Реконструкция системы РЗА в ОРУ 220 кВ ПС «Абаканская-500»
|
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Характеристика объекта проектирования 10
1.1 Общая характеристика подстанции «ПС 500 кВ Абаканская» 10
1.2 Характеристика ОРУ 220 кВ 13
1.3 Характеристика основного оборудования подстанции 500 кВ Абаканская 14
1.4 Техническое обоснование реконструкции 15
2 Выбор видов и типа исполнения терминалов релейной защиты и автоматики для реконструируемых присоединений 17
2.1 Требования к современным устройствам релейной защиты и автоматики 17
2.2 Сравнительный анализ терминалов НИИ «Бреслер» и НИИ «Экра» .... 21
3 Расчет токов короткого замыкания для выбора параметров срабатывания устройств релейной защиты и автоматики 30
4 Расчет уставок устройства релейной защиты и автоматики 46
4.1 Расчет уставок воздушных линий 220 кВ Абакан-районная - Абаканская I цепь/220 кВ Абакан-районная - Абаканская II цепь 48
4.1.1 Дистанционная защита 48
4.1.2 Токовая защита нулевой последовательности 52
4.1.3 Междуфазная токовая отсечка 54
4.2 Расчет уставок воздушной линии 220 кВ Абакан-районная - Абаканская III цепь 55
4.2.1 Дистанционная защита 55
4.2.2 Токовая защита нулевой последовательности 57
4.2.3 Междуфазная токовая отсечка 59
5 Выбор устройств автоматики и телемеханики 61
6 Выбор трансформаторов тока 67
7 Экономический раздел - расчет локальной сметы стоимости реализации реконструкции объекта 72
8 Система оперативного тока и система собственных нужд 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 86
1 Характеристика объекта проектирования 10
1.1 Общая характеристика подстанции «ПС 500 кВ Абаканская» 10
1.2 Характеристика ОРУ 220 кВ 13
1.3 Характеристика основного оборудования подстанции 500 кВ Абаканская 14
1.4 Техническое обоснование реконструкции 15
2 Выбор видов и типа исполнения терминалов релейной защиты и автоматики для реконструируемых присоединений 17
2.1 Требования к современным устройствам релейной защиты и автоматики 17
2.2 Сравнительный анализ терминалов НИИ «Бреслер» и НИИ «Экра» .... 21
3 Расчет токов короткого замыкания для выбора параметров срабатывания устройств релейной защиты и автоматики 30
4 Расчет уставок устройства релейной защиты и автоматики 46
4.1 Расчет уставок воздушных линий 220 кВ Абакан-районная - Абаканская I цепь/220 кВ Абакан-районная - Абаканская II цепь 48
4.1.1 Дистанционная защита 48
4.1.2 Токовая защита нулевой последовательности 52
4.1.3 Междуфазная токовая отсечка 54
4.2 Расчет уставок воздушной линии 220 кВ Абакан-районная - Абаканская III цепь 55
4.2.1 Дистанционная защита 55
4.2.2 Токовая защита нулевой последовательности 57
4.2.3 Междуфазная токовая отсечка 59
5 Выбор устройств автоматики и телемеханики 61
6 Выбор трансформаторов тока 67
7 Экономический раздел - расчет локальной сметы стоимости реализации реконструкции объекта 72
8 Система оперативного тока и система собственных нужд 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 86
Согласно правилам устройства электроустановки (ПУЭ) электроэнергетическая система - это электрическая часть энергетической системы в целом и питающиеся от нее приемники электрической энергии, которые объединяются общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии [1].
В настоящее время в электроэнергетической системе (ЭЭС) Российской Федерации насчитываются тысячи электрических станций и подстанций различного класса напряжения. Помимо основного электрооборудования (высоковольтного и низковольтного) на станциях и подстанциях устанавливают комплекс устройств, которые предназначены для автоматической ликвидации повреждений при авариях и ненормальных режимах [2]. Этими важными комплексами являются устройства релейной защиты и автоматики (РЗиА), обеспечивающую надежную и устойчивую работу ЭЭС.
В современной ЭЭС Российской Федерации в текущей эксплуатации находятся более полутора миллионов устройств РЗиА, однако до сих пор большая часть этих устройств - электромеханические, которые уже устарели и требуют замены.
Если рассмотреть разборы аварий, произошедших на объекта электроэнергетики, то можно заметить, что многие устройства РЗиА неправильно работают по причине их старения. Опытным путем было выявлено, что фактический средний срок службы электромеханических устройств РЗиА составляет 25 лет. Это срок обуславливается анализом корректной работы этих устройств в течение длительного времени.
На срок службы влияют несколько условий:
1) срок службы устройств определяется заводом-изготовителем, который учитывает ресурс всех комплектующих, входящих в состав устройства;
2) вовремя проведенное техническое обслуживание позволяет увеличить срок службы путем регулировки, ремонта или замены отдельных элементов, предотвращая их возможные отказы.
Реконструкция станций и подстанций на всех их уровнях является основным направлением Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года [5]. Согласно сценарию, правительство видит одним из направлений развития экономики страны в её цифровизации.
Основной частью продвижения этой стратегии является замена электромеханических устройств РЗиА на более современные микропроцессорные, которые позволяют повысить как качество доставляемой потребителю электроэнергии, так и надёжность ее передачи.
В современном мире в проектировании станций, подстанции, распределительных щитов и др., необходимо учитывать современные разработки в рассматриваемой отрасли, которые прошли полигонные испытания и опытную эксплуатацию. Так как в противном случае из-за применения непроверенного в работе электрооборудования, а также некорректной конфигурации схемы подстанции, может быть потеряна устойчивость ЭЭС к различным воздействиям, которые могут спровоцировать аварийный или ненормальный режим. При этом, разумеется, не будет обеспечено требуемое качество электрической энергии.
В данной ВКР предполагается исследовать схему электрической сети подстанции «ПС 500 кВ Абаканская» и проработать основные вопросы реконструкции релейной защиты этой подстанции и рассмотреть возможность замены устаревшего оборудования на современное.
Целью данной выпускной квалификационной работы является реконструкция релейной защиты отходящих линий напряжением 220 кВ.
В первой главе ВКР необходимо привести характеристику объекта проектирования, перечислить основное оборудование, а также привести обоснование необходимости реконструкции РЗА и отходящих линий.
Во второй главе необходимо рассмотреть терминалы релейной защиты и автоматики, установленные на подстанции, а также провести сравнительный анализ устройств, на которые можно заменить устаревшее оборудование....
В настоящее время в электроэнергетической системе (ЭЭС) Российской Федерации насчитываются тысячи электрических станций и подстанций различного класса напряжения. Помимо основного электрооборудования (высоковольтного и низковольтного) на станциях и подстанциях устанавливают комплекс устройств, которые предназначены для автоматической ликвидации повреждений при авариях и ненормальных режимах [2]. Этими важными комплексами являются устройства релейной защиты и автоматики (РЗиА), обеспечивающую надежную и устойчивую работу ЭЭС.
В современной ЭЭС Российской Федерации в текущей эксплуатации находятся более полутора миллионов устройств РЗиА, однако до сих пор большая часть этих устройств - электромеханические, которые уже устарели и требуют замены.
Если рассмотреть разборы аварий, произошедших на объекта электроэнергетики, то можно заметить, что многие устройства РЗиА неправильно работают по причине их старения. Опытным путем было выявлено, что фактический средний срок службы электромеханических устройств РЗиА составляет 25 лет. Это срок обуславливается анализом корректной работы этих устройств в течение длительного времени.
На срок службы влияют несколько условий:
1) срок службы устройств определяется заводом-изготовителем, который учитывает ресурс всех комплектующих, входящих в состав устройства;
2) вовремя проведенное техническое обслуживание позволяет увеличить срок службы путем регулировки, ремонта или замены отдельных элементов, предотвращая их возможные отказы.
Реконструкция станций и подстанций на всех их уровнях является основным направлением Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года [5]. Согласно сценарию, правительство видит одним из направлений развития экономики страны в её цифровизации.
Основной частью продвижения этой стратегии является замена электромеханических устройств РЗиА на более современные микропроцессорные, которые позволяют повысить как качество доставляемой потребителю электроэнергии, так и надёжность ее передачи.
В современном мире в проектировании станций, подстанции, распределительных щитов и др., необходимо учитывать современные разработки в рассматриваемой отрасли, которые прошли полигонные испытания и опытную эксплуатацию. Так как в противном случае из-за применения непроверенного в работе электрооборудования, а также некорректной конфигурации схемы подстанции, может быть потеряна устойчивость ЭЭС к различным воздействиям, которые могут спровоцировать аварийный или ненормальный режим. При этом, разумеется, не будет обеспечено требуемое качество электрической энергии.
В данной ВКР предполагается исследовать схему электрической сети подстанции «ПС 500 кВ Абаканская» и проработать основные вопросы реконструкции релейной защиты этой подстанции и рассмотреть возможность замены устаревшего оборудования на современное.
Целью данной выпускной квалификационной работы является реконструкция релейной защиты отходящих линий напряжением 220 кВ.
В первой главе ВКР необходимо привести характеристику объекта проектирования, перечислить основное оборудование, а также привести обоснование необходимости реконструкции РЗА и отходящих линий.
Во второй главе необходимо рассмотреть терминалы релейной защиты и автоматики, установленные на подстанции, а также провести сравнительный анализ устройств, на которые можно заменить устаревшее оборудование....
В ходе выполнения данной ВКР были рассмотрена возможность реконструкции ПС «500 кВ Абаканская».
В процессе проведения реконструкции была произведена замена микропроцессорных устройств защит воздушных линий, отходящих от рассматриваемой подстанции.
Микропроцессорные устройства имеют возможность автоматически собирать и обрабатывать информацию о текущем состоянии оборудования, возможных нарушениях режима работы сети, и регистрировать аварийные ситуации с определением места повреждения. Поэтому, данную возможность целесообразно использовать в целях управления энергосетями, так как это сведет время восстановления энергоснабжения потребителей к минимуму.
В первой главе представлена характеристика объекта ВКР - ПС «500 кВ Абаканская», которая входит в состав Хакасского предприятия магистральных электрических сетей (ПМЭС), которое в свою очередь является филиалом Публичного акционерного общества «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» (ПАО «ФСК ЕЭС»). Приведено описание оборудования подстанции и приведено техническое обоснование реконструируемых в рамках данного проекта линий.
Во второй главе «Выбор видов и типа исполнения терминалов РЗиА» произведено сравнение устройств двух производителей - НИИ «Экра» и НИИ «Бреслер». В рамках данного сравнения пришли к выводу, что оба устройства соответствуют предъявляемым требованиям нормативной документации и заказчикам, имеют обширный современный функционал, но устройства НПП «Экра» дороже, поэтому выбор пал на терминалы НПП «Бреслер».
В третьей главе «Расчет токов короткого замыкания» произведен расчет ТКЗ, которые необходимы для выбора высоковольтного оборудования и расчета уставок настройки устройств релейной защиты и автоматики.
В четвертой главе произведен расчет уставок РЗиА для дистанционной защиты, токовой защиты нулевой последовательности и междуфазной токовой отсечки.
В пятой главе произведен выбор устройств автоматики и телемеханики.
В шестой главе произведен выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения, на ПС «500 кВ Абаканская» устанавливаются трансформаторы тока типа ТОГФ-220 У1 и трансформаторы напряжения ЗНОГ-220 У1.
В экономическом разделе определено, что суммарная стоимость реконструкции ПС «500 кВ Абаканская» составляет 36117940,8 рублей.
В восьмом разделе рассмотрены системы оперативного тока на подстанции и трансформаторов собственных нужд.
Результатом работы, проведенной в данной ВКР, является приведенный расчёт уставки релейной защиты воздушной линии для выбранных микропроцессорных терминалов РЗиА НПП «Бреслер».
Практической значимостью данной работы является обоснование необходимости замены устаревшего как физически, так и морально оборудования ПС «500 кВ Абаканская», что обеспечивает более надежное электроснабжение питающихся от данной подстанции потребителей.
Все результаты, полученные в ходе выполнения данной работы, могут быть применены при реконструкциях других объектов электроэнергетической системы Российской Федерации.
Выпускная квалификационная работа выполнена в полном объеме.
В процессе проведения реконструкции была произведена замена микропроцессорных устройств защит воздушных линий, отходящих от рассматриваемой подстанции.
Микропроцессорные устройства имеют возможность автоматически собирать и обрабатывать информацию о текущем состоянии оборудования, возможных нарушениях режима работы сети, и регистрировать аварийные ситуации с определением места повреждения. Поэтому, данную возможность целесообразно использовать в целях управления энергосетями, так как это сведет время восстановления энергоснабжения потребителей к минимуму.
В первой главе представлена характеристика объекта ВКР - ПС «500 кВ Абаканская», которая входит в состав Хакасского предприятия магистральных электрических сетей (ПМЭС), которое в свою очередь является филиалом Публичного акционерного общества «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» (ПАО «ФСК ЕЭС»). Приведено описание оборудования подстанции и приведено техническое обоснование реконструируемых в рамках данного проекта линий.
Во второй главе «Выбор видов и типа исполнения терминалов РЗиА» произведено сравнение устройств двух производителей - НИИ «Экра» и НИИ «Бреслер». В рамках данного сравнения пришли к выводу, что оба устройства соответствуют предъявляемым требованиям нормативной документации и заказчикам, имеют обширный современный функционал, но устройства НПП «Экра» дороже, поэтому выбор пал на терминалы НПП «Бреслер».
В третьей главе «Расчет токов короткого замыкания» произведен расчет ТКЗ, которые необходимы для выбора высоковольтного оборудования и расчета уставок настройки устройств релейной защиты и автоматики.
В четвертой главе произведен расчет уставок РЗиА для дистанционной защиты, токовой защиты нулевой последовательности и междуфазной токовой отсечки.
В пятой главе произведен выбор устройств автоматики и телемеханики.
В шестой главе произведен выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения, на ПС «500 кВ Абаканская» устанавливаются трансформаторы тока типа ТОГФ-220 У1 и трансформаторы напряжения ЗНОГ-220 У1.
В экономическом разделе определено, что суммарная стоимость реконструкции ПС «500 кВ Абаканская» составляет 36117940,8 рублей.
В восьмом разделе рассмотрены системы оперативного тока на подстанции и трансформаторов собственных нужд.
Результатом работы, проведенной в данной ВКР, является приведенный расчёт уставки релейной защиты воздушной линии для выбранных микропроцессорных терминалов РЗиА НПП «Бреслер».
Практической значимостью данной работы является обоснование необходимости замены устаревшего как физически, так и морально оборудования ПС «500 кВ Абаканская», что обеспечивает более надежное электроснабжение питающихся от данной подстанции потребителей.
Все результаты, полученные в ходе выполнения данной работы, могут быть применены при реконструкциях других объектов электроэнергетической системы Российской Федерации.
Выпускная квалификационная работа выполнена в полном объеме.
