📄Работа №217531
Тема: Реконструкция электрической части понизительной подстанции 110/10 кВ с применением цифровых средств измерения и интеллектуальных устройств релейной защиты
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
Электроснабжение
Объем:
75 листов
Год:
2024
Просмотров:
1
4750
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация
Введение 5
1 Характеристика объекта выпускной квалификационной работы 7
2 Оценка перспективной загрузки с выбором силовых трансформаторов 11
3 Компоновка подстанции «Артемовская» 18
4 Максимальные рабочие токи и токи короткого замыкания на подстанции
«Артемовская» 22
4.1 Определение значений максимальных рабочих токов 22
4.2 Определение значений токов короткого замыкания 24
4.3 Компенсация емкостных токов замыкания на землю на стороне 10 кВ 30
5 Выбор оборудования подстанции 34
5.1 Расчетные условия для выбора и проверки электротехнического
оборудования 35
5.2 Проверка оборудования ошиновки подстанции «Артемовская» 41
6 Расчет уставок интеллектуальных устройств защиты 46
7 Защита от перенапряжений и электромагнитная совместимость 56
7.1 Выбор ограничителей перенапряжений нелинейных 56
7.2 Молниезащита подстанции и система заземления 60
Заключение 64
Список используемой литературы и используемых источников 69
Введение 5
1 Характеристика объекта выпускной квалификационной работы 7
2 Оценка перспективной загрузки с выбором силовых трансформаторов 11
3 Компоновка подстанции «Артемовская» 18
4 Максимальные рабочие токи и токи короткого замыкания на подстанции
«Артемовская» 22
4.1 Определение значений максимальных рабочих токов 22
4.2 Определение значений токов короткого замыкания 24
4.3 Компенсация емкостных токов замыкания на землю на стороне 10 кВ 30
5 Выбор оборудования подстанции 34
5.1 Расчетные условия для выбора и проверки электротехнического
оборудования 35
5.2 Проверка оборудования ошиновки подстанции «Артемовская» 41
6 Расчет уставок интеллектуальных устройств защиты 46
7 Защита от перенапряжений и электромагнитная совместимость 56
7.1 Выбор ограничителей перенапряжений нелинейных 56
7.2 Молниезащита подстанции и система заземления 60
Заключение 64
Список используемой литературы и используемых источников 69
📖 Введение
Развитие страны невозможно без развития электроэнергетической отрасли. На первом этапе строительства крупных объектов производят проектирование и строительство новых или модернизацию устаревших объектов электросетевого комплекса и генерации: электрических подстанций, электростанций, распределительных и магистральных линий
электропередачи.
Строительство и модернизация объектов электросетевого комплекса должны выполняться с учетом не только текущих нагрузок объекта, но и учитывать прогнозные значения развития объекта на долгосрочную перспективу [28].
В настоящее время, несмотря на то что повсеместно обсуждаются вопросы повышения энергетической эффективности и снижения уровня электропотребления они продолжают неуклонно расти.
Растет уровень автоматизации производственных и технологических процессов, растет уровень потребления электрической энергии из-за растущей доли бытовых электроустановок, растет число объектов - потребителей электрической энергии по всей стране. Необходимость обеспечения высоких темпов роста внутреннего промышленного производства, увеличение производительности объектов агропромышленного сектора, создание новых, ранее не освоенных, производств, в том числе с привлечением крупного мирового бизнеса из дружественных стран ставит задачу обеспечения инвестиционной привлекательности за счет обеспечения качественного, надежного, бесперебойного и электроснабжения достаточной установленной мощности. Кроме того, развитие цифровых технологий, позволяет использовать их повсеместно, в том числе в электросетевом и электрогенерационном секторе [29].
В настоящее время осуществился полный переход от устаревших видов реле и аналоговых измерительных приборов, среди которых можно отметить: электромеханические реле, аналоговые реле, электронные реле и измерители [26]. В настоящее время наступает эпоха интеллектуальных устройств релейной защиты и измерения [25], [29]. Однако, данный термин, из-за своей новизны может трактоваться различными компаниями производителями по- разному. В целом интеллектуальные устройства релейной защиты должны иметь гибкие алгоритмы функционирования и иметь минимум параметров необходимых для первоначальной настройки блоков интеллектуальной релейной защиты. Однако, электроэнергетика и крупные игроки в этом секторе не готовы к внедрению таких устройств. Также не готова инфраструктура, в частности, отсутствует высокоскоростная связь между всеми регионами России. Это накладывает особенности на развитие интеллектуальных устройств. Большинство производителей устройств наделяют их функциями интеллектуальности, но при этом они продолжают функционировать на уровне реализации жестких алгоритмов и блокировок. Такой подход, позволяет в первую очередь осуществить переход на новые технологии и подготовить кадры для работы с ними.
Исходя из этого выпускная квалификационная работа, связанная с проектированием электрической части понизительной подстанции 110/10 кВ выполненная с применением современных устройств релейной защиты и измерения, является актуальной.
Цель выпускной квалификационной работы - разработка проекта электрической части понизительной подстанции цифровых средств измерения и интеллектуальных устройств релейной защиты.
Задачи выпускной квалификационной работы:
- анализ объекта выпускной квалификационной работы и разработка предложений по реконструкции;
- определение ожидаемых электрических нагрузок и оценка загрузки силовых трансформаторов;
- выбора оборудования подстанции и цифровых средств измерения и интеллектуальных устройств релейной защиты.
электропередачи.
Строительство и модернизация объектов электросетевого комплекса должны выполняться с учетом не только текущих нагрузок объекта, но и учитывать прогнозные значения развития объекта на долгосрочную перспективу [28].
В настоящее время, несмотря на то что повсеместно обсуждаются вопросы повышения энергетической эффективности и снижения уровня электропотребления они продолжают неуклонно расти.
Растет уровень автоматизации производственных и технологических процессов, растет уровень потребления электрической энергии из-за растущей доли бытовых электроустановок, растет число объектов - потребителей электрической энергии по всей стране. Необходимость обеспечения высоких темпов роста внутреннего промышленного производства, увеличение производительности объектов агропромышленного сектора, создание новых, ранее не освоенных, производств, в том числе с привлечением крупного мирового бизнеса из дружественных стран ставит задачу обеспечения инвестиционной привлекательности за счет обеспечения качественного, надежного, бесперебойного и электроснабжения достаточной установленной мощности. Кроме того, развитие цифровых технологий, позволяет использовать их повсеместно, в том числе в электросетевом и электрогенерационном секторе [29].
В настоящее время осуществился полный переход от устаревших видов реле и аналоговых измерительных приборов, среди которых можно отметить: электромеханические реле, аналоговые реле, электронные реле и измерители [26]. В настоящее время наступает эпоха интеллектуальных устройств релейной защиты и измерения [25], [29]. Однако, данный термин, из-за своей новизны может трактоваться различными компаниями производителями по- разному. В целом интеллектуальные устройства релейной защиты должны иметь гибкие алгоритмы функционирования и иметь минимум параметров необходимых для первоначальной настройки блоков интеллектуальной релейной защиты. Однако, электроэнергетика и крупные игроки в этом секторе не готовы к внедрению таких устройств. Также не готова инфраструктура, в частности, отсутствует высокоскоростная связь между всеми регионами России. Это накладывает особенности на развитие интеллектуальных устройств. Большинство производителей устройств наделяют их функциями интеллектуальности, но при этом они продолжают функционировать на уровне реализации жестких алгоритмов и блокировок. Такой подход, позволяет в первую очередь осуществить переход на новые технологии и подготовить кадры для работы с ними.
Исходя из этого выпускная квалификационная работа, связанная с проектированием электрической части понизительной подстанции 110/10 кВ выполненная с применением современных устройств релейной защиты и измерения, является актуальной.
Цель выпускной квалификационной работы - разработка проекта электрической части понизительной подстанции цифровых средств измерения и интеллектуальных устройств релейной защиты.
Задачи выпускной квалификационной работы:
- анализ объекта выпускной квалификационной работы и разработка предложений по реконструкции;
- определение ожидаемых электрических нагрузок и оценка загрузки силовых трансформаторов;
- выбора оборудования подстанции и цифровых средств измерения и интеллектуальных устройств релейной защиты.
✅ Заключение
В рамках выполнения выпускной квалификационной работы направленной на реконструкцию электрической части подстанции классом напряжения 110/10 кВ с применением современных интеллектуальных средств защиты определен объект выпускной квалификационной работы - подстанция «Артемовская» филиала «Нижновэнерго» ПАО «Россети Центр и Приволжье». Для выбора оборудования подстанции определены климатические условия в районе размещения подстанции «Артемовская».
Представлена характеристика оборудования, установленного на подстанции, в частности на ОРУ 110 и в РУ 10 кВ. Определены типовые схемы, по которым выполнена компоновка распределительных устройств 110 кВ и 10 кВ подстанции «Артемовская».
Установлено, что на подстанции вы эксплуатации находятся два трансформатора маки ТДН и мощностью 10 МВА каждый. Также на подстанции установлены выключатели марки ВМТ-110 Б на стороне 110 кВ и выключатели ВМПЭ-10 на стороне 10 кВ.
Питание собственных нужд подстанции осуществляется от двух трансформаторов ТМГ-63/10/0,4 кВ. Определено, что на подстанции установлены дугогасящие реакторы для компенсации емкостных токов короткого замыкания на землю.
Определены направления проведения работ на подстанции «Артемовская». Определены требования и состав вопросов, которые являются обязательными к рассмотрению в рамках разработки выпускной квалификационной работы.
Выполнена оценка текущей загрузки подстанции «Артемовская». Оценка текущей загрузки выполнена на основании значений полной мощности, полученной в дни контрольных замеров. Установлено, что в период с 2019 по 2023 года на подстанции «Артемовская» максимальное значение полной мощности составило 12,15 МВА. Для данного контрольного дня
замера представлен суточный график мощности, а также данные по суточным изменениям активной, реактивной и полной мощностей.
Определены перспективные нагрузки подстанции «Артемовская» и коэффициенты набора каждого типа нагрузки. Это позволило определить величину перспективной мощности подстанции 110/10 кВ «Артемовская» ^"iiepcn = 16,65 (МВА). Пол учено значение длительно допустимой перегрузки подстанции «Артемовская» для режима перспективной загрузки. С учетом коэффициента допустимой длительной перегрузки трансформаторов, принятого равным КДДПТ = 1,199 на основании значения среднесуточной температуры значение длительно допустимой перегрузки в перспективном режиме, составило ^ддП.персп. = 19,963 (МВА). По величине коэффициента загрузки трансформатора подстанции «Артемовская» в режиме перспективной загрузки Кзагр.ПАР = 0,83 установлено, что предложенный в разделе 1 выпускной квалификационно работы вариант замены трансформаторов 10 МВА на трансформаторы 16 МВА является достаточным и технически обоснованным вариантом. Поэтому на подстанции «Артемовская» принимаются к установке трансформаторы марки ТДН 16000/110/10 кВ.
Определены компоновочные решения при реконструкции подстанции «Артемовская». Рассмотренные технические мероприятия по реконструкции подстанции предусматриваются в рамках существующего земельного участка.
Определено, что установка новых силовых трансформаторов и оборудования ОРУ-110 кВ предусматривается на местах оборудования, установленного в настоящее время, с поочередной посекционной заменой, в два этапа (пусковых комплекса).
Первый пусковой комплекс предусматривает замену трансформатора Т2, оборудования 110 кВ ячейки трансформатора Т2 и оборудования 10 кВ 2 с.ш. 10 кВ с установкой новых ячеек 10 кВ.
трансформатора Т1, оборудования 110 кВ ячейки Т1 и оборудование 10 кВ 1 с.ш. 10 кВ с установкой новых ячеек 10 кВ.
В рамках выполнения четвертого раздела выпускной квалификационной работы получены расчетные значения трехфазных ТКЗ на подстанции «Артемовская» с учетом замены силовых трансформаторов с ТДН- 10000/110/10 на трансформаторы ТДН-16000/110/10. В качестве расчетных точек для определения значений токов короткого замыкания взяты точки на вводе в силовые трансформаторы Т1 и Т2 (точки К1 и К2), а также точки на шинах 10 кВ подстанции (точки К3 и К4). Для расчета токов короткого замыкания использовался ПК EnergyCS, который позволяет проводить моделирование расчета ТКЗ по установленным методикам, а также позволяет определять значения ТКЗ с учетом регулирования напряжения на трансформаторе с помощью устройства РПН.
Определены трехфазные токи короткого замыкания и токи нулевой последовательности для несимметричного ТКЗ. Данные расчетные значения необходимы для выбора и проверки оборудования подстанции «Артемовская» после реконструкции
Определены значения емкостных расчеты токов короткого замыкания в распределительной сети района питания подстанции «Артемовская». Для компенсации емкостных токов на землю выбраны дугогасящие реакторы типа РДМР-485/10-У1 взамен установленных на подстанции в настоящее время реакторов РУОМ-480/10 и ФМЗО-500/11.
Для защиты силовых трансформаторов марки ТДН-16000/110/10 устанавливаемых при реконструкции на подстанции «Артемовская» к установке приняты интеллектуальные цифровые блоки защиты марки БМРЗ- 153(163)-Е-УЗТ-61, производства ООО «НТЦ «Мехатроника».
Для использования на подстанции выбранных блоков выполнен расчет уставок основных защит силового трансформатора марки ТДН-16000/110/10. Полученные в результате расчета уставки релейной защиты справедливы для трансформаторов Т1 и Т2 подстанции «Артемовская» после реконструкции. Расчет значений уставок основных защит силового трансформатора марки ТДН-16000/110/10 выполнен на основании значений токов короткого замыкания, полученных в результате моделирования в ПК EnergySC в четвертом разделе выпускной квалификационной работы.
Выполнен подробный расчет уставок основных защит трансформатора ТДН-16000/110 кВ уставка срабатывания токовой отсечки, уставка максимальной токовой защиты, уставки защиты от перегрузки, уставки дифференциальной защиты.
Для защиты оборудования подстанции от импульсных внутренних и внешних перенапряжений принято установить ограничители перенапряжений нелинейные. Выполнен выбор ограничителей перенапряжений нелинейных по величине: длительно прикладываемого напряжения, защитному уровню ОПН при коммутационных перенапряжения, защитному уровню ОПН при внешних грозовых перенапряжениях, по условиям обеспечения ОПН
взрывобезопасности.
В результате выбора ограничителей перенапряжений нелинейных составлена итоговая ведомость используемых на подстанции «Артемовская» ОПН для ОРУ 110 кВ и ЗРУ 10 кВ. Также все используемые в реконструкции ограничители перенапряжений нелинейные распределены по этапам проведения работ по реконструкции подстанции «Артемовская».
Для защиты оборудования от прямых ударов молнии, а также для обеспечения требуемого уровня электромагнитной совместимости пределен перечень мероприятий, обеспечивающих как электромагнитную совместимость, так и защите территории и оборудования подстанции «Артемовская» от прямых ударов молнии.
Представлена трехмерная модель системы заземления подстанции «Артемовская», на которой также отмечены молниеприемники и точки соединения молниеприемников с заземляющим устройством.
Для выполнения этапа реконструкции системы заземления и молниезащиты представлено подробное описание этапов монтажа спроектированного заземляющего устройства подстанции «Артемовская». Этапы монтажа заземляющего устройства скоррелированы с этапами монтажа оборудования ОРУ и ЗРУ подстанции. Описаны рекомендации по проведению монтажных работ при установке заземляющего устройства подстанции «Артемовская».
В результате выполнения выпускной квалификационной работы разработаны проектные решения по реконструкции подстанции «Артемовская» 110/10 кВ с повышением установленной мощности и использованием на подстанции современных цифровых блоков защиты силовых трансформаторов российского производства. При проведении расчетов в выпускной квалификационной работе использовались действующие нормативно-технические рекомендации по выбору и проверке оборудования. Также для расчетов использовались современные специализированные программные продукт по расчету токов короткого замыкания и расчету системы заземления и молниезащиты подстанции «Артемовская» 110/10 кВ.
Представлена характеристика оборудования, установленного на подстанции, в частности на ОРУ 110 и в РУ 10 кВ. Определены типовые схемы, по которым выполнена компоновка распределительных устройств 110 кВ и 10 кВ подстанции «Артемовская».
Установлено, что на подстанции вы эксплуатации находятся два трансформатора маки ТДН и мощностью 10 МВА каждый. Также на подстанции установлены выключатели марки ВМТ-110 Б на стороне 110 кВ и выключатели ВМПЭ-10 на стороне 10 кВ.
Питание собственных нужд подстанции осуществляется от двух трансформаторов ТМГ-63/10/0,4 кВ. Определено, что на подстанции установлены дугогасящие реакторы для компенсации емкостных токов короткого замыкания на землю.
Определены направления проведения работ на подстанции «Артемовская». Определены требования и состав вопросов, которые являются обязательными к рассмотрению в рамках разработки выпускной квалификационной работы.
Выполнена оценка текущей загрузки подстанции «Артемовская». Оценка текущей загрузки выполнена на основании значений полной мощности, полученной в дни контрольных замеров. Установлено, что в период с 2019 по 2023 года на подстанции «Артемовская» максимальное значение полной мощности составило 12,15 МВА. Для данного контрольного дня
замера представлен суточный график мощности, а также данные по суточным изменениям активной, реактивной и полной мощностей.
Определены перспективные нагрузки подстанции «Артемовская» и коэффициенты набора каждого типа нагрузки. Это позволило определить величину перспективной мощности подстанции 110/10 кВ «Артемовская» ^"iiepcn = 16,65 (МВА). Пол учено значение длительно допустимой перегрузки подстанции «Артемовская» для режима перспективной загрузки. С учетом коэффициента допустимой длительной перегрузки трансформаторов, принятого равным КДДПТ = 1,199 на основании значения среднесуточной температуры значение длительно допустимой перегрузки в перспективном режиме, составило ^ддП.персп. = 19,963 (МВА). По величине коэффициента загрузки трансформатора подстанции «Артемовская» в режиме перспективной загрузки Кзагр.ПАР = 0,83 установлено, что предложенный в разделе 1 выпускной квалификационно работы вариант замены трансформаторов 10 МВА на трансформаторы 16 МВА является достаточным и технически обоснованным вариантом. Поэтому на подстанции «Артемовская» принимаются к установке трансформаторы марки ТДН 16000/110/10 кВ.
Определены компоновочные решения при реконструкции подстанции «Артемовская». Рассмотренные технические мероприятия по реконструкции подстанции предусматриваются в рамках существующего земельного участка.
Определено, что установка новых силовых трансформаторов и оборудования ОРУ-110 кВ предусматривается на местах оборудования, установленного в настоящее время, с поочередной посекционной заменой, в два этапа (пусковых комплекса).
Первый пусковой комплекс предусматривает замену трансформатора Т2, оборудования 110 кВ ячейки трансформатора Т2 и оборудования 10 кВ 2 с.ш. 10 кВ с установкой новых ячеек 10 кВ.
трансформатора Т1, оборудования 110 кВ ячейки Т1 и оборудование 10 кВ 1 с.ш. 10 кВ с установкой новых ячеек 10 кВ.
В рамках выполнения четвертого раздела выпускной квалификационной работы получены расчетные значения трехфазных ТКЗ на подстанции «Артемовская» с учетом замены силовых трансформаторов с ТДН- 10000/110/10 на трансформаторы ТДН-16000/110/10. В качестве расчетных точек для определения значений токов короткого замыкания взяты точки на вводе в силовые трансформаторы Т1 и Т2 (точки К1 и К2), а также точки на шинах 10 кВ подстанции (точки К3 и К4). Для расчета токов короткого замыкания использовался ПК EnergyCS, который позволяет проводить моделирование расчета ТКЗ по установленным методикам, а также позволяет определять значения ТКЗ с учетом регулирования напряжения на трансформаторе с помощью устройства РПН.
Определены трехфазные токи короткого замыкания и токи нулевой последовательности для несимметричного ТКЗ. Данные расчетные значения необходимы для выбора и проверки оборудования подстанции «Артемовская» после реконструкции
Определены значения емкостных расчеты токов короткого замыкания в распределительной сети района питания подстанции «Артемовская». Для компенсации емкостных токов на землю выбраны дугогасящие реакторы типа РДМР-485/10-У1 взамен установленных на подстанции в настоящее время реакторов РУОМ-480/10 и ФМЗО-500/11.
Для защиты силовых трансформаторов марки ТДН-16000/110/10 устанавливаемых при реконструкции на подстанции «Артемовская» к установке приняты интеллектуальные цифровые блоки защиты марки БМРЗ- 153(163)-Е-УЗТ-61, производства ООО «НТЦ «Мехатроника».
Для использования на подстанции выбранных блоков выполнен расчет уставок основных защит силового трансформатора марки ТДН-16000/110/10. Полученные в результате расчета уставки релейной защиты справедливы для трансформаторов Т1 и Т2 подстанции «Артемовская» после реконструкции. Расчет значений уставок основных защит силового трансформатора марки ТДН-16000/110/10 выполнен на основании значений токов короткого замыкания, полученных в результате моделирования в ПК EnergySC в четвертом разделе выпускной квалификационной работы.
Выполнен подробный расчет уставок основных защит трансформатора ТДН-16000/110 кВ уставка срабатывания токовой отсечки, уставка максимальной токовой защиты, уставки защиты от перегрузки, уставки дифференциальной защиты.
Для защиты оборудования подстанции от импульсных внутренних и внешних перенапряжений принято установить ограничители перенапряжений нелинейные. Выполнен выбор ограничителей перенапряжений нелинейных по величине: длительно прикладываемого напряжения, защитному уровню ОПН при коммутационных перенапряжения, защитному уровню ОПН при внешних грозовых перенапряжениях, по условиям обеспечения ОПН
взрывобезопасности.
В результате выбора ограничителей перенапряжений нелинейных составлена итоговая ведомость используемых на подстанции «Артемовская» ОПН для ОРУ 110 кВ и ЗРУ 10 кВ. Также все используемые в реконструкции ограничители перенапряжений нелинейные распределены по этапам проведения работ по реконструкции подстанции «Артемовская».
Для защиты оборудования от прямых ударов молнии, а также для обеспечения требуемого уровня электромагнитной совместимости пределен перечень мероприятий, обеспечивающих как электромагнитную совместимость, так и защите территории и оборудования подстанции «Артемовская» от прямых ударов молнии.
Представлена трехмерная модель системы заземления подстанции «Артемовская», на которой также отмечены молниеприемники и точки соединения молниеприемников с заземляющим устройством.
Для выполнения этапа реконструкции системы заземления и молниезащиты представлено подробное описание этапов монтажа спроектированного заземляющего устройства подстанции «Артемовская». Этапы монтажа заземляющего устройства скоррелированы с этапами монтажа оборудования ОРУ и ЗРУ подстанции. Описаны рекомендации по проведению монтажных работ при установке заземляющего устройства подстанции «Артемовская».
В результате выполнения выпускной квалификационной работы разработаны проектные решения по реконструкции подстанции «Артемовская» 110/10 кВ с повышением установленной мощности и использованием на подстанции современных цифровых блоков защиты силовых трансформаторов российского производства. При проведении расчетов в выпускной квалификационной работе использовались действующие нормативно-технические рекомендации по выбору и проверке оборудования. Также для расчетов использовались современные специализированные программные продукт по расчету токов короткого замыкания и расчету системы заземления и молниезащиты подстанции «Артемовская» 110/10 кВ.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.