Аннотация 2
Автореферат 4
Введение 7
1 Анализ исходных данных и теоретические аспекты проектирования 9
1.1 Характеристика источников электроснабжения и потребителей
собственных нужд Чебоксарской ГЭС 9
1.2 Расчёт токов короткого замыкания 10
1.3 Выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих частей СН ГЭС 15
1.3.1 Выбор коммутационных аппаратов 15
1.3.2 Выбор и проверка трансформаторов тока 20
1.3.3 Выбор и проверка трансформаторов напряжения 23
1.3.4 Выбор шинной конструкции 24
1.3.5 Выбор и проверка сечения кабелей по нагреву током короткого
замыкания 26
2 Выбор сети 0,4 кВ трансформаторной подстанции питания потребителей СН проектируемого объекта. Выбор способа прокладки сети низкого напряжения 29
2.1 Определение расчетной мощности и нагрузок 29
2.1.1 Расчет силовой нагрузки 29
2.1.2 Определение месторасположения цеховой подстанции, ее типа, типа
трансформаторов, их количество и мощность 31
2.1.3 Выбор схемы электроснабжения 33
2.1.4 Расчет и выбор параметров схемы 34
2.2 Конструктивное выполнение отдельных элементов схемы, устройства
комплектные распределительные серии SIMOPRIME 39
3 Микропроцессорная релейная защита КРУ 6 кВ 45
3.1 Общие положения 45
3.2 Основные виды повреждений и ненормальных режимов работы 45
3.3 Выбор терминалов релейной защиты и автоматики 46
3.4 Расчёт уставок релейной защиты и автоматики КРУ 6 кВ 47
3.4.1 Максимальная токовая защита 47
3.4.2 Защита от однофазных замыканий на землю 49
3.4.3 Логическая защита шин 51
3.4.4 Защита минимального напряжения вводного выключателя 51
3.4.5 Защита от повышения напряжения 52
3.4.6 Автоматическое повторное включение 52
3.4.7 Автоматический ввод резерва 53
4 Расчет экономических показателей 54
4.1 Ремонтный цикл оборудования 54
4.2 Методика технико-экономических расчетов в электроснабжении
собственных нужд ГЭС 61
Заключение 67
Список сокращений 69
Список использованных источников 70
Приложение А 72-75
Нормальная работа электростанции и безопасность её обслуживания возможны только при условии надёжной работы системы собственных нужд (СН). Поэтому надёжность является основным требованием, которому должна удовлетворять система собственных нужд ГЭС.
Надежность электроснабжения обеспечивается при выполнении следующих условий:
- при применении быстродействующей релейной защиты, позволяющей уменьшить опасность снижения напряжения в системе СН при КЗ во внешней сети;
- при автоматическом регулировании возбуждения генераторов, обеспечивающем быстрое восстановление нормального напряжения на шинах СН после отключения КЗ;
- при рациональном построении схемы электроснабжения системы СН, в основу которой положено секционирование с присоединением группы электроприемников, относящихся к каждому агрегату, к отдельной секции РУ с отдельным рабочим трансформатором. Благодаря этому КЗ в сети СН вызывают понижение напряжения только у соответствующей группы электроприемников.
Система СН ГЭС должна быть также экономичной. Это означает, что требуемая надёжность должна обеспечиваться при минимально возможных капиталовложениях и расходе электроэнергии.
С момента строительства (80-е годы прошлого века) на Чебоксарской ГЭС не проводилась модернизация оборудования на комплектном распределительном устройстве (КРУ). В настоящее время повышаются требования к генерирующему оборудованию, оно должно отвечать всем необходимым требованиям, для обеспечения надежной, безопасной и бесперебойной работы станции. Поэтому в ходе реконструкции должны применяться современные устройства РЗиА отечественного или иностранного производства. Для защиты объектов подстанции необходимо использовать устройства релейной защиты на микропроцессорной базе, как наиболее совершенные по сравнению с устройствами на полупроводниковой и электромеханической элементной базе. Микропроцессорные комплекты универсальны, функциональны, надежны, помехоустойчивы.
Структура предлагаемой работы последовательно раскрывает назначение и особенности собственных нужд Чебоксарской ГЭС; предлагается наименее затратный метод доработки действующей схемы и ее модернизация путем установки разъединителя между трансформаторами собственных нужд (ТСН) и блочными трансформаторами, с которыми они жестко связаны;
рассчитываются токи короткого замыкания для выбора коммутационных аппаратов, терминалов релейной защиты и автоматики; проводится технико¬экономический расчёт с целью определения численности и заработной платы обслуживающего персонала, суммы затрат на проведение ремонтных работ.
В качестве независимых источников питания для повышения надежности работы станции могут приниматься:
- Обмотка низшего напряжения повышающего (блочного) трансформатора при наличии генераторного выключателя и режима постоянного включения повышающего трансформатора со стороны ВН;
- Гидрогенератор;
- Обмотка низшего напряжения автотрансформаторов связи распределительных устройств повышенных напряжений;
- Шины распределительных устройств 35-220 кВ;
- Дизель-генераторы;
- Подстанция местного района, имеющая связь с энергосистемой.
Автором был предложен относительно простой метод доработки схемы питания собственных нужд с помощью установки дополнительных разъединителей и использованием в качестве независимого источника питания гидрогенератора. В результате модернизации схемы обеспечивается бесперебойное питание потребителей СН при плановых и аварийных отключениях различных элементов схемы СН. Любой элемент схемы может быть выведен в ремонт без снижения надежности питания потребителей СН.
Так же в результате модернизации, в случае повреждения трансформатора собственных нужд, удалось оставить в работе блок, в который входит четыре генератора и повышающий трансформатор. Благодаря этому мы сможем сохранить заданный уровень генерации и не понести большие штрафы. Обеспечивается надежная и бесперебойная работы станции.
Этот вариант позволил сделать схему более надежной и наименее затратной.
Логика построения схемы СН, применение однотипных комплектных распределительных устройств 6 и 0,4 кВ обеспечивают простоту и наглядность схемы, легко воспринимаются оперативным персоналом и позволяет практически исключить ошибки при оперативных переключениях в схеме СН.
Активно использующийся универсальный алгоритм расчета токов трехфазного короткого замыкания на основе итерационного преобразования электрической схемы позволил произвести выбор и проверку электрооборудования, а именно: ячеек КРУ 6 кВ производства компании Siemens, выключателей в распределительном устройстве 6 кВ; разъединителей в цепях ТСН; жестких шин в КРУ 6 кВ; трансформаторов тока 6 кВ; трансформаторов напряжения 6 кВ; сечения питающих кабельных линий для схемы СН ГЭС.
Для надежной защиты оборудования используются устройства релейной защиты на микропроцессорной базе, как наиболее совершенные по сравнению с устройствами на полупроводниковой и электромеханической элементной базе. Микропроцессорные комплекты универсальны, функциональны,помехоустойчивы.
Для экономического обоснования выбранного оборудования был проведен технико - экономический расчет, в результате которого определены основные показатели: стоимость материалов на обслуживание и ремонт, заработная плата ремонтного персонала.
Результаты данного исследования могут применяться при модернизации действующей схемы собственных нужд ГЭС.
1. СТО 59947007-29.240.30.010-2008 «Схемы принципиальные
электрические распределительных устройств подстанций 35-750 кВ. Типовые решения».
2. ГОСТ 15150-69 «Исполнение для различных климатических районов».
3. Правила устройства электроустановок/Минэнерго, М.:Энергоатомиздат, 2003.
4. Околович М. Н. Проектирование электрических станций. - М.: Энергоиздат, 1982.
5. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учебное пособие/ Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. - 5-е изд., стер.-Спб.: БВХ-Петербург,2013. - 608 с.: илл. - (Учебная литература для вузов).
6. Васильев А.А. электрическая часть станций и подстанций: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М., 1990.
7. Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций: учебник для студ. сред. проф. образования. - 4-е изд., стер. - М.: Академия, 2007. - 448 с.
8. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов.- 6-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2008.¬639 с.
9. Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебн. пособие для вузов. - М.: Энергоиздат, 1981. 328 с.
10. Чернобровов Н.В. Релейная защита. - 5-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1974. - 680 с.
11. Справочник по проектированию электроснабжения. Под ред. Ю.Г. Борыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990.
12. СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».
13. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».
14. СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии».
15. Техника безопасности в электроэнергетических установках: Справочное пособие/ Под ред. П.А. Долина. - М.: Энергоатомиздат, 1987.
16. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. РД 153-34.0-03.150-00, Госэнергонадзор Минэнерго России, 2001 (с изм. И доп. 2003).
17. СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».
18. Федеральный закон “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности” 22июля 2008 года №123-Ф3. Раздел V. Требования пожарной безопасности к пожарной технике.
19. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: Учебное пособие для вузов /В.В. Баяделов, В.Н. Беклешов и др.: Под ред. В.Н. Беклешов - М: Высшая школа, 1991.
20. Синягин Н.Н., Афанасьев А.А., Новиков С.А. Система планово-предупредительного ремонта оборудования и сетей промышленной энергетики. - М.: Энергия, 1978. - 408 с.
21. Дмитренко А.М. Учет переходных процессов при выборе параметров времяимпульсных дифференциальных защит трансформаторов (автотрансформаторов). - Электричество .1995.№°1.
22. Холоднокатаные электротехнические стали: Справ. изд./
Молотилов Б.В., Миронов Л.В., Петренко А.Г. и др. М.: Металлургия, 1989
23. Трансформаторы тока / В.В. Афанасьев, Н.М. Адоньев, Б.М. Кибель и др. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.
24. Дмитренко А.М, Казакова Е.Ю. О расчёте токов небаланса цифровых дифференциальных защит трансформаторов при небольших сквозных токах. - Электротехника. 2003.№1
25. Дмитренко А.М. Атаманов М.Н. Апроксимация характеристики намагничивания электротехнических сталей при больших напряженностях магнитного поля. - Электротехнические и электромеханический системы и их элементы