Введение 4
Раздел 1. Аналитический обзор 10
1.1 Анализ состояния современной энергетики 10
1.2 Анализ деятельности сетевой компании 15
1.3 Объемы обслуживания 18
1.4 Характеристика объекта модернизации ПС 110/6 кВ 20
1.5 Характеристика схемы ПС и её присоединение к питающей
сети 22
Раздел 2. Теоретическая часть 24
2.1 Расчет баланса нагрузок 24
2.2 Выбор мощности силовых трансформаторов 24
2.3 Выбор оборудования для открытого распределительного устройства
ОРУ 110 кВ 27
2.4 Схема первичных соединений на стороне низкого напряжения 36
2.5 Схема электроснабжения собственных нужд подстанции 38
2.6 Выбор трансформаторов собственных нужд 40
2.7 Источники оперативного тока релейной защиты и автоматики ....42
Раздел 3. Экспериментальная часть 46
3.1 Расчет токов короткого замыкания 46
3.2 Расчет и выбор оборудования подстанции 51
3.3 Требования к устройствам релейной защиты и автоматики 58
3.4 Выбор устройств релейной защиты и автоматики для силового
трансформатора 60
3.5 Расчет уставок релейной защиты и автоматики для силового
трансформатора 62
3.6 Расчет уставок релейной защиты и автоматики на стороне НН1 (НН2) (Сириус-2В, ШЭ2607 041) 67
3.7 Выбор уставок МТЗ СВ 6 кВ на базе микропроцессорного терминала
Сириус-2С 68
3.8 Выбор уставок МТЗ вводного В 6 кВ на базе микропроцессорного
терминала Сириус-2С 69
3.9 Анализ защит на электромеханической элементной базе 70
3.10 Анализ защит на микропроцессорной элементной базе 71
3.11 Техническое обслуживание устройств релейной защиты 72
3.12 Подведение итогов сравнения 84
Заключение 86
Список литературы 87
Купить

Электроэнергетика - отрасль энергетики, включающая в себя производство, передачу и сбыт электроэнергии. Электроэнергетика является наиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электрической энергии является практическая одновременность её генерирования и потребления, так как электрический ток распространяется по сетям со скоростью, близкой к скорости света.
Федеральный закон "Об электроэнергетике" даёт следующее определение электроэнергетики: Электроэнергетика - отрасль экономики Российской Федерации, включающая в себя комплекс экономических отношений, возникающих в процессе производства (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии), передачи электрической энергии, оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, сбыта и потребления электрической энергии с использованием производственных и иных имущественных объектов (в том числе входящих в Единую энергетическую систему России), принадлежащих на праве собственности или на ином предусмотренном федеральными законами основании субъектам электроэнергетики или иным лицам. Электроэнергетика является основой функционирования экономики и жизнеобеспечения. [1].
Актуальность. Передача электрической энергии от электрических станций до потребителей осуществляется по электрическим сетям. Электросетевое хозяйство -естественно-монопольный сектор электроэнергетики: потребитель может выбирать, у кого покупать электроэнергию (то есть энергосбытовую компанию), энергосбытовая компания может выбирать среди оптовых поставщиков (производителей электроэнергии), однако сеть, по которой поставляется электроэнергия, как правило, одна, и потребитель технически не может выбирать электросетевую компанию. С технической точки зрения, электрическая сеть представляет собой совокупность линий электропередачи(ЛЭП) и трансформаторов, находящихся на подстанциях.
Линии электропередачи представляют собой металлический проводник, по которому проходит электрический ток. В настоящее время практически повсеместно используется переменный ток.
Электроснабжение в подавляющем большинстве случаев -трёхфазное, поэтому линия электропередачи, как правило, состоит из трёх фаз, каждая из которых может включать в себя несколько проводов. Конструктивно линии электропередачи делятся на воздушные и кабельные. Воздушные линии (ВЛ) подвешены над поверхностью земли на безопасной высоте на специальных сооружениях, называемых опорами. Как правило, провод на воздушной линии не имеет поверхностной изоляции; изоляция имеется в местах крепления к опорам. На воздушных линиях имеются системы грозозащиты. Основным достоинством воздушных линий электропередачи является их относительная дешевизна по сравнению с кабельными. Также гораздо лучше ремонтопригодность (особенно в сравнении с бесколлекторными кабельными линиями): не требуется проводить земляные работы для замены провода, ничем не затруднён визуальный контроль состояния линии. Однако, у воздушных ЛЭП имеется ряд недостатков:
- широкая полоса отчуждения: в окрестности ЛЭП запрещено ставить какие-либо сооружения и сажать деревья; при прохождении линии через лес, деревья по всей ширине полосы отчуждения вырубаются;
- незащищённость от внешнего воздействия, например, падения деревьев на линию и воровства проводов; несмотря на устройства грозозащиты, воздушные линии также страдают от ударов молнии. По причине уязвимости, на одной воздушной линии часто оборудуют две цепи: основную и резервную; эстетическая непривлекательность; это одна из причин практически повсеместного перехода на кабельный способ электропередачи в городской черте.
Кабельные линии (КЛ) проводятся под землёй. Электрические кабели имеют различную конструкцию, однако можно выявить общие элементы. Сердцевиной кабеля являются три токопроводящие жилы (по числу фаз). Кабели имеют как внешнюю, так и междужильную изоляцию. Обычно в качестве изолятора выступает трансформаторное масло в жидком виде, или промасленная бумага. Токопроводящая сердцевина кабеля, как правило, защищается стальной бронёй. С внешней стороны кабель покрывается битумом. Бывают коллекторные и бесколлекторные кабельные линии. В первом случае кабель прокладывается в подземных бетонных каналах —коллекторах. Через определённые промежутки на линии оборудуются выходы на поверхность в виде люков — для удобства проникновения ремонтных бригад в коллектор. Бесколлекторные кабельные линии прокладываются непосредственно в грунте. Бесколлекторные линии существенно дешевле коллекторных при строительстве, однако их эксплуатация более затратна в связи с недоступностью кабеля. Главным достоинством кабельных линий электропередачи (по сравнению с воздушными) является отсутствие широкой полосы отчуждения. При условии достаточно глубокого заложения, различные сооружения (в том числе жилые) могут строиться непосредственно над коллекторной линией. В случае бесколлекторного заложения строительство возможно в непосредственной близости от линии. Кабельные линии не портят своим видом городской пейзаж, они гораздо лучше воздушных защищены от внешнего воздействия. К недостаткам кабельных линий электропередачи можно отнести высокую стоимость строительства и последующей эксплуатации: даже в случае бесколлекторной укладки сметная стоимость погонного метра кабельной линии в разы выше, чем стоимость воздушной линии того же класса напряжения. Кабельные линии менее доступны для визуального наблюдения их состояния (а в случае бесколлекторной укладки — вообще недоступны), что также является существенным эксплуатационным недостатком и требует повышенного внимания к обеспечению защиты для безаварийной работы. [2].
Продолжительная работа электрической сети в аварийном режиме может привести к появлению замыкания на землю в другой точке сети, на участке с более ослабленной изоляцией. Возможны возникновения режимов двухфазного короткого замыкания на землю или двойного замыкания на землю, сопровождающиеся увеличением токов в поврежденных фазах. Для сети с изолированной нейтралью данные режимы являются аварийными, при которых требуются отключения поврежденных линий электропередачи с использованием систем релейной защиты.
Для систем релейной защиты наименее чувствительным из основных видов повреждений является режим двойного замыкания на землю. Данный режим сопровождается повышением токов в поврежденных фазах, однако значение тока ДвЗЗ обычно недостаточно для срабатывания быстродействующих токовых защит от междуфазных повреждений, максимальная токовая защита имеет повышенное время срабатывания на отключение, поэтому вопросы анализа и исследования работы релейной защиты и автоматики являются актуальными.
Целью работы является проведение анализа состояния современной энергетики в целом и исследование работы релейной защиты и автоматики подстанции 110/6 кВ, подлежащей модернизации.
Задачи магистерской диссертации:
1. Разработать методику повышения экономичности систем электроснабжения, путем выбора рациональных режимов работы, снижения потерь электроэнергии, применение современного комплектного оборудования, повышение надежности.
2. Провести расчет токов короткого замыкания, расчет и выбор оборудования подстанции, расчет и выбор уставок основных и резервных защит оборудования 110 кВ и 6 кВ.
3. Провести исследование работы релейной защиты и автоматики
подстанции 110/6 кВ при применении современных микропроцессорных терминалов для защиты подстанционного оборудования взамен электромеханических.
Научная новизна магистерской диссертации заключается в следующем:
1. Произведен анализ, расчет и выбор уставок основных и резервных
защит оборудования 110 кВ и 6 кВ, релейной защиты силового трансформатора: расчет уставок релейной защиты силового
трансформатора ТРДНФ с высокой и низкой стороны.
2. Разработана методика эксплуатации микропроцессорных защит, в комбинации с защитой на электромеханической элементной базе, которые резервирует друг друга.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
1. Произведённый анализ, расчет и выбор уставок основных и резервных защит оборудования 110 кВ и 6 кВ, релейной защиты силового трансформатора может использоваться при модернизации подстанции 110/6 кВ.
2. Разработанную методику эксплуатации микропроцессорных защит, в комбинации с защитой на электромеханической элементной базе можно применять для повышения надежности защиты подстанционного оборудования, а также использовать в учебных целях.
Достоверность результатов подтверждается корректным применением известных теорий и методов, применением сертифицированных методик, пакетов программ, изделий и материалов.
Апробация работы. Основные результаты данной диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Международная научно-практическая конференция «Инновационное развитие современной науки» (г. Уфа, 2017 г.), Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «IX КАМСКИЕ ЧТЕНИЯ» (г. Набережные Челны, 2017 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы (3 работы в материалах конференций).
Структура и объем работы. Магистерская диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 89 страницах машинописного текста, содержит — рисунков и список литературы из 25 источников отечественных и зарубежных авторов.

Купить