Помощь студентам в учебе
Автоматизация защиты оборудования и оперативно-диспетчерского управления на ПС 500 кВ «Златоуст»
|
АННОТАЦИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 8
1.1 Развитие современных микропроцессорных автоматических устройств противоаварийного управления 8
1.2 Микропроцессорные устройства РЗА серии SIPROTEC (SIEMENS AG).. 9
1.3 Шкафы ШЭ2710 производства ООО НПП «ЭКРА» 14
1.4 Микропроцессорные устройства защиты RET 521 и RET 670
производства ООО «АББ Силовые и Автоматизированные Системы».. 1 15
1.5 Преимущества МП РЗА SIEMENS SIPROTEC 16
2 РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ 17
2.1 Исходная схема подстанции 17
2.2 Анализ режимов работы автотрансформаторов 17
2.3 Проверка выключателей и разъединителей 18
2.4 Проверка реакторов 24
2.5 Проверка токоведущих частей 26
2.6 Проверка трансформаторов тока 28
2.7 Проверка трансформаторов напряжения 32
2.8 Проверка ОПН 35
3 ВЫБОР ИСТОЧНИКА ОПЕРАТИВНОГО ТОКА 38
4 ВЫБОР ВИДА ЗАЩИТ И АВТОМАТИКИ 40
4.1 Противоаварийная автоматика 40
4.2 Дифференциальная защита шин 40
4.3 Защиты автотрансформаторов 500/110/10 кВ 40
4.4 Состав устройств релейной защиты и автоматики ВЛ-500кВ 47
4.5 Выбор вида защит и автоматики для ВЛ 110 кВ и объектов ОРУ 110 кВ.. 447
4.6 Рассчёт уставок защиты ВЛ 110 кВ Златоуст - Сатка-3-Приваловская . 448
5 АСУТП НА ПОДСТАНЦИИ 500 кВ «ЗЛАТОУСТ» 55
5.1 Структура АСУТП подстанции 500/110/10 кВ «Златоуст» 55
5.2 Система управления, мониторинга и диагностики
автотрансформаторов на подстанции 500 кВ «Златоуст» 56
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 71
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Технические данные электрического оборудования
ПС 500 кВ «Златоуст» 73
Приложение Б. Схема электрическая ПС 500 кВ «Златоуст» 77
ВВЕДЕНИЕ 6
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 8
1.1 Развитие современных микропроцессорных автоматических устройств противоаварийного управления 8
1.2 Микропроцессорные устройства РЗА серии SIPROTEC (SIEMENS AG).. 9
1.3 Шкафы ШЭ2710 производства ООО НПП «ЭКРА» 14
1.4 Микропроцессорные устройства защиты RET 521 и RET 670
производства ООО «АББ Силовые и Автоматизированные Системы».. 1 15
1.5 Преимущества МП РЗА SIEMENS SIPROTEC 16
2 РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ 17
2.1 Исходная схема подстанции 17
2.2 Анализ режимов работы автотрансформаторов 17
2.3 Проверка выключателей и разъединителей 18
2.4 Проверка реакторов 24
2.5 Проверка токоведущих частей 26
2.6 Проверка трансформаторов тока 28
2.7 Проверка трансформаторов напряжения 32
2.8 Проверка ОПН 35
3 ВЫБОР ИСТОЧНИКА ОПЕРАТИВНОГО ТОКА 38
4 ВЫБОР ВИДА ЗАЩИТ И АВТОМАТИКИ 40
4.1 Противоаварийная автоматика 40
4.2 Дифференциальная защита шин 40
4.3 Защиты автотрансформаторов 500/110/10 кВ 40
4.4 Состав устройств релейной защиты и автоматики ВЛ-500кВ 47
4.5 Выбор вида защит и автоматики для ВЛ 110 кВ и объектов ОРУ 110 кВ.. 447
4.6 Рассчёт уставок защиты ВЛ 110 кВ Златоуст - Сатка-3-Приваловская . 448
5 АСУТП НА ПОДСТАНЦИИ 500 кВ «ЗЛАТОУСТ» 55
5.1 Структура АСУТП подстанции 500/110/10 кВ «Златоуст» 55
5.2 Система управления, мониторинга и диагностики
автотрансформаторов на подстанции 500 кВ «Златоуст» 56
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 71
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Технические данные электрического оборудования
ПС 500 кВ «Златоуст» 73
Приложение Б. Схема электрическая ПС 500 кВ «Златоуст» 77
Подстанция 500 кВ «Златоуст» - электрическая подстанция в Челябинской области, является одной из крупнейших и старейших подстанций Урала (в 2015 году объект отпраздновал 57 лет эксплуатации).
Подстанция 500 кВ «Златоуст» размещается в западной части Челябинской области. Она питает Златоустовскую горнозаводскую зону: третий по величине город на Южном Урале Златоуст с населением около 180 тысяч человек и близлежащие населённые пункты. Подстанция 500 кВ «Златоуст» обеспечивает работу Златоустовских металлургического и машиностроительного заводов, завода «Булат» и десятков других предприятий, участок Южно-Уральской железной дороги.
Объектом выпускной квалификационной работы является подстанция 500 кВ «Златоуст». ПС 500 кВ Златоуст расположена на транзите 500 кВ, соединяющим ОЭС Урала и ОЭС Средней Волги, переток мощности по которому может изменяться от максимальных значений до нулевой разгрузки. Напряжение на рассматриваемой подстанции в максимальных режимах превышает наибольшее рабочее напряжение 525 кВ, а в минимальных - приближается к минимальнодопустимым значениям по устойчивости нагрузки.
Подстанция была введена в эксплуатацию почти 60 лет назад - в 1958 году. В 1962 году была одной из первых подстанций в нашей стране, переведенных на напряжение 500 кВ. Первоначально подстанция была построена на номинальное напряжение 400 кВ, в связи с этим компоновка ОРУ 500 кВ достаточно уплотнена. С 1958 года подстанция 500кВ «Златоуст» реконструировалась в конце 70-х - начале 80-х годов. То есть часть установленного оборудования 50-х гг. выпуска, часть - 70-х гг. выпуска. В связи с этим в 90-е годы потребовалась ее комплексная реконструкция. Необходимость реконструкции подстанции Златоуст подтверждена «Программой комплексного технического перевооружения электрических сетей ОАО «ФСК ЕЭС»» [17].
На настоящий момент одной из главных актуальных проблем энергетической отрасли является комплексное техническое перевооружение и реконструкция систем РЗА с ориентацией на максимальную автоматизацию операций диспетчерского управления. Решение этой задачи невозможно без использования микропроцессорных устройств. В настоящее время они образуют высокосовершенные комплексы взаимодействующих автоматических устройств управления нормальными режимами и противоаварийного управления электроэнергетическими системами (ЭЭС) и системами электроснабжения. Широкие информационные и сервисные функции, совместимость и связь с персональной ЭВМ оператора-диспетчера и с более высоким уровнем иерархической автоматизированной системы управления (АСУ) электроснабжением обеспечивают современный уровень реализации, высокую эффективность и надежность функционирования противоаварийной автоматики [13].
Предмет выпускной квалификационной работы - автоматизированная система управления Микропроцессорными устройствами РЗА.Целью выпускной квалификационной работы является повышение надежности работы оборудования подстанции 500 кВ «Златоуст».
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- выполнить расчет эксплуатационных режимов;
- произвести выбор источника оперативного тока;
- выбрать виды защит и автоматики и произвести расчет уставок;
- рассмотреть интеграцию системы управления, мониторинга и диагностики трансформаторного оборудования в АСУТП подстанции;
- проанализировать безопасность жизнедеятельности на предприятии.
Подстанция 500 кВ «Златоуст» размещается в западной части Челябинской области. Она питает Златоустовскую горнозаводскую зону: третий по величине город на Южном Урале Златоуст с населением около 180 тысяч человек и близлежащие населённые пункты. Подстанция 500 кВ «Златоуст» обеспечивает работу Златоустовских металлургического и машиностроительного заводов, завода «Булат» и десятков других предприятий, участок Южно-Уральской железной дороги.
Объектом выпускной квалификационной работы является подстанция 500 кВ «Златоуст». ПС 500 кВ Златоуст расположена на транзите 500 кВ, соединяющим ОЭС Урала и ОЭС Средней Волги, переток мощности по которому может изменяться от максимальных значений до нулевой разгрузки. Напряжение на рассматриваемой подстанции в максимальных режимах превышает наибольшее рабочее напряжение 525 кВ, а в минимальных - приближается к минимальнодопустимым значениям по устойчивости нагрузки.
Подстанция была введена в эксплуатацию почти 60 лет назад - в 1958 году. В 1962 году была одной из первых подстанций в нашей стране, переведенных на напряжение 500 кВ. Первоначально подстанция была построена на номинальное напряжение 400 кВ, в связи с этим компоновка ОРУ 500 кВ достаточно уплотнена. С 1958 года подстанция 500кВ «Златоуст» реконструировалась в конце 70-х - начале 80-х годов. То есть часть установленного оборудования 50-х гг. выпуска, часть - 70-х гг. выпуска. В связи с этим в 90-е годы потребовалась ее комплексная реконструкция. Необходимость реконструкции подстанции Златоуст подтверждена «Программой комплексного технического перевооружения электрических сетей ОАО «ФСК ЕЭС»» [17].
На настоящий момент одной из главных актуальных проблем энергетической отрасли является комплексное техническое перевооружение и реконструкция систем РЗА с ориентацией на максимальную автоматизацию операций диспетчерского управления. Решение этой задачи невозможно без использования микропроцессорных устройств. В настоящее время они образуют высокосовершенные комплексы взаимодействующих автоматических устройств управления нормальными режимами и противоаварийного управления электроэнергетическими системами (ЭЭС) и системами электроснабжения. Широкие информационные и сервисные функции, совместимость и связь с персональной ЭВМ оператора-диспетчера и с более высоким уровнем иерархической автоматизированной системы управления (АСУ) электроснабжением обеспечивают современный уровень реализации, высокую эффективность и надежность функционирования противоаварийной автоматики [13].
Предмет выпускной квалификационной работы - автоматизированная система управления Микропроцессорными устройствами РЗА.Целью выпускной квалификационной работы является повышение надежности работы оборудования подстанции 500 кВ «Златоуст».
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- выполнить расчет эксплуатационных режимов;
- произвести выбор источника оперативного тока;
- выбрать виды защит и автоматики и произвести расчет уставок;
- рассмотреть интеграцию системы управления, мониторинга и диагностики трансформаторного оборудования в АСУТП подстанции;
- проанализировать безопасность жизнедеятельности на предприятии.
В данной квалификационной работе, для обеспечения безаварийной работы ПС 500 кВ «Златоуст», был проведен анализ работы автотрансформаторов подстанции 500кВ «Златоуст» в нормальном и утяжелённом режиме с учётом перспективных нагрузок. С учётом рассчитанных токов короткого замыкания, было подтверждено правильность выбора подлежавшего замене автотрансформатора типа ANER3E (АТДЦТН) 250000/500/110 PN (У1). Также была произведена проверка линейного оборудования.
Для питания устройств управления, автоматики, сигнализации и релейной защиты элементов главной схемы электрических соединений в качестве источника оперативного тока выбраны две аккумуляторные батареи напряжением 220 В марки VARTA (Vb 2305), работающие с зарядно-выпрямительным устройством МС188 НРТ 80 220 ХЕТ + HP 25 16 ХЕТ S900.
В качестве основных защит выбраны терминалы: для АТ 7UT613, для шин - 7UT635 и для ВЛ - 7SA522 на базе микропроцессорных устройств серии SIPROTEC (SIEMENS AG). Высокая степень использования вычислительной мощности микропроцессоров в терминалах цифровых защиты SIEMENS SIPROTEC, позволяет более целесообразно применять их в устройствах РЗА. Произведен расчет дифференциальной защиты АТ1. Для линии 110кВ «Златоуст - Сатка-3 - Приваловская», проведен расчет уставок трех ступеней дистанционной защиты, составлена схема с указанием терминалов РЗА подстанции «Златоуст». Рассчитанные значения уставок обеспечивают надежную защиту оборудования при аварийных режимах работы. Оснащение схемы электроснабжения цифровыми устройствами РЗА улучшило эксплуатационные характеристики электрооборудования и повысило удобство в обслуживании, наладке и ремонте.
Рассмотренная система управления и мониторинга трансформаторного оборудования позволяет контролировать параметры АТ, дистанционно управлять системой РПН, проводить диагностику оборудования без его остановки. А интеграция СУМТО в АСУТП значительно облегчает работу диспетчерскому и эксплуатационному персоналу.
Разработан перечень мероприятий по охране труда на подстанции «Златоуст», указаны требования к персоналу обслуживающему электроустановки.
В настоящее время отсутствуют нормативно-методические материалы по оценке уровня эксплуатационных затрат на подстанциях нового поколения. Однако, очевидно, что комплексная реконструкция подстанции с использованием электротехнического оборудования повышенной надежности и созданием автоматизированных систем, позволяющих организовать управление с удаленного диспетчерского центра, привела к:
- значительному снижению эксплуатационно-ремонтного обслуживания,
- повышению надежности функционирования подстанции,
- предотвращению возможного ущерба у потребителей.
Для питания устройств управления, автоматики, сигнализации и релейной защиты элементов главной схемы электрических соединений в качестве источника оперативного тока выбраны две аккумуляторные батареи напряжением 220 В марки VARTA (Vb 2305), работающие с зарядно-выпрямительным устройством МС188 НРТ 80 220 ХЕТ + HP 25 16 ХЕТ S900.
В качестве основных защит выбраны терминалы: для АТ 7UT613, для шин - 7UT635 и для ВЛ - 7SA522 на базе микропроцессорных устройств серии SIPROTEC (SIEMENS AG). Высокая степень использования вычислительной мощности микропроцессоров в терминалах цифровых защиты SIEMENS SIPROTEC, позволяет более целесообразно применять их в устройствах РЗА. Произведен расчет дифференциальной защиты АТ1. Для линии 110кВ «Златоуст - Сатка-3 - Приваловская», проведен расчет уставок трех ступеней дистанционной защиты, составлена схема с указанием терминалов РЗА подстанции «Златоуст». Рассчитанные значения уставок обеспечивают надежную защиту оборудования при аварийных режимах работы. Оснащение схемы электроснабжения цифровыми устройствами РЗА улучшило эксплуатационные характеристики электрооборудования и повысило удобство в обслуживании, наладке и ремонте.
Рассмотренная система управления и мониторинга трансформаторного оборудования позволяет контролировать параметры АТ, дистанционно управлять системой РПН, проводить диагностику оборудования без его остановки. А интеграция СУМТО в АСУТП значительно облегчает работу диспетчерскому и эксплуатационному персоналу.
Разработан перечень мероприятий по охране труда на подстанции «Златоуст», указаны требования к персоналу обслуживающему электроустановки.
В настоящее время отсутствуют нормативно-методические материалы по оценке уровня эксплуатационных затрат на подстанциях нового поколения. Однако, очевидно, что комплексная реконструкция подстанции с использованием электротехнического оборудования повышенной надежности и созданием автоматизированных систем, позволяющих организовать управление с удаленного диспетчерского центра, привела к:
- значительному снижению эксплуатационно-ремонтного обслуживания,
- повышению надежности функционирования подстанции,
- предотвращению возможного ущерба у потребителей.
