Модернизация питающей подстанции 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал
|
Аннотация 2
Введение 4
1 Анализ исходных данных 7
1.1 Краткая характеристика предприятия 7
1.2 Исходная характеристика схемы электрических соединений и
оборудования подстанции 10/0,4 кВ 9
1.3 Обоснование мероприятий по модернизации подстанции 13
2 Модернизация электрической части подстанции 19
2.1 Расчёт электрических нагрузок подстанции методом коэффициента
спроса 19
2.2 Проверка силовых трансформаторов подстанции 24
2.3 Выбор типа и компоновки трансформаторной подстанции 27
2.4 Выбор и проверка проводников 27
2.5 Расчёт токов короткого замыкания 35
2.6 Выбор и проверка электрических аппаратов для модернизации
подстанции 42
3 Релейная защита и автоматика подстанции 52
3.1 Выбор микропроцессорных блоков релейной защиты 52
3.2 Выбор уставок релейной защиты и автоматики блоков РЗиА 56
4 Система учёта и контроля электроэнергии на подстанции 58
Заключение 61
Список используемых источников 65
Введение 4
1 Анализ исходных данных 7
1.1 Краткая характеристика предприятия 7
1.2 Исходная характеристика схемы электрических соединений и
оборудования подстанции 10/0,4 кВ 9
1.3 Обоснование мероприятий по модернизации подстанции 13
2 Модернизация электрической части подстанции 19
2.1 Расчёт электрических нагрузок подстанции методом коэффициента
спроса 19
2.2 Проверка силовых трансформаторов подстанции 24
2.3 Выбор типа и компоновки трансформаторной подстанции 27
2.4 Выбор и проверка проводников 27
2.5 Расчёт токов короткого замыкания 35
2.6 Выбор и проверка электрических аппаратов для модернизации
подстанции 42
3 Релейная защита и автоматика подстанции 52
3.1 Выбор микропроцессорных блоков релейной защиты 52
3.2 Выбор уставок релейной защиты и автоматики блоков РЗиА 56
4 Система учёта и контроля электроэнергии на подстанции 58
Заключение 61
Список используемых источников 65
Известно, что реконструкция и техническое перевооружение изношенного и морально устаревшего оборудования систем электроснабжения объектов промышленной и гражданской инфраструктуры рассматриваются как приоритетные направления инвестиционной политики в современных системах электроснабжения [5].
Основными составляющими современных трансформаторных подстанций является совокупность силовых трансформаторов и распределительных устройств.
Именно благодаря их слаженной работе обеспечиваются условия надёжности, электробезопасности, быстродействия и селективности (избирательности).
Известно, что 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.
Известно, что внедрение мероприятий по модернизации оборудования в схемах главных электрических соединений нормального режима на понизительных подстанциях, является главным ключом к надёжной и гибкой энергетике любой страны.
Известно, что электрификация промышленных предприятий и учреждений гражданской инфраструктуры является необходимым условием для обеспечения их функционирования.
Использование электроэнергии улучшает многие аспекты жизнедеятельности, особенно, незащищённых и уязвимых слоёв населения, блага, удобства и материальное обеспечение которых обеспечивается государственными программами.
Кроме того, электрическая энергия непосредственно используется в промышленности для изготовления всех видов продукции.
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 модернизация оборудования современных трансформаторных подстанций и электростанций энергосистемы всех типов, является актуальным заданием современной электроэнергетики. Указанные аспекты формируют актуальность темы.
Основной целью данной работы является модернизация понизительной подстанции переменного тока подстанции 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, которая осуществляется путём практической замены ячеек распределительного устройства РУ-10 кВ объекта и некоторого их основного оборудования, с учётом параллельной замены питающей кабельной линии напряжением 10 кВ.
Перечисленное оборудование не отвечает современным критериям надёжности, электробезопасности и экономичности, экологичности, быстродействия, селективности (избирательности), а также прочим аналогичным критериям, поэтому оно должно быть заменено на современное инновационное оборудование соответствующего типа.
Объектом исследования в работе является потребительская распределительная понизительной подстанции 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, находящаяся на балансе данной организации .
Предметом исследования являются схема электрических соединений нормального режима на объекте исследования, а также ячейки и их основное оборудование распределительного устройства напряжением 10 кВ рассматриваемой в работе понизительной питающей подстанции 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал.
...
Основными составляющими современных трансформаторных подстанций является совокупность силовых трансформаторов и распределительных устройств.
Именно благодаря их слаженной работе обеспечиваются условия надёжности, электробезопасности, быстродействия и селективности (избирательности).
Известно, что 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.
Известно, что внедрение мероприятий по модернизации оборудования в схемах главных электрических соединений нормального режима на понизительных подстанциях, является главным ключом к надёжной и гибкой энергетике любой страны.
Известно, что электрификация промышленных предприятий и учреждений гражданской инфраструктуры является необходимым условием для обеспечения их функционирования.
Использование электроэнергии улучшает многие аспекты жизнедеятельности, особенно, незащищённых и уязвимых слоёв населения, блага, удобства и материальное обеспечение которых обеспечивается государственными программами.
Кроме того, электрическая энергия непосредственно используется в промышленности для изготовления всех видов продукции.
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 модернизация оборудования современных трансформаторных подстанций и электростанций энергосистемы всех типов, является актуальным заданием современной электроэнергетики. Указанные аспекты формируют актуальность темы.
Основной целью данной работы является модернизация понизительной подстанции переменного тока подстанции 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, которая осуществляется путём практической замены ячеек распределительного устройства РУ-10 кВ объекта и некоторого их основного оборудования, с учётом параллельной замены питающей кабельной линии напряжением 10 кВ.
Перечисленное оборудование не отвечает современным критериям надёжности, электробезопасности и экономичности, экологичности, быстродействия, селективности (избирательности), а также прочим аналогичным критериям, поэтому оно должно быть заменено на современное инновационное оборудование соответствующего типа.
Объектом исследования в работе является потребительская распределительная понизительной подстанции 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, находящаяся на балансе данной организации .
Предметом исследования являются схема электрических соединений нормального режима на объекте исследования, а также ячейки и их основное оборудование распределительного устройства напряжением 10 кВ рассматриваемой в работе понизительной питающей подстанции 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал.
...
В результате выполнения работы, проведена модернизация (полная замена) устаревших ячеек и их силового оборудования в распределительном устройстве 10 кВ, а также замена питающих кабельных линий 10 кВ, на ТП- 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал.
В работе приведена характеристика АО «Апатит» Кировский филиал.
Проведено описание и анализ исходной схемы электрических соединений ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, с анализом технических данных нагрузки потребителей. В результате проведения анализа исходных технических данных схемы нормальных соединений и состояния основного оборудования на объекте, было установлено следующее:
• из основного оборудования, в РУ-10 кВ ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал установлены устаревшие и технически изношенные ячейки одностороннего обслуживания типа КСО-366. В этих ячейках находятся выключатели высокого напряжения марки ВМГ-133, а также разъединители РВ-6, которые были установлены в ячейках вместе с их вводом в эксплуатацию (1978 год). Данные аппараты устарели, также устарели и износились ячейки РУ -10 кВ, поэтому в работе предлагается их заменить на новое оборудование путём проведения модернизации, мероприятия по которой необходимо обосновать и подтвердить на основе расчётов;
• установлено, что питание данной подстанции 10/0,4 кВ осуществляется кабельной линией электропередачи с применением силовых кабелей марки АСБ-10 (3*25), по радиальной схеме, к которой подключена понизительная подстанция 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал. Данная кабельная линия 10 кВ была введена в эксплуатацию в 1978 году. По состоянию на начало 2023 года, на ней неоднократно проводились ремонты вследствие аварий и результатов действия токов коротких замыканий. Таким образом, для данной КЛ-10 кВ требуется выбрать новые силовые кабели, отвечающие всем требованиям и критериям по надёжности, бесперебойности питания и его экономичности;
• предложенную модернизацию ячеек РУ-10 кВ и питающей кабельной линии 10 кВ на ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, осуществляемую с заменой устаревшего основного оборудования, планируется внедрить без реконструкции схемы электрических соединений подстанции. Таким образом, в работе предложено заменить неэффективные, ненадёжные и старые ячейки типа КСО-366 с оборудованием 10 кВ, на современные ячейки типа КРУ внутренней установки (ячейки марки D-12P).
Кроме того, в работе, для подтверждения работоспособности модернизированной схемы электрических соединений, а также комплексного обоснования принятых решений по модернизации основного оборудования ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, также предлагается:
• проверить целесообразность установки на подстанции силовых трансформаторов принятых марок, с учётом их нагрузочной способности в нормальном режиме работы, и допустимой перегрузки в послеаварийном режиме работы с учётом резервирования схемы;
• проверочным путём обосновать целесообразность применения на ТП- 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал проводников питающей и распределительной сетей, а также электрических аппаратов, напряжением 0,38/0,22 кВ.
В результате внедрения практических мероприятий по модернизации устаревшего оборудования и замены типа ячеек РУ -10 кВ, а также питающей кабельной линии 10 кВ, на питающей трансформаторной подстанции ТП- 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, обоснованы и рекомендованы к внедрению следующие практические мероприятия:
• проведён расчёт нагрузок отдельных присоединений, секций сборных шин, а также всей трансформаторной подстанции ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал в целом;
• для установки на трансформаторной подстанции ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал обоснованы и рекомендованы к установке силовые трансформаторы марки ТМ-630/10. Выбранные трансформаторы проверены на загрузку мощностью в нормальном режиме работы, а также на допустимую аварийную перегрузку;
• в качестве конструктивного выполнения понизительной ТП-10/0,4 кВ системы электроснабжения АО «Апатит» Кировский филиал, выбрана современная блочная комплектная трансформаторная подстанция с двумя трансформаторами ТМ-630/10, имеющая значительные преимущества перед аналогичными разработками;
• выбраны и проверены сечения проводников трансформаторной подстанции ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, а также питающей и распределительной сетей системы электроснабжения организации. Для питающей кабельной линии 10 кВ ТП-10/0,4 кВ объекта выбраны инновационные силовые кабели с изоляцией со сшитого полиэтилена марки ПвПу2г-10 (3*25), условия прокладки - в стандартной земляной траншее. Для электроснабжения питающей сети потребителей напряжением 0,38/0,22 кВ объекта (ВРУ, ЩР и ЩО) в работе приняты низковольтные пятижильные кабели марки ВВГнг-LS при питании по радиальной схеме без ответвлений;
• проведён расчёт максимальных токов трёхфазного и двухфазного короткого замыкания, а также ударных токов, в сети 10 кВ и 0,4 кВ;
• выбраны новые современные ячейки РУ-10 кВ комплектного распределительного устройство типа КРУ D-12P (изготовитель - электротехнический завод «Вектор»);
...
В работе приведена характеристика АО «Апатит» Кировский филиал.
Проведено описание и анализ исходной схемы электрических соединений ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, с анализом технических данных нагрузки потребителей. В результате проведения анализа исходных технических данных схемы нормальных соединений и состояния основного оборудования на объекте, было установлено следующее:
• из основного оборудования, в РУ-10 кВ ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал установлены устаревшие и технически изношенные ячейки одностороннего обслуживания типа КСО-366. В этих ячейках находятся выключатели высокого напряжения марки ВМГ-133, а также разъединители РВ-6, которые были установлены в ячейках вместе с их вводом в эксплуатацию (1978 год). Данные аппараты устарели, также устарели и износились ячейки РУ -10 кВ, поэтому в работе предлагается их заменить на новое оборудование путём проведения модернизации, мероприятия по которой необходимо обосновать и подтвердить на основе расчётов;
• установлено, что питание данной подстанции 10/0,4 кВ осуществляется кабельной линией электропередачи с применением силовых кабелей марки АСБ-10 (3*25), по радиальной схеме, к которой подключена понизительная подстанция 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал. Данная кабельная линия 10 кВ была введена в эксплуатацию в 1978 году. По состоянию на начало 2023 года, на ней неоднократно проводились ремонты вследствие аварий и результатов действия токов коротких замыканий. Таким образом, для данной КЛ-10 кВ требуется выбрать новые силовые кабели, отвечающие всем требованиям и критериям по надёжности, бесперебойности питания и его экономичности;
• предложенную модернизацию ячеек РУ-10 кВ и питающей кабельной линии 10 кВ на ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, осуществляемую с заменой устаревшего основного оборудования, планируется внедрить без реконструкции схемы электрических соединений подстанции. Таким образом, в работе предложено заменить неэффективные, ненадёжные и старые ячейки типа КСО-366 с оборудованием 10 кВ, на современные ячейки типа КРУ внутренней установки (ячейки марки D-12P).
Кроме того, в работе, для подтверждения работоспособности модернизированной схемы электрических соединений, а также комплексного обоснования принятых решений по модернизации основного оборудования ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, также предлагается:
• проверить целесообразность установки на подстанции силовых трансформаторов принятых марок, с учётом их нагрузочной способности в нормальном режиме работы, и допустимой перегрузки в послеаварийном режиме работы с учётом резервирования схемы;
• проверочным путём обосновать целесообразность применения на ТП- 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал проводников питающей и распределительной сетей, а также электрических аппаратов, напряжением 0,38/0,22 кВ.
В результате внедрения практических мероприятий по модернизации устаревшего оборудования и замены типа ячеек РУ -10 кВ, а также питающей кабельной линии 10 кВ, на питающей трансформаторной подстанции ТП- 10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, обоснованы и рекомендованы к внедрению следующие практические мероприятия:
• проведён расчёт нагрузок отдельных присоединений, секций сборных шин, а также всей трансформаторной подстанции ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал в целом;
• для установки на трансформаторной подстанции ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал обоснованы и рекомендованы к установке силовые трансформаторы марки ТМ-630/10. Выбранные трансформаторы проверены на загрузку мощностью в нормальном режиме работы, а также на допустимую аварийную перегрузку;
• в качестве конструктивного выполнения понизительной ТП-10/0,4 кВ системы электроснабжения АО «Апатит» Кировский филиал, выбрана современная блочная комплектная трансформаторная подстанция с двумя трансформаторами ТМ-630/10, имеющая значительные преимущества перед аналогичными разработками;
• выбраны и проверены сечения проводников трансформаторной подстанции ТП-10/0,4 кВ АО «Апатит» Кировский филиал, а также питающей и распределительной сетей системы электроснабжения организации. Для питающей кабельной линии 10 кВ ТП-10/0,4 кВ объекта выбраны инновационные силовые кабели с изоляцией со сшитого полиэтилена марки ПвПу2г-10 (3*25), условия прокладки - в стандартной земляной траншее. Для электроснабжения питающей сети потребителей напряжением 0,38/0,22 кВ объекта (ВРУ, ЩР и ЩО) в работе приняты низковольтные пятижильные кабели марки ВВГнг-LS при питании по радиальной схеме без ответвлений;
• проведён расчёт максимальных токов трёхфазного и двухфазного короткого замыкания, а также ударных токов, в сети 10 кВ и 0,4 кВ;
• выбраны новые современные ячейки РУ-10 кВ комплектного распределительного устройство типа КРУ D-12P (изготовитель - электротехнический завод «Вектор»);
...
