Помощь студентам в учебе
РЕКОНСТРУКЦИЯ ПОДСТАНЦИИ ЭЧЭ-8 «УРЖУМКА»
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 9
2 ОПИСАНИЕ СХЕМЫ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ЭЧЭ-8
«УРЖУМКА» 17
3 ОПИСАНИЕ ЦЕЛИ МОДЕРНИЗАЦИИ ПОДСТАНЦИИ ЭЧЭ-8 «УРЖУМКА» 19
4 ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПОДСТАНЦИИ ЭЧЭ-8
«УРЖУМКА» 21
5 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ МОЩНОСТИ МОДЕРНИЗИРУЕМОЙ
ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ЭЧЭ-8 «УРЖУМКА». РАСЧЕТ И ВЫБОР
ТРАНСФОРМАТОРОВ 22
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 26
6.1 Составление расчётной схемы и схемы замещения 26
6.2 Расчёт сопротивления элементов схемы замещения 27
6.3 Расчет сопротивлений и токов цепи короткого замыкания в максимальном
режиме 29
7 ПРОВЕРКА ОБОРУДОВАНИЯ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ 34
7.1 Расчёт максимальных рабочих токов 34
7.2 Выбор и проверка токоведущих частей 36
7.3 Выбор и проверка изоляторов 40
7.4 Выбор и проверка выключателей 43
7.5 Выбор и проверка разъединителей 49
7.6 Проверка трансформаторов тока 51
7.7 Проверка трансформаторов напряжения 51
7.8 Выбор и проверка устройств защиты от перенапряжений 52
7.9 Разрядные устройства 52
7.10 Выбор и проверка сглаживающих и помехоподавляющих устройств 53
8 ВЫБОР РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ 54
8.1 Релейная защита и автоматика линий 110 кВ 54
8.2 Выбор типа релейной защиты и автоматики линий 110 кВ 56
8.3 Уставки релейной защиты и автоматики линий 110 кВ 56
8.4 Токовая отсечка 58
8.5 Токовая защита нулевой последовательности 58
8.6 Автоматическое повторное включение 58
8.7 Устройство резервирования отключения отказа выключателя 59
Выдержка времени АПВ 59
8.9 Релейная защита и автоматика шин 110 кВ 59
8.10 Расчет уставок релейной защиты и автоматика шин 110 кВ 61
8.11 Релейная защита и автоматика линий 35 кВ 62
8.12 Релейная защита и автоматика секционного выключателя 64
8.13 Релейная защита и автоматика выключателя ввода 35 кВ 65
8.14 Релейная защита и автоматика оборудования 6 кВ 66
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 68
9.1. Краткое описание рассматриваемого объекта 68
9.2. Анализ вредных и опасных производственных факторов 68
9.3. Выбор нормативных значений факторов рабочей среды и трудового
процесса 69
9.4. Охрана труда 71
9.5. Производственная санитария 73
9.6. Эргономика и производственная эстетика 74
9.7. Противопожарная и взрывобезопасность 74
9.8. Экологическая безопасность 75
9.9. Обеспечение безопасности при угрозе чрезвычайных ситуаций 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 78
ВВЕДЕНИЕ 7
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 9
2 ОПИСАНИЕ СХЕМЫ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ЭЧЭ-8
«УРЖУМКА» 17
3 ОПИСАНИЕ ЦЕЛИ МОДЕРНИЗАЦИИ ПОДСТАНЦИИ ЭЧЭ-8 «УРЖУМКА» 19
4 ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПОДСТАНЦИИ ЭЧЭ-8
«УРЖУМКА» 21
5 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ МОЩНОСТИ МОДЕРНИЗИРУЕМОЙ
ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ЭЧЭ-8 «УРЖУМКА». РАСЧЕТ И ВЫБОР
ТРАНСФОРМАТОРОВ 22
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 26
6.1 Составление расчётной схемы и схемы замещения 26
6.2 Расчёт сопротивления элементов схемы замещения 27
6.3 Расчет сопротивлений и токов цепи короткого замыкания в максимальном
режиме 29
7 ПРОВЕРКА ОБОРУДОВАНИЯ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ 34
7.1 Расчёт максимальных рабочих токов 34
7.2 Выбор и проверка токоведущих частей 36
7.3 Выбор и проверка изоляторов 40
7.4 Выбор и проверка выключателей 43
7.5 Выбор и проверка разъединителей 49
7.6 Проверка трансформаторов тока 51
7.7 Проверка трансформаторов напряжения 51
7.8 Выбор и проверка устройств защиты от перенапряжений 52
7.9 Разрядные устройства 52
7.10 Выбор и проверка сглаживающих и помехоподавляющих устройств 53
8 ВЫБОР РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ 54
8.1 Релейная защита и автоматика линий 110 кВ 54
8.2 Выбор типа релейной защиты и автоматики линий 110 кВ 56
8.3 Уставки релейной защиты и автоматики линий 110 кВ 56
8.4 Токовая отсечка 58
8.5 Токовая защита нулевой последовательности 58
8.6 Автоматическое повторное включение 58
8.7 Устройство резервирования отключения отказа выключателя 59
Выдержка времени АПВ 59
8.9 Релейная защита и автоматика шин 110 кВ 59
8.10 Расчет уставок релейной защиты и автоматика шин 110 кВ 61
8.11 Релейная защита и автоматика линий 35 кВ 62
8.12 Релейная защита и автоматика секционного выключателя 64
8.13 Релейная защита и автоматика выключателя ввода 35 кВ 65
8.14 Релейная защита и автоматика оборудования 6 кВ 66
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 68
9.1. Краткое описание рассматриваемого объекта 68
9.2. Анализ вредных и опасных производственных факторов 68
9.3. Выбор нормативных значений факторов рабочей среды и трудового
процесса 69
9.4. Охрана труда 71
9.5. Производственная санитария 73
9.6. Эргономика и производственная эстетика 74
9.7. Противопожарная и взрывобезопасность 74
9.8. Экологическая безопасность 75
9.9. Обеспечение безопасности при угрозе чрезвычайных ситуаций 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 78
Электрическая энергия имеет ряд преимуществ, над другими видами энергии, например способностью передачи на большие расстояния и легкого преобразования в другие виды энергии. Это дает возможность применять электрическую энергию для различных отраслей производства и потребностей населения. Электрическая тяга основной потребитель электроэнергии на железнодорожном транспорте.
Железные дороги Российской Федерации занимают второе место в мире по протяженности и первое - по уровню оснащения электрифицированных линий. РЖД - очень развитая транспортная система, которая имеет общую длину около 86 тыс. километров.
Поезда получают электрическую энергию через ЛЭП районных и тяговых подстанций - электротехнических сооружений, которые оснащаются мощным силовым и усилительным оборудованием. Они имеют больше различного по значению оборудования, чем на равных по мощности нетяговых подстанций. Это вызвано многофункциональностью тяговых подстанций, от которых получают питание не только поезда, работающие на электроэнергии, но также районные нетяговые потребители. Тяговые подстанции выполняются по определенным требованиям, с особенными схемами и конструкциями.
Мощность оборудования таких как трансформаторы и усилители, установленных на подстанции, должна быть равна потребляемой мощности потребителей электроэнергии в максимально загруженном режиме. Коммутационное и вспомогательное оборудование подстанции должны обеспечивать не только бесперебойное питание потребителей электроэнергии на требуемом уровне надежности, но также и качество электрической энергии, которое должно соответствовать установленным нормам. Так же важно чтобы потери в электроэнергетической сети были минимальными. Учитывая величину напряжения тяговых подстанций и протяженность ЛЭП транспортировки, потери в электрических сетях могут достигать больших значений.
Повышение коэффициента надежности тяговых подстанций производится за счет разработки и применения автоматизированных систем удаленного мониторинга и диагностики устройств, оперативно-технологического управления, и введения силового оборудования имеющих передачу данных по цифровым каналам связи в аналитические и диспетчерские центры управления. Понижение электрических потерь производится за счет перехода на более повышенное напряжение, в результате чего токи в проводах падают, и потери уменьшаются, так как в более низком напряжении, например 35 КВ провода используются более меньшего сечения, и токи более высокие, и часть электрической энергии уходит на нагрев проводов.
В городе Златоуст расположена тяговая подстанция ЭЧЭ-8 «Уржумка», снабжающая участок железной дороги «Таганай» и «Хребет». На подстанции ЭЧЭ-8 «Уржумка» является устаревшее морально и физически оборудование подстанции, а также недостаточная трансформаторная мощность подстанции. Данная подстанция была введена в эксплуатацию в 1945 году, последняя модернизация подстанции была в 1990 году, и имеет трансформаторную мощность в данный момент 25500 кВа. В настоящее время такой трансформаторной мощности не хватает на бесперебойное электроснабжение потребителей. В настоящее время при прохождение тяжелого состава весом 5000 тонн и выше, наблюдается сильная просадка напряжения на ВЛ 35 кВ до 32 кВ, а также зачастую происходит защитное отключение световой индикации (светофоров) и электроприводов стрелок ЖД путей, а также происходит защитное отключение тягового трансформатора на этом участке. Светофоры и стрелки на ЖД путях являются электропотребителями 1 категории электроснабжения и не допускают перерыва в электроснабжения, так как при отключении этих устройств создается опасность гибели людей при аварии поездов или порча груза. Поезда также являются потребителями первой категории, и при отключении тягового трансформатора поезда перестают получать питание, что приводит их в неуправляемое состояние, что может привести к гибели людей или порче груза.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение устойчивости энергосистемы с дефицитом располагаемой мощности (минимизация дефицита мощности) подстанции «ЭЧЭ-8 УРЖУМКА». Увеличение пропускной способности поможет повысить безотказную работу надежность подстанции, увеличить количество поездов, находящихся на участке снабжения одновременно, и позволит пустить на пути более современные поезда «4ЭС8 Синара», которые способны перевозить за раз большее количество груза.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: произвести проверочный расчет мощности тяговой подстанции, определить токи короткого замыкания, определить максимальные рабочие токи; выбрать новое оборудование тяговой подстанции; заменить устаревшие элементы оборудования тяговой подстанции и выполнить их проверочный расчет, а также выбрать релейную защиту и автоматику.
Объект - тяговая подстанция ЭЧЭ-8 «Уржумка».
Предмет - электрооборудование тяговой подстанции ЭЧЭ-8 «Уржумка».
Железные дороги Российской Федерации занимают второе место в мире по протяженности и первое - по уровню оснащения электрифицированных линий. РЖД - очень развитая транспортная система, которая имеет общую длину около 86 тыс. километров.
Поезда получают электрическую энергию через ЛЭП районных и тяговых подстанций - электротехнических сооружений, которые оснащаются мощным силовым и усилительным оборудованием. Они имеют больше различного по значению оборудования, чем на равных по мощности нетяговых подстанций. Это вызвано многофункциональностью тяговых подстанций, от которых получают питание не только поезда, работающие на электроэнергии, но также районные нетяговые потребители. Тяговые подстанции выполняются по определенным требованиям, с особенными схемами и конструкциями.
Мощность оборудования таких как трансформаторы и усилители, установленных на подстанции, должна быть равна потребляемой мощности потребителей электроэнергии в максимально загруженном режиме. Коммутационное и вспомогательное оборудование подстанции должны обеспечивать не только бесперебойное питание потребителей электроэнергии на требуемом уровне надежности, но также и качество электрической энергии, которое должно соответствовать установленным нормам. Так же важно чтобы потери в электроэнергетической сети были минимальными. Учитывая величину напряжения тяговых подстанций и протяженность ЛЭП транспортировки, потери в электрических сетях могут достигать больших значений.
Повышение коэффициента надежности тяговых подстанций производится за счет разработки и применения автоматизированных систем удаленного мониторинга и диагностики устройств, оперативно-технологического управления, и введения силового оборудования имеющих передачу данных по цифровым каналам связи в аналитические и диспетчерские центры управления. Понижение электрических потерь производится за счет перехода на более повышенное напряжение, в результате чего токи в проводах падают, и потери уменьшаются, так как в более низком напряжении, например 35 КВ провода используются более меньшего сечения, и токи более высокие, и часть электрической энергии уходит на нагрев проводов.
В городе Златоуст расположена тяговая подстанция ЭЧЭ-8 «Уржумка», снабжающая участок железной дороги «Таганай» и «Хребет». На подстанции ЭЧЭ-8 «Уржумка» является устаревшее морально и физически оборудование подстанции, а также недостаточная трансформаторная мощность подстанции. Данная подстанция была введена в эксплуатацию в 1945 году, последняя модернизация подстанции была в 1990 году, и имеет трансформаторную мощность в данный момент 25500 кВа. В настоящее время такой трансформаторной мощности не хватает на бесперебойное электроснабжение потребителей. В настоящее время при прохождение тяжелого состава весом 5000 тонн и выше, наблюдается сильная просадка напряжения на ВЛ 35 кВ до 32 кВ, а также зачастую происходит защитное отключение световой индикации (светофоров) и электроприводов стрелок ЖД путей, а также происходит защитное отключение тягового трансформатора на этом участке. Светофоры и стрелки на ЖД путях являются электропотребителями 1 категории электроснабжения и не допускают перерыва в электроснабжения, так как при отключении этих устройств создается опасность гибели людей при аварии поездов или порча груза. Поезда также являются потребителями первой категории, и при отключении тягового трансформатора поезда перестают получать питание, что приводит их в неуправляемое состояние, что может привести к гибели людей или порче груза.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение устойчивости энергосистемы с дефицитом располагаемой мощности (минимизация дефицита мощности) подстанции «ЭЧЭ-8 УРЖУМКА». Увеличение пропускной способности поможет повысить безотказную работу надежность подстанции, увеличить количество поездов, находящихся на участке снабжения одновременно, и позволит пустить на пути более современные поезда «4ЭС8 Синара», которые способны перевозить за раз большее количество груза.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: произвести проверочный расчет мощности тяговой подстанции, определить токи короткого замыкания, определить максимальные рабочие токи; выбрать новое оборудование тяговой подстанции; заменить устаревшие элементы оборудования тяговой подстанции и выполнить их проверочный расчет, а также выбрать релейную защиту и автоматику.
Объект - тяговая подстанция ЭЧЭ-8 «Уржумка».
Предмет - электрооборудование тяговой подстанции ЭЧЭ-8 «Уржумка».
В результате сравнения выключателей был выбран отечественный выключатель ВБН/ЭЛКО ТЭ-35-25/1000, было произведено описание схемы текущей подстанции, а также расчет и проверка трансформаторной мощности, которые показали, что в настоящее время у подстанции наблюдается дефицит мощности.
Был определен план реконструкции подстанции, произведен выбор головного, тягового трансформаторов и выпрямителя, составлена расчетная схема и схема замещения расчета токов КЗ и был произведен расчет токов КЗ.
Был произведен выбор выключателей 110 кв, масляные выключатели 35 кв заменены на вакуумные, а также был произведен выбор изоляторов и шин 110, 35 кВ, 6 кВ и 3,3 кВ. Были выбраны и проверены разъединители 110 кВ, 35 кВ, 6 кВ и 3,3 кВ, а также произведена проверка и выбор трансформаторов тока и напряжения (измерительных). В выпускной квалификационной работе был рассмотрен вопрос выбора ограничителей перенапряжения, разрядников и помехоподавляющих устройств и произведен выбор релейной защиты и автоматики.
В результате выполнения ВКР были достигнуты следующие результаты: мощность подстанции на тягу увеличена в 2 раза (45000 кВА против 22250 кВА), ток на тягу увеличен в 2 раза 7000 А против 3000 А, что позволяет минимизировать электрические потери в ВЛ-110 кВ, минимизировать дефицит мощности, что позволяет использовать более мощные и новые поезда (4ЭС8 «Синара») с более высоким КПД (90% и более), что позволит увеличить эффективность грузоперевозок (15 тысяч тонн за поездку против 7 тысяч тонн).
В результате рассмотрения вопросов безопасности жизнедеятельности были составлены меры по обеспечению охраны труда, определены требования производственной санитарии и рассмотрены вопросы экологической безопасности.
Был определен план реконструкции подстанции, произведен выбор головного, тягового трансформаторов и выпрямителя, составлена расчетная схема и схема замещения расчета токов КЗ и был произведен расчет токов КЗ.
Был произведен выбор выключателей 110 кв, масляные выключатели 35 кв заменены на вакуумные, а также был произведен выбор изоляторов и шин 110, 35 кВ, 6 кВ и 3,3 кВ. Были выбраны и проверены разъединители 110 кВ, 35 кВ, 6 кВ и 3,3 кВ, а также произведена проверка и выбор трансформаторов тока и напряжения (измерительных). В выпускной квалификационной работе был рассмотрен вопрос выбора ограничителей перенапряжения, разрядников и помехоподавляющих устройств и произведен выбор релейной защиты и автоматики.
В результате выполнения ВКР были достигнуты следующие результаты: мощность подстанции на тягу увеличена в 2 раза (45000 кВА против 22250 кВА), ток на тягу увеличен в 2 раза 7000 А против 3000 А, что позволяет минимизировать электрические потери в ВЛ-110 кВ, минимизировать дефицит мощности, что позволяет использовать более мощные и новые поезда (4ЭС8 «Синара») с более высоким КПД (90% и более), что позволит увеличить эффективность грузоперевозок (15 тысяч тонн за поездку против 7 тысяч тонн).
В результате рассмотрения вопросов безопасности жизнедеятельности были составлены меры по обеспечению охраны труда, определены требования производственной санитарии и рассмотрены вопросы экологической безопасности.
