Помощь студентам в учебе
Реализация второй архитектуры цифровой подстанции 110/10 кВ при развитии сети энергорайона
|
ВВЕДЕНИЕ 11
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
СЕТИРАЙОНА 12
1.1. Структура и перечень основного оборудования 12
1.2. Анализ условий работы силовых трансформаторов 110 кВ 15
1.3. Расчет режима максимальных нагрузок существующей сети 17
2. ВЫБОР ВАРИАНТА РАЗВИТИЯ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
СЕТИ 20
2.1. Выбор структурной схемы электростанции ЭС-2 20
2.2. Установка трансформаторов на ЭС-2 20
2.3. Установка трансформаторов на подстанциях 6 и 7 21
2.4. Выбор конфигурации сети 22
2.5. Выбор сечений проводов линий электропередач 23
3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
СЕТИ 25
4. ВЫБОР ОСНОВНОГО СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДСТАНЦИИ №7 32
4.1. Состав нагрузки проектируемой ПС 32
4.2. Выбор силовых трансформаторов нагрузки 33
5. ВЫБОР ВИДА И ИСТОЧНИКА ОПЕРАТИВНОГО ТОКА НА
ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПС И РУ 35
5.1. Выбор вида оперативного тока 35
5.2. Выбор источников оперативного тока 35
5.3. Определение мощности ТСН на Г11П 35
5.4. Определение мощности ТСН на РУ 36
6. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ 38
6.1. Расчет токов КЗ в максимальном режиме 38
6.2. Расчет токов КЗ в минимальном режиме 40
7. ВЫБОР И ПРОВЕРКА СИЛОВЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НА ВЫСОКОЙ И НИЗКОЙ СТОРОНАХ ПС, РУ 43
7.1. Выбор выключателей на стороне ВН ПС 43
8. ВЫБОР ТИПОИПОЛНЕНИЯ УСТРОЙСТВ РЗА И АВТОМАТИКИ
ВСЕХ ОБЪЕКТОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДСТАНЦИИ, ЯЧЕЕК
ЛИНИИ НА СУЩЕСТВУЮЩЕЙ 49
8.1. Выбор фирмы изготовителя РЗА 49
8.2. Выбор типоисполнений УРЗА для объектов 10 кВ ПС 49
8.2.1. Выбор устройств РЗА для кабельной линии 10 кВ 49
8.2.2. Выбор устройств РЗА для электродвигателя 10 кВ 50
8.2.3 Выбор устройств РЗА для трансформатора 10/0,4 кВ 51
8.2.4. Выбор устройств РЗА для вводного выключателя 10 кВ 52
8.2.5. Выбор устройств РЗА для секционного выключателя 10 кВ 52
8.2.6. Выбор устройств РЗА для ТН 10 кВ шин ГПП 53
8.3. Выбор типоисполнений УРЗА для объектов 110 кВ ПС 54
8.3.1. Выбор устройств РЗА для силового трансформатора 54
8.3.2. Выбор устройств РЗА для ЛЭП 54
9. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИНАЛА РЗА ЯЧЕЙКИ КРУ К ЭД 55
9.1. Выбор короткой КЛ к ЭД 55
9.2. Виды РЗА подлежащие расчету 55
9.3. Методика расчета уставок для ЭД 56
9.4. Токовая отсечка ЭД 56
9.5. Защита от технологической перегрузки 58
10. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИНАЛА РЗА ЯЧЕЙКИ СВ И ВВ
ГПП 64
10.1. Методика расчета уставок для СВ и ВВ 64
10.2. МТЗ СВ ГПП 64
10.3. ЛЗШ СВ 67
10.4. УРОВ СВ 70
10.5. Виды РЗА ВВ подлежащие расчету уставок 70
11. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИНАЛА РЗА ДЗТ
ТРАНСФОРМАТОРА 110 КВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПС 72
11.1. Методика расчета уставок ДЗТ 72
11.2. Расчет уставок 72
11.3. Выбор уставок ДЗТ в терминале 78
12. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИНАЛА РЗА ДЗ ЛЭП 110 КВ
ОТХОДЯЩЕЙ К ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДСТАНЦИИ 80
12.1. Методика расчета уставок ДЗ 80
12.2. Расчет уставок ДЗ по общей методике ФСК 80
12.3. Задание уставок ДЗ в терминале «Сириус-3ЛВ-05» 84
13. РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ ЦИФРОВОЙ ПОДСТАНЦИИ.
ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ АСУ ТП 86
13.1. Выбор фирмы изготовителя АСУ ТП 86
13.2. Разработка архитектуры цифровой подстанции 86
14. РЕАЛИЗАЦИЯ ДУГОВОЙ ЗАЩИТЫ НА ЦИФРОВОЙ
ПОДСТАНЦИИ 92
14.1. Разработка архитектуры цифровой подстанции 92
14.2. Общее понятие ЗДЗ, способы её реализации и принцип
действия 98
14.3. Реализация ИЭУ РЗА и КП (интеллектуальных электронных устройств релейной защиты и автоматики и контроллеров присоединений) 10 кВ на микропроцессорных терминалах фирмы
Радиус-Автоматика 105
14.4 Описание возможностей терминала в реализации ЗДЗ 107
14.5. Оптические датчики дуги и их подключение 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 118
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 120
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
СЕТИРАЙОНА 12
1.1. Структура и перечень основного оборудования 12
1.2. Анализ условий работы силовых трансформаторов 110 кВ 15
1.3. Расчет режима максимальных нагрузок существующей сети 17
2. ВЫБОР ВАРИАНТА РАЗВИТИЯ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
СЕТИ 20
2.1. Выбор структурной схемы электростанции ЭС-2 20
2.2. Установка трансформаторов на ЭС-2 20
2.3. Установка трансформаторов на подстанциях 6 и 7 21
2.4. Выбор конфигурации сети 22
2.5. Выбор сечений проводов линий электропередач 23
3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
СЕТИ 25
4. ВЫБОР ОСНОВНОГО СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДСТАНЦИИ №7 32
4.1. Состав нагрузки проектируемой ПС 32
4.2. Выбор силовых трансформаторов нагрузки 33
5. ВЫБОР ВИДА И ИСТОЧНИКА ОПЕРАТИВНОГО ТОКА НА
ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПС И РУ 35
5.1. Выбор вида оперативного тока 35
5.2. Выбор источников оперативного тока 35
5.3. Определение мощности ТСН на Г11П 35
5.4. Определение мощности ТСН на РУ 36
6. РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ 38
6.1. Расчет токов КЗ в максимальном режиме 38
6.2. Расчет токов КЗ в минимальном режиме 40
7. ВЫБОР И ПРОВЕРКА СИЛОВЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НА ВЫСОКОЙ И НИЗКОЙ СТОРОНАХ ПС, РУ 43
7.1. Выбор выключателей на стороне ВН ПС 43
8. ВЫБОР ТИПОИПОЛНЕНИЯ УСТРОЙСТВ РЗА И АВТОМАТИКИ
ВСЕХ ОБЪЕКТОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДСТАНЦИИ, ЯЧЕЕК
ЛИНИИ НА СУЩЕСТВУЮЩЕЙ 49
8.1. Выбор фирмы изготовителя РЗА 49
8.2. Выбор типоисполнений УРЗА для объектов 10 кВ ПС 49
8.2.1. Выбор устройств РЗА для кабельной линии 10 кВ 49
8.2.2. Выбор устройств РЗА для электродвигателя 10 кВ 50
8.2.3 Выбор устройств РЗА для трансформатора 10/0,4 кВ 51
8.2.4. Выбор устройств РЗА для вводного выключателя 10 кВ 52
8.2.5. Выбор устройств РЗА для секционного выключателя 10 кВ 52
8.2.6. Выбор устройств РЗА для ТН 10 кВ шин ГПП 53
8.3. Выбор типоисполнений УРЗА для объектов 110 кВ ПС 54
8.3.1. Выбор устройств РЗА для силового трансформатора 54
8.3.2. Выбор устройств РЗА для ЛЭП 54
9. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИНАЛА РЗА ЯЧЕЙКИ КРУ К ЭД 55
9.1. Выбор короткой КЛ к ЭД 55
9.2. Виды РЗА подлежащие расчету 55
9.3. Методика расчета уставок для ЭД 56
9.4. Токовая отсечка ЭД 56
9.5. Защита от технологической перегрузки 58
10. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИНАЛА РЗА ЯЧЕЙКИ СВ И ВВ
ГПП 64
10.1. Методика расчета уставок для СВ и ВВ 64
10.2. МТЗ СВ ГПП 64
10.3. ЛЗШ СВ 67
10.4. УРОВ СВ 70
10.5. Виды РЗА ВВ подлежащие расчету уставок 70
11. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИНАЛА РЗА ДЗТ
ТРАНСФОРМАТОРА 110 КВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПС 72
11.1. Методика расчета уставок ДЗТ 72
11.2. Расчет уставок 72
11.3. Выбор уставок ДЗТ в терминале 78
12. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИНАЛА РЗА ДЗ ЛЭП 110 КВ
ОТХОДЯЩЕЙ К ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДСТАНЦИИ 80
12.1. Методика расчета уставок ДЗ 80
12.2. Расчет уставок ДЗ по общей методике ФСК 80
12.3. Задание уставок ДЗ в терминале «Сириус-3ЛВ-05» 84
13. РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ ЦИФРОВОЙ ПОДСТАНЦИИ.
ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ АСУ ТП 86
13.1. Выбор фирмы изготовителя АСУ ТП 86
13.2. Разработка архитектуры цифровой подстанции 86
14. РЕАЛИЗАЦИЯ ДУГОВОЙ ЗАЩИТЫ НА ЦИФРОВОЙ
ПОДСТАНЦИИ 92
14.1. Разработка архитектуры цифровой подстанции 92
14.2. Общее понятие ЗДЗ, способы её реализации и принцип
действия 98
14.3. Реализация ИЭУ РЗА и КП (интеллектуальных электронных устройств релейной защиты и автоматики и контроллеров присоединений) 10 кВ на микропроцессорных терминалах фирмы
Радиус-Автоматика 105
14.4 Описание возможностей терминала в реализации ЗДЗ 107
14.5. Оптические датчики дуги и их подключение 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 118
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 120
Задача проектирования электрических сетей состоит в разработке и технико-экономическом обосновании решений, определяющих развитие электрических сетей, обеспечивающих с наименьшими затратами снабжение потребителей электрической энергией.
Необходимость в развитии электрических сетей возникает при увеличении мощности потребителей электрической энергии, а также при вводе новых объектов промышленного, коммунального, сельскохозяйственного и т.п. назначения.
Развитие электроэнергетических систем осуществляется путем сооружения электрических станций, линий электропередачи, и понижающих подстанций. Потребность в их сооружении выявляется и обосновывается при проектировании развития электроэнергетических систем.
В процессе проектирования решаются следующие задачи:
— анализ существующей сети энергосистемы и составление баланса ак-
тивных и реактивных мощностей с учетом перспективного развития рас-
сматриваемого района; Реализация второй архитектуры цифровой подстан-
ции 110/10 кВ
при развитии сети энергорайона
— выбор рациональных вариантов схем электрической сети с обоснованием конфигурации сети, номинальных напряжений, числа и мощности трансформаторов на подстанциях, электрической схемы сооружаемой электростанции, материала и сечений проводов ЛЭП;
— сопоставление предложенных схем по техническим показателям и выбор оптимального варианта по результатам технико-экономических расчетов;
— расчет режимов работы электрической сети.
Необходимость в развитии электрических сетей возникает при увеличении мощности потребителей электрической энергии, а также при вводе новых объектов промышленного, коммунального, сельскохозяйственного и т.п. назначения.
Развитие электроэнергетических систем осуществляется путем сооружения электрических станций, линий электропередачи, и понижающих подстанций. Потребность в их сооружении выявляется и обосновывается при проектировании развития электроэнергетических систем.
В процессе проектирования решаются следующие задачи:
— анализ существующей сети энергосистемы и составление баланса ак-
тивных и реактивных мощностей с учетом перспективного развития рас-
сматриваемого района; Реализация второй архитектуры цифровой подстан-
ции 110/10 кВ
при развитии сети энергорайона
— выбор рациональных вариантов схем электрической сети с обоснованием конфигурации сети, номинальных напряжений, числа и мощности трансформаторов на подстанциях, электрической схемы сооружаемой электростанции, материала и сечений проводов ЛЭП;
— сопоставление предложенных схем по техническим показателям и выбор оптимального варианта по результатам технико-экономических расчетов;
— расчет режимов работы электрической сети.
В выпускной квалификационной работе была проанализирована районная электрическая сеть, в результате чего была выявлена необходимость замены некоторых трансформаторов на более мощные. Учитывая подключение новых потребителей (п/ст 7) и электростанции ЭС-2 было разработано несколько вариантов развития сети. Оптимальный вариант, выполнение линий п/ст 4 - ЭС- 2, п/ст 5 - ЭС-2 одноцепными, п/ст 2 - п/ст 7 двухцепными, был выбран при помощи сравнения укрупненных показателей. На сооружаемых подстанциях было выбрано число и мощность трансформаторов: два ТРДН-25/110 на п/ст-7. Подобрано сечение ЛЭП: одноцепные линии п/ст 5 - ЭС-2 проводом АС-300/39 и п/ст 3 - ЭС-2 с проводом АС-300/43, двухцепные линии п/ст 4 - п/ст 6 с проводом АС-150/24 и п/ст 2 - п/ст 7 с проводом АС-95/16. Была выбрана схема выдачи мощности на вводимой электростанции ЭС-2.
Проанализирована работа выбранного варианта сети в режиме максимальных, минимальных нагрузок и послеаварийных режимах работы . Выявлена необходимость в установке быстродействующего компенсирующего устройства БСК-110-20 УХЛ1 на ЭС-2. Далее была показана работоспособность электрической сети при помощи данных о загрузке линий и напряжений в узлах. Расчёт режимов сети производился в программе Networks.
На проектируемой ПС (п/ст7) были выбраны силовые трансформаторы ТРДН-25000/110, схема РУ ВН - 4Н.
На ГПП проектируемой ПС выбран постоянный оперативный ток, на РУ - выпрямленный переменный ток. ТСН на ГПП - ТСЗ-400/10-У1, на РУ - ТСЗ-25/10-У1.
Были рассчитаны токи КЗ на сторонах ВН и НН ПС, за трансформаторами ТСН и нагрузки в максимальном и минимальном режимах.
Были выбраны силовые автоматические выключатели на стороне ВН - элегазовые баковые с пружинным приводом, на стороне НН - вакуумные.
На проектируемой ПС были выбраны следующие устройства РЗА и автоматики:
- для защиты электродвигателя 10 кВ - «Сириус-2-Л-БПТ»;
- для защиты трансформатора нагрузки 10/0,4 кВ - «Сириус-2-Л-БПТ»;
- для защиты КЛ, отходящей от ГПП к РУ - «Сириус-2Л-02»;
- для защиты вводного выключателя на РУ - «Сириус-2-В-БПТ»;
- для защиты секционного выключателя на ГПП - «Сириус-2Л-02»;
- для защиты вводного выключателя на РУ - «Сириус-2-С-БПТ»;
- для защиты вводного выключателя на ГПП - «Сириус-2Л-02»;
- для основной защиты силового трансформатора - шкаф «Сириус-УВ- 02»;
- для резервной защиты силового трансформатора - шкаф «Сириус-Т4- 01»;
- для автоматики РПН силового трансформатора - шкаф «Сириус-2РН- 02».
На существующей подстанции были выбраны устройства защиты:
- для резервной защиты ЛЭП 110 кВ - шкаф «ШЭРА-ЛВ-110-2209».
Для каждого УРЗА были посчитаны уставки защит.
Была разработана архитектура цифровой подстанции выбрано оборудование АСУ ТП фирмы «РАДИУС IT»:
- шкафы ШПДС с двумя полевыми преобразователями дискретных сигналов Сириус-ПДС;
- контроллеры с функцией УСО - Сириус-КМ;
- контроллеры присоединений;
- шкаф серверного оборудования Сириус-ШСО с двумя серверами АСУ ТП (основной и резервный).
- шкаф сетевых коммутаторов Сириус-ШСК с двумя коммутаторами;
- шкаф телемеханики Сириус-ШТМ с установленными в нем двумя стационарными котроллерами телемеханики Сириус-КТМ.
- автоматизированное рабочее место (АРМ).
Проанализирована работа выбранного варианта сети в режиме максимальных, минимальных нагрузок и послеаварийных режимах работы . Выявлена необходимость в установке быстродействующего компенсирующего устройства БСК-110-20 УХЛ1 на ЭС-2. Далее была показана работоспособность электрической сети при помощи данных о загрузке линий и напряжений в узлах. Расчёт режимов сети производился в программе Networks.
На проектируемой ПС (п/ст7) были выбраны силовые трансформаторы ТРДН-25000/110, схема РУ ВН - 4Н.
На ГПП проектируемой ПС выбран постоянный оперативный ток, на РУ - выпрямленный переменный ток. ТСН на ГПП - ТСЗ-400/10-У1, на РУ - ТСЗ-25/10-У1.
Были рассчитаны токи КЗ на сторонах ВН и НН ПС, за трансформаторами ТСН и нагрузки в максимальном и минимальном режимах.
Были выбраны силовые автоматические выключатели на стороне ВН - элегазовые баковые с пружинным приводом, на стороне НН - вакуумные.
На проектируемой ПС были выбраны следующие устройства РЗА и автоматики:
- для защиты электродвигателя 10 кВ - «Сириус-2-Л-БПТ»;
- для защиты трансформатора нагрузки 10/0,4 кВ - «Сириус-2-Л-БПТ»;
- для защиты КЛ, отходящей от ГПП к РУ - «Сириус-2Л-02»;
- для защиты вводного выключателя на РУ - «Сириус-2-В-БПТ»;
- для защиты секционного выключателя на ГПП - «Сириус-2Л-02»;
- для защиты вводного выключателя на РУ - «Сириус-2-С-БПТ»;
- для защиты вводного выключателя на ГПП - «Сириус-2Л-02»;
- для основной защиты силового трансформатора - шкаф «Сириус-УВ- 02»;
- для резервной защиты силового трансформатора - шкаф «Сириус-Т4- 01»;
- для автоматики РПН силового трансформатора - шкаф «Сириус-2РН- 02».
На существующей подстанции были выбраны устройства защиты:
- для резервной защиты ЛЭП 110 кВ - шкаф «ШЭРА-ЛВ-110-2209».
Для каждого УРЗА были посчитаны уставки защит.
Была разработана архитектура цифровой подстанции выбрано оборудование АСУ ТП фирмы «РАДИУС IT»:
- шкафы ШПДС с двумя полевыми преобразователями дискретных сигналов Сириус-ПДС;
- контроллеры с функцией УСО - Сириус-КМ;
- контроллеры присоединений;
- шкаф серверного оборудования Сириус-ШСО с двумя серверами АСУ ТП (основной и резервный).
- шкаф сетевых коммутаторов Сириус-ШСК с двумя коммутаторами;
- шкаф телемеханики Сириус-ШТМ с установленными в нем двумя стационарными котроллерами телемеханики Сириус-КТМ.
- автоматизированное рабочее место (АРМ).
