследствие чего утратило свой технический коммутационный и защитный ресурс, что сказывается на работоспособности всей системы электроснабжения ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская».
Проведён расчёт нагрузок одиночных присоединений, а также секций сборных шин РУ-35 кВ и РУ-10 кВ, а также всей ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская». Установлено, что оба силовых трансформатора марки ТДТН- 40000/110, установленные на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская», удовлетворяют условиям всех требуемых проверок, согласно данным суточного графика нагрузки подстанции. По этой причине они не нуждаются в замене в связи с планируемыми мероприятиями по реконструкции схемы ОРУ-110 кВ подстанции и модернизации оборудования распределительных устройств на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская».
Проведён расчёт токов КЗ (двухфазного и трёхфазного) и ударных токов на выводах силового трансформатора подстанции 110/35/10 кВ в максимальном режиме работы системы.
В результате проведения реконструкции ОРУ-110 кВ на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская», рекомендуется внедрить схему ОРУ-110 кВ «Два блока с выключателями и автоматической перемычкой» с установленными двумя разъединителями и выключателем высокого напряжения в ремонтной перемычке (в нормальном режиме работы все они отключены), а также с применением двух блоков «выключатель - разъединитель» на линиях.
В результате проведения модернизации устаревшего оборудования распределительных устройств напряжением 110 кВ и 10 кВ, на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская» внедрены следующие практические мероприятия по модернизации оборудования РУ подстанции:
• выбрано и проверено новое оборудование для установки в РУ-110 кВ подстанции, а именно: выключатель высокого напряжения марки ВГТ-11011-40/2500 У1 (завод-изготовитель -ООО «Эпромстрой»); разъединитель РН-СЭЩ-110-25/1000 УХЛ1 (завод-изготовитель - ОАО «Электрощит»); ограничитель перенапряжения марки ОПН- 110/40,5/10/450 УХЛ1 (завод-изготовитель - НИИ «Защитных аппаратов и изоляторов»);
• выбрано и проверено новое оборудование для установки в РУ-10 кВ подстанции: выключатель высокого напряжения марки ВБЧЭ-10- 31,5/2500 УХЛ2 (завод-изготовитель-ЭЗ «КОНСТАЛИН»); ограничитель перенапряжения марки ОПН-П-10/12/10/2500 УХЛ1 (завод-изготовитель - НИИ «Защитных аппаратов и изоляторов»)....
На основании полученных аналитических данных проведённого анализа, установлено, что в работе рекомендуется внедрить предложенные мероприятия по реконструкции объекта исследования, которые носят комплексный характер и заключаются в практической реализации следующих рекомендаций:
• реконструкция схемы главных электрических соединений нормального режима ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская», путём внесения изменений в схему электрических соединений ОРУ-110 кВ подстанций. Данный аспект связан с несоответствием схемы ОРУ-110 кВ условиям бесперебойности электроснабжения и надёжности для питания потребителей 1 и 2 категории, а также проблемами технического характера при выводе оборудования в ремонт и при возникновении аварийного режима;
• модернизация оборудования ОРУ-110 кВ (выключатели, разъединители, разрядники) и ячеек РУ-10 кВ (выключатели, а также дополнительная установка ОПН в ячейки выключателей). Данный аспект связан с тем, что указанное оборудование значительно устарело, вследствие чего утратило свой технический коммутационный и защитный ресурс, что сказывается на работоспособности всей системы электроснабжения ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская».
Проведён расчёт нагрузок одиночных присоединений, а также секций сборных шин РУ-35 кВ и РУ-10 кВ, а также всей ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская». Установлено, что оба силовых трансформатора марки ТДТН- 40000/110, установленные на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская», удовлетворяют условиям всех требуемых проверок, согласно данным суточного графика нагрузки подстанции. По этой причине они не нуждаются в замене в связи с планируемыми мероприятиями по реконструкции схемы ОРУ-110 кВ подстанции и модернизации оборудования распределительных устройств на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская».
Проведён расчёт токов КЗ (двухфазного и трёхфазного) и ударных токов на выводах силового трансформатора подстанции 110/35/10 кВ в максимальном режиме работы системы.
В результате проведения реконструкции ОРУ-110 кВ на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская», рекомендуется внедрить схему ОРУ-110 кВ «Два блока с выключателями и автоматической перемычкой» с установленными двумя разъединителями и выключателем высокого напряжения в ремонтной перемычке (в нормальном режиме работы все они отключены), а также с применением двух блоков «выключатель - разъединитель» на линиях.
В результате проведения модернизации устаревшего оборудования распределительных устройств напряжением 110 кВ и 10 кВ, на ПС-110/35/10 кВ «Дубенцовская» внедрены следующие практические мероприятия по модернизации оборудования РУ подстанции:
• выбрано и проверено новое оборудование для установки в РУ-110 кВ подстанции, а именно: выключатель высокого напряжения марки ВГТ-11011-40/2500 У1 (завод-изготовитель -ООО «Эпромстрой»); разъединитель РН-СЭЩ-110-25/1000 УХЛ1 (завод-изготовитель - ОАО «Электрощит»); ограничитель перенапряжения марки ОПН- 110/40,5/10/450 УХЛ1 (завод-изготовитель - НИИ «Защитных аппаратов и изоляторов»);
• выбрано и проверено новое оборудование для установки в РУ-10 кВ подстанции: выключатель высокого напряжения марки ВБЧЭ-10- 31,5/2500 УХЛ2 (завод-изготовитель-ЭЗ «КОНСТАЛИН»); ограничитель перенапряжения марки ОПН-П-10/12/10/2500 УХЛ1 (завод-изготовитель - НИИ «Защитных аппаратов и изоляторов»)....
