АННОТАЦИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 9
1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ 10
1.1 Исходные данные 10
1.2 Баланс активных и реактивных мощностей 12
1.2.1 Баланс активных мощностей 12
1.2.2 Баланс реактивных мощностей 13
1.3 Анализ автотрансформаторов, установленных в системе 15
1.4 Анализ параметров ЛЭП 18
2 РАСЧЁТ РЕЖИМОВ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СЕТИ 20
2.1 Режим максимальных нагрузок 21
2.2 Режим минимальных нагрузок 24
2.3 Послеаварийный режим 28
3 АНАЛИЗ РЕЖИМОВ ПЕРСПЕКТИВНОЙ СЕТИ 33
3.1 Прогноз развития сети 33
3.2 Расчёт перспективных режимов 37
3.2.1 Расчёт режима максимальных нагрузок 37
3.2.2 Расчёт режима минимальных нагрузок 41
3.2.3 Послеаварийный режим 45
4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОВОЙ ПОДСТАНЦИИ 54
4.1 Выбор схем распределительных устройств 54
4.2 Режим работы нейтрали 56
4.3 Выбор линий электропередач 57
4.4 Оперативный ток 60
4.4.1 Выбор ТСН на стороне НН ПС 60
4.4.2 Выбор ТСН РУ 62
4.4.3 Выбор предохранителей на ТСН 63
4.5 Выбор трансформаторов 64
4.5.1 Выбор основных трансформаторов ПС 64
4.5.2 Выбор трансформатора 10/0,4 кВ РУ 65
4.6 Расчёт токов КЗ 66
4.7 Выбор коммутационных аппаратов, токоведущих частей, изоляторов, средств контроля и измерений на стороне РУ ВН 69
4.7.1 Выбор выключателей и разъединителей 69
4.7.2 Выбор средств измерения и контроля 74
4.7.3 Выбор трансформаторов тока 74
4.7.4 Выбор трансформаторов напряжения 77
4.7.5 Выбор токоведущих частей, изоляторов, ОПН на стороне ВН .. 79
4.8 Выбор коммутационных аппаратов, токоведущих частей, изоляторов, средств контроля и измерений на стороне РУ НН и цеха ... 81
4.8.1 Выбор ячеек комплектно-распределительно устройства и
выключателей в РУ НН проектируемой подстанции 81
4.8.2 Выбор ячеек комплектно-распределительно устройства и
выключателей в цеху 91
4.8.3 Выбор средств измерения и контроля 95
4.8.4 Выбор трансформатора тока 95
4.8.5 Выбор трансформатора напряжения 100
4.8.6 Выбор токоведущих частей 103
4.8.7 Выбор изоляторов 105
5 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА 107
5.1 Выбор видов релейной защиты и автоматики 107
5.1.1 Кабельная линия 10 кВ 107
5.1.2 Электродвигатель 10 кВ 108
5.1.3 Трансформатор 10/0,4 кВ 108
5.1.4 Вводной выключатель 10 кВ 109
5.1.5 Секционный выключатель 10 кВ 109
5.1.6 Шины 10 кВ 109
5.1.7 Трансформатор 220/10 кВ 110
5.1.8 Воздушная линия 220 кВ 111
5.2 Выбор типоисполнения устройств релейной защиты и автоматики 111
5.2.1 Выбор типоисполнения УРЗА КЛ 10 кВ 111
5.2.2 Выбор типоисполнения ЭД 10 кВ 112
5.2.3 Выбор типоисполнения трансформатора 10/0,4 кВ 112
5.2.4 Выбор типоисполнения ВВ 10 кВ 112
5.2.5 Выбор типоисполнения СВ 10 кВ 113
5.2.6 Выбор типоисполнения ячейки ТН секции НН 113
5.2.7 Выбор типоисполнения трансформатора тока 220/10 кВ 113
5.2.8 Выбор типоисполнения ВЛ 220 кВ 114
5.3 Расчёт уставок релейной защиты и автоматики всех объектов проектируемой ПС 114
5.3.1 Электродвигатель 10 кВ 114
5.3.2 Трансформатор 10/0,4 кВ 123
5.3.3 Кабельная линия 10 кВ 129
5.3.4 Секционный выключатель 10 кВ 137
5.3.5 Вводной выключатель 10 кВ 141
5.3.6 Трансформатор напряжения 10 кВ 144
5.3.7 Трансформатор 220 кВ 146
5.3.8 Воздушная линия 220 кВ 154
6 ПРИМЕНЕНИЕ ПРОВОДОВ НОВЫХ МАРОК В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЯХ 164
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 172
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 174
Электрическая энергия - это основа для производственной деятельности. С каждым годом увеличивается производство того или иного продукта, а значит и растёт потребление электрической энергии. Мощности растут, следовательно, и сети, передаваемые её, должны развиваться. К нарушению нормального рабочего процесса энергосистем, ухудшению электроэнергии, снижению надёжности приводят износ основного оборудования энергетического хозяйства, его несоответствие к современным режимам работы, а также влияние человеческого фактора. Для того чтобы энергосистема работала исправно необходимо применение новых технологий и инженерных решений.
В данной выпускной квалификационной работе рассматривается вопрос развития электрической сети при перспективном росте нагрузки и подключении нового потребителя. Кроме того, рассматривается проектирование подстанции, выбор схем распределительных устройств, состава оборудования и расчет уставок устройств релейной защиты и автоматики всех объектов проектируемой подстанции.
В ходе выпускной квалификационной работы была проанализирована исходная схема электрической сети, рассчитаны режимы максимальных, минимальных нагрузок и послеаварийный режим.
Далее были рассмотрены режимы работы при увеличении нагрузочных мощностей на 5% с подключением подстанции «Новая». Проведён тщательный анализ режимов максимальных нагрузок, минимальных нагрузок и наиболее тяжёлых послеаварийных режимов. Ни в одном из режимов при новой конфигурации сети не были превышены длительно допустимые токи в линиях и допустимые отклонения напряжения в узлах.
Согласно действующим нормам на стороне ВН ПС была выбрана схема 4Н - два блока с неавтоматической перемычкой со стороны линии, на стороне НН ПС выбрана схема 10-2 - две секционированные выключателями системы шин. Для электроснабжения цехов используется одиночная несекционирован- ная система шин с одним рабочим и одним резервным вводами. Для стороны ВН тип нейтрали - глухозаземлённая, для стороны НН - изолированная. Выбрана КЛ к РУ - 4хАПвБП 3х240/25-10.
Осуществлён выбор оперативного тока на ПС согласно ПЕТП и установка ТСН на НН - ТМГ 630/10-У1 и ТСН для РУ - ТМГ 25/10-У1.
Выбраны силовые трансформаторы на ВН - ТРДН 40000/220 У1, в РУ - ТМГ 21-2500/10 У1.
Был произведен расчет токов короткого замыкания в максимальном и минимальном режимах работы, по результатам расчета произведен и обоснован выбор подстанционного оборудования. На стороне ВН выбран выключатель ВЭБ-УЭТМ- 220 и разъединитель РПД-УЭТМ-220. На стороне НН выбраны КРУ-СЭЩ-70 и КРУ СЭЩ 59 У1 с вакуумными выключателями ВВУ- СЭЩ-10.
Далее осуществлялась разработка релейной защиты и автоматики для проектируемой подстанции согласно действующим нормативным техническим
документам. Выбрана элементная база РЗА, фирма-производитель «ЭКРА» и виды РЗА для трансформатора 10/0,4 кВ, ЭД, ВВ 10 кВ, СВ 10 кВ, ячейки ТН секции НН, КЛ, трансформатора 220/10 кВ, ВЛ 220 кВ. А также выбраны соответствующие терминалы из перечня фирмы-изготовителя и рассчитаны их уставки.
Были изучены виды и конструкции воздушных проводов нового поколения, также собрана и таблично оформлена необходимая информация об электрических и механических параметрах проводов и применении их в проектировании.
Использованное программное обеспечение: Microsoft Word, NetWorks, MathCad, ТОКО, AutoCad, Microsoft Visio.
