📄Работа №217909
Тема: Проектирование электрической части ПС «Самашки»
Характеристики работы
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
Электроэнергетика
Объем:
71 листов
Год:
2025
Просмотров:
0
4325
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
Введение 4
1 Описание объекта проектирования 6
2 Выбор схемных решений, расчёт электрических нагрузок и выбор силовых
трансформаторов 12
2.1 Выбор схемных решений 12
2.2 Расчет электрических нагрузок 18
2.3 Выбор и проверка силовых трансформаторов подстанции 22
3 Расчёт токов короткого замыкания на подстанции 28
4 Выбор электрических аппаратов и проводников электрической схемы подстанции 36
4.1 Выбор электрических аппаратов и проводников на стороне 110 кВ подстанции 36
4.2 Выбор электрических аппаратов и проводников на стороне 10 кВ подстанции 42
5 Собственные нужды и система заземления подстанции 48
5.1 Расчёт системы собственных нужд подстанции 48
5.2 Расчёт системы заземления подстанции 53
6 Релейная защита и автоматика элементов подстанции 60
Заключение 65
Список используемых источников 70
1 Описание объекта проектирования 6
2 Выбор схемных решений, расчёт электрических нагрузок и выбор силовых
трансформаторов 12
2.1 Выбор схемных решений 12
2.2 Расчет электрических нагрузок 18
2.3 Выбор и проверка силовых трансформаторов подстанции 22
3 Расчёт токов короткого замыкания на подстанции 28
4 Выбор электрических аппаратов и проводников электрической схемы подстанции 36
4.1 Выбор электрических аппаратов и проводников на стороне 110 кВ подстанции 36
4.2 Выбор электрических аппаратов и проводников на стороне 10 кВ подстанции 42
5 Собственные нужды и система заземления подстанции 48
5.1 Расчёт системы собственных нужд подстанции 48
5.2 Расчёт системы заземления подстанции 53
6 Релейная защита и автоматика элементов подстанции 60
Заключение 65
Список используемых источников 70
📖 Введение
Вопросы проектирования электрической части понизительных трансформаторных подстанций энергосистемы занимают особое место в развитии современной электроэнергетики Российской Федерации.
На сегодняшний день значительная часть существующего оборудования распределительных и питающих сетей находится в эксплуатации свыше нормативного срока и характеризуется повышенной степенью физического и морального износа, что снижает их надёжность, экономичность и эффективность работы.
В связи с этим, особое значение приобретает проектирование новых объектов и реконструкция существующих понизительных подстанций с применением современных технических решений, новых материалов и оборудования, которые соответствуют актуальным требованиям нормативных документов, стандартов и рекомендаций в области энергетики.
Высокие темпы развития региональных энергосистем, рост нагрузки со стороны промышленных, коммунальных и бытовых потребителей предъявляют повышенные требования к качеству, надёжности и устойчивости функционирования понизительных подстанций. Особое внимание уделяется надёжности электроснабжения потребителей второй категории, которым необходимо обеспечивать электроэнергию в объёме, достаточном для нормального производственного процесса с минимальными перерывами. В связи с этим важнейшим этапом при проектировании электрических схем подстанций является оптимальный выбор схемы и силового оборудования, обеспечивающих высокие показатели надёжности, экономичности и эксплуатационной безопасности в условиях современной эксплуатации.
Основной целью данной работы является повышение надёжности и пропускной способности региональной энергосистемы путём ввода в эксплуатацию «электрической части понизительной подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», обеспечивающей качественное и надёжное электроснабжение потребителей» [16] второй категории надёжности с помощью рациональных схемных решений, а также силовых трансформаторов с расщеплённой обмоткой марки ТРДН-25000/110. «Объектом исследования является электрическая часть подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», обеспечивающая электроснабжение потребителей» [16] на номинальном напряжении 10 кВ.
Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки качественных проектов и ввода в эксплуатацию рациональных технических решений, направленных на обеспечение пропускной способности и увеличение нагрузочной способности энергосистемы. Практическая ценность работы заключается в том, что результаты, полученные в ходе проектирования новой подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», позволят повысить надёжность и безопасность электроснабжения промышленных, бытовых и коммунальных потребителей, существенно снизить эксплуатационные расходы и потери электроэнергии, а также создать условия для дальнейшего развития инфраструктуры энергосистемы региона, учитывая перспективы роста электропотребления [19].
В рамках выполнения работы, поставлены следующие основные задачи, которые требуют решения в процессе выполнения исследований:
- подробное описание объекта проектирования;
- оптимальный выбор схемы подстанции;
- расчёт электрических нагрузок и токов короткого замыкания;
- обоснованный выбор силовых трансформаторов, электрических аппаратов, проводников;
- проектирование системы собственных нужд и системы заземления;
- разработка современной эффективной системы релейной защиты и автоматики.
Методологической основой исследования является комплексный подход, включающий анализ нормативных и технических документов, расчётно-аналитические и экспериментально-расчётные методы.
На сегодняшний день значительная часть существующего оборудования распределительных и питающих сетей находится в эксплуатации свыше нормативного срока и характеризуется повышенной степенью физического и морального износа, что снижает их надёжность, экономичность и эффективность работы.
В связи с этим, особое значение приобретает проектирование новых объектов и реконструкция существующих понизительных подстанций с применением современных технических решений, новых материалов и оборудования, которые соответствуют актуальным требованиям нормативных документов, стандартов и рекомендаций в области энергетики.
Высокие темпы развития региональных энергосистем, рост нагрузки со стороны промышленных, коммунальных и бытовых потребителей предъявляют повышенные требования к качеству, надёжности и устойчивости функционирования понизительных подстанций. Особое внимание уделяется надёжности электроснабжения потребителей второй категории, которым необходимо обеспечивать электроэнергию в объёме, достаточном для нормального производственного процесса с минимальными перерывами. В связи с этим важнейшим этапом при проектировании электрических схем подстанций является оптимальный выбор схемы и силового оборудования, обеспечивающих высокие показатели надёжности, экономичности и эксплуатационной безопасности в условиях современной эксплуатации.
Основной целью данной работы является повышение надёжности и пропускной способности региональной энергосистемы путём ввода в эксплуатацию «электрической части понизительной подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», обеспечивающей качественное и надёжное электроснабжение потребителей» [16] второй категории надёжности с помощью рациональных схемных решений, а также силовых трансформаторов с расщеплённой обмоткой марки ТРДН-25000/110. «Объектом исследования является электрическая часть подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», обеспечивающая электроснабжение потребителей» [16] на номинальном напряжении 10 кВ.
Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки качественных проектов и ввода в эксплуатацию рациональных технических решений, направленных на обеспечение пропускной способности и увеличение нагрузочной способности энергосистемы. Практическая ценность работы заключается в том, что результаты, полученные в ходе проектирования новой подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», позволят повысить надёжность и безопасность электроснабжения промышленных, бытовых и коммунальных потребителей, существенно снизить эксплуатационные расходы и потери электроэнергии, а также создать условия для дальнейшего развития инфраструктуры энергосистемы региона, учитывая перспективы роста электропотребления [19].
В рамках выполнения работы, поставлены следующие основные задачи, которые требуют решения в процессе выполнения исследований:
- подробное описание объекта проектирования;
- оптимальный выбор схемы подстанции;
- расчёт электрических нагрузок и токов короткого замыкания;
- обоснованный выбор силовых трансформаторов, электрических аппаратов, проводников;
- проектирование системы собственных нужд и системы заземления;
- разработка современной эффективной системы релейной защиты и автоматики.
Методологической основой исследования является комплексный подход, включающий анализ нормативных и технических документов, расчётно-аналитические и экспериментально-расчётные методы.
✅ Заключение
В работе разработан, предложен и обоснован комплекс мероприятий по проектированию электрической части понизительной подстанции энергосистемы 110/10/10 кВ «Самашки», обеспечивающей качественное и надёжное электроснабжение потребителей второй категории надёжности с помощью рациональных схемных решений, а также силовых трансформаторов с расщеплённой обмоткой марки ТРДН-25000/110.
Согласно техническим данным энергосистемы, питание проектируемой подстанции осуществляется двумя линиями от энергосистемы на напряжении 110 кВ.
Питающая сеть 110 кВ, к которой будет подключена подстанция, образует единый комплекс высоковольтных линий, связывающих региональные и межрегиональные центры нагрузок рассматриваемого в работе региона.
Исходные данные к выполнению работы, следующие:
- на подстанции применяются силовые трансформаторы с расщеплённой обмоткой низшего напряжения марки ТРДН- 25000/110;
- электрическая схема подстанции - концевая (тупиковая);
- от подстанции получают питание электроприемники 2 категории надёжности.
Согласно исходным данным на проектирование, рассматриваемая подстанция питает промышленные, бытовые и коммунальные потребители региона.
Установлено, что суммарная нагрузка проектируемой подстанции равна 40000 кВА.
Основываясь на исходных данных на выполнение работы, которые предусматривают установку на подстанции силовых трансформаторов с расщеплённой обмоткой низшего напряжения марки ТРДН-25000/110, а также учитывая то, что подстанция по месту расположения в энергосистеме - концевая (тупиковая) и от неё получают питание электроприемники 2 категории надёжности, в работе приняты следующие основные схемные решения:
- число силовых трансформаторов указанной марки принимается равным двум единицам;
- питание подстанции 110/10/10 кВ «Самашки» осуществляется от двух независимых источников воздушными линиями напряжением 110 кВ;
- РУ-110 кВ подстанции выполняется открытым (ОРУ-110 кВ) с применением схемы 110-4Н «Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии»;
- РУ-10 кВ предназначено для приема электроэнергии пониженного напряжения от силовых трансформаторов подстанции, с последующим распределения электроэнергии среди потребителей на уровне напряжения 10 кВ. В этом устройстве, выполненном в виде закрытого распределительного устройства (ЗРУ), использует комплектные ячейки внутренней установки типа КРУ и применятся схема «Две секционированные системы сборных шин» с распределением по 4 линии потребителей на каждую систему сборных шин.
Получены расчёты электрических нагрузок на подстанции 110/10/10 кВ «Самашки»:
- отдельных присоединений потребителей;
- секций сборных шин 10 кВ;
- силовых трансформаторов;
- всей подстанции.
В результате проведения анализа установлено, что выбранные к установке на подстанции 110/10/10 кВ «Самашки» работе силовые трансформаторы с расщеплённой обмоткой марки ТРДН-25 МВА полностью удовлетворяют всем предъявляемым нормативным требованиям как по допустимой нагрузке в обычных режимах эксплуатации, так и по способности кратковременного выдерживания перегрузок в послеаварийных режимах.
Таким образом, принятые в работе силовые трансформаторы не только обеспечивают необходимый запас по мощности, но и способствуют повышению эксплуатационной надёжности подстанции и улучшению качества электроснабжения региона, отвечая современным техническим требованиям и стандартам, а также создавая значительные предпосылки для дальнейшего развития энергетической системы.
На стороне 110 кВ подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», выбрано и проверено следующее современное оборудование открытой установки:
- современные элегазовые выключатели марки ВЭБ-11011-40/2500 УХЛ1;
- современные разъединители РН-СЭЩ-110/1000 УХЛ1;
- трансформаторы напряжения марки ЗНОГ-110/УХЛ1
- ограничители перенапряжения марки ОПНп-110/800/146-10-111-УХЛ1
- встроенные в выключатели трансформаторы тока марки ТВТ-110-I.
На питающей линии напряжением 110 кВ подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», обусловлено применение сечения проводника марки АС-120/19 с 1доп = 390 А.
На основании проведённых расчётов установлено, что все выбранные аппараты и проводники на стороне 110 кВ подстанции «Самашки» обеспечивают выполнение нормативных требований по надёжности, безопасности, энергоэффективности, а также обладают достаточным запасом по термической и электродинамической стойкости при расчётных токах короткого замыкания.
Применение данных решений позволит существенно повысить уровень технического состояния системы электроснабжения объекта, обеспечить стабильность энергоснабжения потребителей второй категории надёжности и снизить эксплуатационные затраты на обслуживание оборудования в долгосрочной перспективе.
Для компоновки КРУ с выбранными ячейками марки К-204ЭП на стороне 10 кВ подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», выбрано и проверено следующее современное оборудование:
- современные вакуумные выключатели марки ВВ-СВЭЛ-10/2500-У2;
- современные разработки трансформаторов тока марки ТОЛ-СЭЩ-10- 21;
- современные разработки трансформаторов напряжения марки ЗНОЛ- СЭЩ-10;
- современные ограничители перенапряжения марки ОПН-П- 10/12,7/10/1,1.
Для канализации электроэнергии на стороне 10 кВ подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», с целью качественного питания потребителей, на всех отходящих линиях выбраны по два силовых кабеля марки АСБ-10 (3^120).
В результате проведённого выбора и анализа электрических аппаратов и комплектующих для РУ-10 кВ подстанции «Самашки» установлено, что предложенные решения соответствуют современным нормативным требованиям, обеспечивают необходимые показатели надёжности и безопасности, способствуют повышению энергоэффективности эксплуатации объекта и являются оптимальными с точки зрения технических и экономических характеристик.
В результате проведения расчётов установлено, что ТСН марки ТСЛ- 63/10 отвечают всем условиям выбора и проверок на нагрузочную способность. Таким образом, окончательно приняты к установке два ТСН указанной марки.
Кроме того, показано, что данные трансформаторы отличаются повышенной надёжностью, безопасностью и удобством технического обслуживания, так как выполнены по специальной технологии в герметичном исполнении без применения расширительного бака и имеют высокий КПД.
В качестве РУ-0,4 кВ системы СН выбрано комплектное низковольтное распределительное устройство с секционированием и АВР, выполненное в виде комплектных распределительных шкафов серии ЩО-70.
На основании проведённых расчётов установлено, что оптимальным решением для обеспечения нормативного сопротивления контура заземления на подстанции 110/10/10 кВ «Самашки» является применение 64 вертикальных электродов.
Указанное количество электродов, соединённых в форме замкнутой сетки без разрывов цепи, позволяет добиться необходимого уровня электробезопасности, гарантируя безопасные условия эксплуатации оборудования и защиту персонала подстанции.
Для обеспечения надёжной защиты и управления оборудованием понизительной подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», выбраны современные микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики серии SEPAM 1000+ серии 20 компании Schneider Electric:
- для защиты силовых трансформаторов 110/10/10 кВ - устройство Sepam1000+T20;
- для защиты питающих линий 110 кВ и отходящих линий 10 кВ - устройство Sepam1000+S20.
Таким образом, внедрение полученных в работе результатов позволит создать рациональную и надёжную электрическую схему подстанции 110/10/10 кВ «Самашки».
Согласно техническим данным энергосистемы, питание проектируемой подстанции осуществляется двумя линиями от энергосистемы на напряжении 110 кВ.
Питающая сеть 110 кВ, к которой будет подключена подстанция, образует единый комплекс высоковольтных линий, связывающих региональные и межрегиональные центры нагрузок рассматриваемого в работе региона.
Исходные данные к выполнению работы, следующие:
- на подстанции применяются силовые трансформаторы с расщеплённой обмоткой низшего напряжения марки ТРДН- 25000/110;
- электрическая схема подстанции - концевая (тупиковая);
- от подстанции получают питание электроприемники 2 категории надёжности.
Согласно исходным данным на проектирование, рассматриваемая подстанция питает промышленные, бытовые и коммунальные потребители региона.
Установлено, что суммарная нагрузка проектируемой подстанции равна 40000 кВА.
Основываясь на исходных данных на выполнение работы, которые предусматривают установку на подстанции силовых трансформаторов с расщеплённой обмоткой низшего напряжения марки ТРДН-25000/110, а также учитывая то, что подстанция по месту расположения в энергосистеме - концевая (тупиковая) и от неё получают питание электроприемники 2 категории надёжности, в работе приняты следующие основные схемные решения:
- число силовых трансформаторов указанной марки принимается равным двум единицам;
- питание подстанции 110/10/10 кВ «Самашки» осуществляется от двух независимых источников воздушными линиями напряжением 110 кВ;
- РУ-110 кВ подстанции выполняется открытым (ОРУ-110 кВ) с применением схемы 110-4Н «Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии»;
- РУ-10 кВ предназначено для приема электроэнергии пониженного напряжения от силовых трансформаторов подстанции, с последующим распределения электроэнергии среди потребителей на уровне напряжения 10 кВ. В этом устройстве, выполненном в виде закрытого распределительного устройства (ЗРУ), использует комплектные ячейки внутренней установки типа КРУ и применятся схема «Две секционированные системы сборных шин» с распределением по 4 линии потребителей на каждую систему сборных шин.
Получены расчёты электрических нагрузок на подстанции 110/10/10 кВ «Самашки»:
- отдельных присоединений потребителей;
- секций сборных шин 10 кВ;
- силовых трансформаторов;
- всей подстанции.
В результате проведения анализа установлено, что выбранные к установке на подстанции 110/10/10 кВ «Самашки» работе силовые трансформаторы с расщеплённой обмоткой марки ТРДН-25 МВА полностью удовлетворяют всем предъявляемым нормативным требованиям как по допустимой нагрузке в обычных режимах эксплуатации, так и по способности кратковременного выдерживания перегрузок в послеаварийных режимах.
Таким образом, принятые в работе силовые трансформаторы не только обеспечивают необходимый запас по мощности, но и способствуют повышению эксплуатационной надёжности подстанции и улучшению качества электроснабжения региона, отвечая современным техническим требованиям и стандартам, а также создавая значительные предпосылки для дальнейшего развития энергетической системы.
На стороне 110 кВ подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», выбрано и проверено следующее современное оборудование открытой установки:
- современные элегазовые выключатели марки ВЭБ-11011-40/2500 УХЛ1;
- современные разъединители РН-СЭЩ-110/1000 УХЛ1;
- трансформаторы напряжения марки ЗНОГ-110/УХЛ1
- ограничители перенапряжения марки ОПНп-110/800/146-10-111-УХЛ1
- встроенные в выключатели трансформаторы тока марки ТВТ-110-I.
На питающей линии напряжением 110 кВ подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», обусловлено применение сечения проводника марки АС-120/19 с 1доп = 390 А.
На основании проведённых расчётов установлено, что все выбранные аппараты и проводники на стороне 110 кВ подстанции «Самашки» обеспечивают выполнение нормативных требований по надёжности, безопасности, энергоэффективности, а также обладают достаточным запасом по термической и электродинамической стойкости при расчётных токах короткого замыкания.
Применение данных решений позволит существенно повысить уровень технического состояния системы электроснабжения объекта, обеспечить стабильность энергоснабжения потребителей второй категории надёжности и снизить эксплуатационные затраты на обслуживание оборудования в долгосрочной перспективе.
Для компоновки КРУ с выбранными ячейками марки К-204ЭП на стороне 10 кВ подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», выбрано и проверено следующее современное оборудование:
- современные вакуумные выключатели марки ВВ-СВЭЛ-10/2500-У2;
- современные разработки трансформаторов тока марки ТОЛ-СЭЩ-10- 21;
- современные разработки трансформаторов напряжения марки ЗНОЛ- СЭЩ-10;
- современные ограничители перенапряжения марки ОПН-П- 10/12,7/10/1,1.
Для канализации электроэнергии на стороне 10 кВ подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», с целью качественного питания потребителей, на всех отходящих линиях выбраны по два силовых кабеля марки АСБ-10 (3^120).
В результате проведённого выбора и анализа электрических аппаратов и комплектующих для РУ-10 кВ подстанции «Самашки» установлено, что предложенные решения соответствуют современным нормативным требованиям, обеспечивают необходимые показатели надёжности и безопасности, способствуют повышению энергоэффективности эксплуатации объекта и являются оптимальными с точки зрения технических и экономических характеристик.
В результате проведения расчётов установлено, что ТСН марки ТСЛ- 63/10 отвечают всем условиям выбора и проверок на нагрузочную способность. Таким образом, окончательно приняты к установке два ТСН указанной марки.
Кроме того, показано, что данные трансформаторы отличаются повышенной надёжностью, безопасностью и удобством технического обслуживания, так как выполнены по специальной технологии в герметичном исполнении без применения расширительного бака и имеют высокий КПД.
В качестве РУ-0,4 кВ системы СН выбрано комплектное низковольтное распределительное устройство с секционированием и АВР, выполненное в виде комплектных распределительных шкафов серии ЩО-70.
На основании проведённых расчётов установлено, что оптимальным решением для обеспечения нормативного сопротивления контура заземления на подстанции 110/10/10 кВ «Самашки» является применение 64 вертикальных электродов.
Указанное количество электродов, соединённых в форме замкнутой сетки без разрывов цепи, позволяет добиться необходимого уровня электробезопасности, гарантируя безопасные условия эксплуатации оборудования и защиту персонала подстанции.
Для обеспечения надёжной защиты и управления оборудованием понизительной подстанции 110/10/10 кВ «Самашки», выбраны современные микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики серии SEPAM 1000+ серии 20 компании Schneider Electric:
- для защиты силовых трансформаторов 110/10/10 кВ - устройство Sepam1000+T20;
- для защиты питающих линий 110 кВ и отходящих линий 10 кВ - устройство Sepam1000+S20.
Таким образом, внедрение полученных в работе результатов позволит создать рациональную и надёжную электрическую схему подстанции 110/10/10 кВ «Самашки».
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.
Электротехника