Реконструкция электроснабжения распределительной подстанции района «Замелекесье» г.Наб.Челны
|
Введение
Раздел 1. Аналитический обзор
1.1 Краткая характеристика существующей системы электроснабжения
микрорайона 10
1.2 Задачи реконструкции РП
Раздел 2. Конструкторская часть
2.1 Расчет электрических нагрузок микрорайона
2.2 Расчет распределительной сети 10 кВ
2.3 Расчет мощности трансформаторов собственных нужд
2.4 Описание схемы электроснабжения РП-24 после реконструкции
Раздел 3. Технологическая часть
3.1 Расчет токов короткого замыкания
3.2 Выбор оборудования в ячейках линий 10 кВ на РП
3.2.1 Выбор разъединителя
3.2.2 Выбор выключателя
3.2.3 Выбор трансформатора тока
3.2.4 Выбор оборудования РП- 10 кВ
3.3 Выбор сборочных шин
3.4 Выбор изоляторов
3.5 Выбор и расчёт защит кабельных линий 10кВ
3.6 Заземление распределительной подстанции РП-24
3.7 Освещение распределительной подстанции РП-24
Раздел 4. Спецвопрос. Система удалённого сбора показаний счетчиков электроэнергии, воды и тепла
Заключение
Список литературы
Раздел 1. Аналитический обзор
1.1 Краткая характеристика существующей системы электроснабжения
микрорайона 10
1.2 Задачи реконструкции РП
Раздел 2. Конструкторская часть
2.1 Расчет электрических нагрузок микрорайона
2.2 Расчет распределительной сети 10 кВ
2.3 Расчет мощности трансформаторов собственных нужд
2.4 Описание схемы электроснабжения РП-24 после реконструкции
Раздел 3. Технологическая часть
3.1 Расчет токов короткого замыкания
3.2 Выбор оборудования в ячейках линий 10 кВ на РП
3.2.1 Выбор разъединителя
3.2.2 Выбор выключателя
3.2.3 Выбор трансформатора тока
3.2.4 Выбор оборудования РП- 10 кВ
3.3 Выбор сборочных шин
3.4 Выбор изоляторов
3.5 Выбор и расчёт защит кабельных линий 10кВ
3.6 Заземление распределительной подстанции РП-24
3.7 Освещение распределительной подстанции РП-24
Раздел 4. Спецвопрос. Система удалённого сбора показаний счетчиков электроэнергии, воды и тепла
Заключение
Список литературы
Уже в прошлом веке с развитием цивилизации электроэнергетика все больше становилась инфраструктурной отраслью, определяя многие стороны существования развитого социума человеческого общества. С особой наглядностью это проявляется в жизни современных городов. Энергопотребление и особенно электропотребление становятся в один ряд с водопотреблением, потреблением воздуха и солнечного света.
За последние годы темпы роста городского населения России существенно возросли. Крупнейшие и крупные города характеризуются высокой плотностью электрических нагрузок — до 20—30 МВА/км2в центральных районах города и большим количеством разнотипных потребителей, расположенных на ограниченной территории. Многие электроприемники относятся к первой категории, причем число таких приемников постоянно растет. К традиционным потребителям первой категории теперь добавились также вычислительные комплексы крупных банков, федеральные организации, крупнейшие магазины и др.
Основные проблемы энергоснабжения городов связаны с живучестью и безопасностью. Под живучестью понимается способность системы энергоснабжения противостоять массовым отключениям потребителей на большой территории и на длительное время. Актуальным является также и безопасность, характеризующаяся экологической, социальной и техногенной защищенностью населения и окружающей среды.
Для России проблема электроснабжения больших городов имеет особую значимость, поскольку часть ее территории находится в суровых климатических зонах. Пиковые нагрузки приходятся на зимний период, когда выживание людей и функционирование промышленных предприятий определяется электро- и теплоснабжением. Следует особо отметить, что и теплоснабжение населенных пунктов также зависит от электроснабжения, поскольку осуществляется от большого количества электрокотельных. Причем котельные на твердом топливе также зависят от снабжения их электричеством. По мнению некоторых специалистов, рассматриваемая проблема до 2030 года может трансформироваться в связи с тем, что в России «...рост душевой обеспеченности жильем и автомобилями, дальнейший прогресс информационных технологий, расширяющих возможность работы на дому, и наличие свободных земель изменит тип расселения людей. Их концентрация в крупных городах сменится коттеджным расселением на больших окрестных территориях с размещением в прежних городах способами точечной застройки преимущественно госучреждений, офисов, компаний, гостиниц, культурных и финансовых организаций. В РФ на основе современных городов-миллионников сложится до десятка таких агломераций. Наряду с этим появятся города с населением 100—200 тыс. чел. в районах размещения новой индустрии, но исчезнут многие старые мелкие города и поселки городского типа (ПГТ)». (1) Следует заметить, что концепция рассредоточенной застройки городов была принята еще в советское время и интенсивно реализуется в новых условиях. Поэтому проблема надежного энергоснабжения современных крупных городов, а также мегаполисов в перспективе требует повышенного внимания. Должны быть разработаны и реализованы специальные меры в области надежности систем их энергоснабжения, которые будут адекватны возможной тяжести последствий от нарушения энергоснабжения систем жизнеобеспечения. Учитывая природно-климатические условия России, достаточное разнообразие регионов в экономическом, социальном и энергетическом плане, такие требования должны быть значительно более жесткими в сравнении с зарубежными, которые к тому же, как показывает практика, имеют существенные изъяны. На стадии планирования допустимых режимов следует принимать во внимание более тяжелые расчетные возмущения (потеря подстанции, электростанции, кабельного коллектора и т.п.).
Распределительные городские сети выполняются на напряжении 10 или 20 кВ. Напряжения 6 и 35 кВ к применению в городских сетях не рекомендуются по технико-экономическим соображениям.
Выбор схемы электроснабжающей сети зависит от конкретных условий: географического положения и размещения селитебной территории города; плотности нагрузок и темпов их роста; количества и характеристик источников питания; исторически сложившейся существующей схемы сети и др. Пропускная способность сети должна обеспечивать перетоки мощности в нормальных и послеаварийных режимах при отключении отдельных элементов сети, то есть должен обеспечиваться как минимум критерий (n — 1). Конфигурация и параметры городских сетей должны выбираться с учетом требований нормативно-технической документации.
Данные требования направлены на предотвращение и оперативную ликвидацию опасных последствий внезапного нарушения электроснабжения основных объектов городской и промышленной инфраструктуры (2, 3):
• систем теплоснабжения, как централизованного, так и децентрализованного, в отопительный период;
• систем водоснабжения и канализации, иных гидротехнических сооружений;
• систем наземного, подземного и воздушного транспорта и систем управления их движением;
• больниц, родильных домов и учреждений дошкольного воспитания и школьного образования;
• систем связи, телевидения и радио;
• зданий высотой более 75 м.
К таким требованиям следует отнести:
• устойчивость объектов электроснабжения от кратковременных (от долей до нескольких секунд) погашений, вызванных работой автоматических и защитных устройств энергосистем;
• обеспечение объектов источниками аварийного электро- и теплоснабжения по нормам технологической и аварийной брони; гарантированное их включение в работу при первой необходимости; оснащение указанных источников топливом в необходимом объеме и квалифицированном обслуживании;
• наличие готовых к работе передвижных электростанций, подстанций и резервных трансформаторов для использования их при крупных нарушениях электроснабжения и в иных чрезвычайных ситуациях. Количество, мощность источников и запасы топлива к ним должны быть в достаточных объемах;
• относительно высотных зданий (небоскребов свыше 20—30 этажей), возможно размещение в цокольных этажах собственных мини-электростанций с соответствующим запасом топлива. Такая практика имеется за рубежом, например, в Токио. Возможно даже рассмотрение атомных источников энергии высокой степени радиационной безопасности;
• оснащенность населения как на рабочих местах, так и в быту индивидуальными источниками освещения, обогрева, приготовления пищи, транспорта, связи, гигиены, защиты. В коттеджах — генерирующие агрегаты мощностью от 10 до 50 кВт с запасами соответствующего топлива.
За последние годы темпы роста городского населения России существенно возросли. Крупнейшие и крупные города характеризуются высокой плотностью электрических нагрузок — до 20—30 МВА/км2в центральных районах города и большим количеством разнотипных потребителей, расположенных на ограниченной территории. Многие электроприемники относятся к первой категории, причем число таких приемников постоянно растет. К традиционным потребителям первой категории теперь добавились также вычислительные комплексы крупных банков, федеральные организации, крупнейшие магазины и др.
Основные проблемы энергоснабжения городов связаны с живучестью и безопасностью. Под живучестью понимается способность системы энергоснабжения противостоять массовым отключениям потребителей на большой территории и на длительное время. Актуальным является также и безопасность, характеризующаяся экологической, социальной и техногенной защищенностью населения и окружающей среды.
Для России проблема электроснабжения больших городов имеет особую значимость, поскольку часть ее территории находится в суровых климатических зонах. Пиковые нагрузки приходятся на зимний период, когда выживание людей и функционирование промышленных предприятий определяется электро- и теплоснабжением. Следует особо отметить, что и теплоснабжение населенных пунктов также зависит от электроснабжения, поскольку осуществляется от большого количества электрокотельных. Причем котельные на твердом топливе также зависят от снабжения их электричеством. По мнению некоторых специалистов, рассматриваемая проблема до 2030 года может трансформироваться в связи с тем, что в России «...рост душевой обеспеченности жильем и автомобилями, дальнейший прогресс информационных технологий, расширяющих возможность работы на дому, и наличие свободных земель изменит тип расселения людей. Их концентрация в крупных городах сменится коттеджным расселением на больших окрестных территориях с размещением в прежних городах способами точечной застройки преимущественно госучреждений, офисов, компаний, гостиниц, культурных и финансовых организаций. В РФ на основе современных городов-миллионников сложится до десятка таких агломераций. Наряду с этим появятся города с населением 100—200 тыс. чел. в районах размещения новой индустрии, но исчезнут многие старые мелкие города и поселки городского типа (ПГТ)». (1) Следует заметить, что концепция рассредоточенной застройки городов была принята еще в советское время и интенсивно реализуется в новых условиях. Поэтому проблема надежного энергоснабжения современных крупных городов, а также мегаполисов в перспективе требует повышенного внимания. Должны быть разработаны и реализованы специальные меры в области надежности систем их энергоснабжения, которые будут адекватны возможной тяжести последствий от нарушения энергоснабжения систем жизнеобеспечения. Учитывая природно-климатические условия России, достаточное разнообразие регионов в экономическом, социальном и энергетическом плане, такие требования должны быть значительно более жесткими в сравнении с зарубежными, которые к тому же, как показывает практика, имеют существенные изъяны. На стадии планирования допустимых режимов следует принимать во внимание более тяжелые расчетные возмущения (потеря подстанции, электростанции, кабельного коллектора и т.п.).
Распределительные городские сети выполняются на напряжении 10 или 20 кВ. Напряжения 6 и 35 кВ к применению в городских сетях не рекомендуются по технико-экономическим соображениям.
Выбор схемы электроснабжающей сети зависит от конкретных условий: географического положения и размещения селитебной территории города; плотности нагрузок и темпов их роста; количества и характеристик источников питания; исторически сложившейся существующей схемы сети и др. Пропускная способность сети должна обеспечивать перетоки мощности в нормальных и послеаварийных режимах при отключении отдельных элементов сети, то есть должен обеспечиваться как минимум критерий (n — 1). Конфигурация и параметры городских сетей должны выбираться с учетом требований нормативно-технической документации.
Данные требования направлены на предотвращение и оперативную ликвидацию опасных последствий внезапного нарушения электроснабжения основных объектов городской и промышленной инфраструктуры (2, 3):
• систем теплоснабжения, как централизованного, так и децентрализованного, в отопительный период;
• систем водоснабжения и канализации, иных гидротехнических сооружений;
• систем наземного, подземного и воздушного транспорта и систем управления их движением;
• больниц, родильных домов и учреждений дошкольного воспитания и школьного образования;
• систем связи, телевидения и радио;
• зданий высотой более 75 м.
К таким требованиям следует отнести:
• устойчивость объектов электроснабжения от кратковременных (от долей до нескольких секунд) погашений, вызванных работой автоматических и защитных устройств энергосистем;
• обеспечение объектов источниками аварийного электро- и теплоснабжения по нормам технологической и аварийной брони; гарантированное их включение в работу при первой необходимости; оснащение указанных источников топливом в необходимом объеме и квалифицированном обслуживании;
• наличие готовых к работе передвижных электростанций, подстанций и резервных трансформаторов для использования их при крупных нарушениях электроснабжения и в иных чрезвычайных ситуациях. Количество, мощность источников и запасы топлива к ним должны быть в достаточных объемах;
• относительно высотных зданий (небоскребов свыше 20—30 этажей), возможно размещение в цокольных этажах собственных мини-электростанций с соответствующим запасом топлива. Такая практика имеется за рубежом, например, в Токио. Возможно даже рассмотрение атомных источников энергии высокой степени радиационной безопасности;
• оснащенность населения как на рабочих местах, так и в быту индивидуальными источниками освещения, обогрева, приготовления пищи, транспорта, связи, гигиены, защиты. В коттеджах — генерирующие агрегаты мощностью от 10 до 50 кВт с запасами соответствующего топлива.
Целью выпускной работы являлось сокращение потерь в распределительных линиях электропередачи, использование в работе современного защитного электрооборудования и повышение надёжности системы электроснабжения.
Для городских распределительных сетей должно применяться преимущественно напряжение 10 кВ. В новых районах застройки напряжение этих сетей следует принимать не ниже 10 кВ независимо от напряжения сети в существующей части города. Перевод существующих сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ следует рассматривать как важнейшую задачу реконструкции городских сетей, чтобы в дальнейшем исключить напряжение 6 кВ из числа стандартных.
Новый район нашего города питается от подстанции «Сидоровка» 110/6 кВ по сети 6 кВ. Район ещё полностью не застроен, есть только несколько домов. Принимаем питающую сеть района 10 кВ и проектируем систему электроснабжения района на перспективу развития. Питание подстанций микрорайона «Замелекесье» обеспечивается по схеме лучевой звезды.
В микрорайоне Замелекесье установлено пять потребительских трансформаторных подстанций, питание которых осуществляется от распределительной подстанции РП-24. Распределительная подстанция получает питание от существующей подстанции «Сидоровка» 110/6 кВ от ячеек 115 и 416 и на подстанции устанавливаем два повышающих трансформатора типа ТМГ мощностью 3 МВА каждый.
Два питающих ввода распределительной подстанции РП-24 выполнены кабелем типа АпвПг-10 (1х500), проложенным в траншее. Рабочая сборочная шина 6 кВ имеет две секции, соединенные автоматом включения резерва АВР. АВР выполнен из двух разъединителей с заземляющими ножами и вакуумного выключателя. Выключатель в нормальном режиме отключен. Питающие вводы и отходящие линии защищены вакуумными выключателями. Для защиты от перенапряжений в линиях установлены нелинейные ограничители перенапряжения ОПН. Для установки измерительных приборов и релейной защиты используются трёхфазные трансформаторы напряжения типа НАМИ и трансформаторы тока.
Все отходящие линии рассчитаны на напряжение 10 кВ, сечения отходящих кабелей 120 мм2, марка кабеля - АпвПг-10.
Распределительное устройство РУ-10 состоит из двух секций рабочей сборочной шины, соединенных АВР. АВР выполнен из двух разъединителей с заземляющими ножами и вакуумного выключателя. Выключатель в нормальном режиме отключен. Распределительное устройство 10 кВ комплектуется ячейками КСО-10-Э1 «Аврора». Вводные шкафы, секционный выключатель и отходящие линии оборудуются вакуумными выключателями ВВ/TEL фирмы Таврида Электрик.
В конструкторской части пояснительной записки рассчитана распределительная сеть района Замелекесье, составлена однолинейная схема электроснабжения распределительной подстанции РП-24 и микрорайона.
В технологической части выполнен расчет токов короткого замыкания и по его результатам выбрано защитное и измерительное электрооборудование. Кроме того, рассчитана релейная защита отходящих линий распределительной подстанции РП-24,её заземление и освещение.
Заземление РП-24 выполнено по контуру 12-ю вертикальными стержнями диаметром 16 мм и горизонтальной полосой 40х4 мм. Общее сопротивление заземления не более 4 Ом.
Освещение распределительной подстанции РП-24 выполнено лампами накаливания мощностью 100 Вт с обеспечением нормированной освещенности 50 лк. Аварийное освещение выполнено светодиодными светильниками LuxON Bell с нормированной освещенностью 2 лк.
В качестве спецвопроса рассматривается внедрение системы удалённого сбора показаний счетчиков электроэнергии, воды и тепла.
Система Дистанционного Контроля и Управления Энергопотреблением основана на передаче показаний счётчиков и сигналов управления по существующим каналам кабельного или мобильного Интернета. С помощью такой системы энергопоставляющие компании могут дистанционно вести контрактные взаимоотношения с абонентами, реализовывать программы управления энергопотреблением абонентов, предоставлять им расширенный пакет услуг.
Для городских распределительных сетей должно применяться преимущественно напряжение 10 кВ. В новых районах застройки напряжение этих сетей следует принимать не ниже 10 кВ независимо от напряжения сети в существующей части города. Перевод существующих сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ следует рассматривать как важнейшую задачу реконструкции городских сетей, чтобы в дальнейшем исключить напряжение 6 кВ из числа стандартных.
Новый район нашего города питается от подстанции «Сидоровка» 110/6 кВ по сети 6 кВ. Район ещё полностью не застроен, есть только несколько домов. Принимаем питающую сеть района 10 кВ и проектируем систему электроснабжения района на перспективу развития. Питание подстанций микрорайона «Замелекесье» обеспечивается по схеме лучевой звезды.
В микрорайоне Замелекесье установлено пять потребительских трансформаторных подстанций, питание которых осуществляется от распределительной подстанции РП-24. Распределительная подстанция получает питание от существующей подстанции «Сидоровка» 110/6 кВ от ячеек 115 и 416 и на подстанции устанавливаем два повышающих трансформатора типа ТМГ мощностью 3 МВА каждый.
Два питающих ввода распределительной подстанции РП-24 выполнены кабелем типа АпвПг-10 (1х500), проложенным в траншее. Рабочая сборочная шина 6 кВ имеет две секции, соединенные автоматом включения резерва АВР. АВР выполнен из двух разъединителей с заземляющими ножами и вакуумного выключателя. Выключатель в нормальном режиме отключен. Питающие вводы и отходящие линии защищены вакуумными выключателями. Для защиты от перенапряжений в линиях установлены нелинейные ограничители перенапряжения ОПН. Для установки измерительных приборов и релейной защиты используются трёхфазные трансформаторы напряжения типа НАМИ и трансформаторы тока.
Все отходящие линии рассчитаны на напряжение 10 кВ, сечения отходящих кабелей 120 мм2, марка кабеля - АпвПг-10.
Распределительное устройство РУ-10 состоит из двух секций рабочей сборочной шины, соединенных АВР. АВР выполнен из двух разъединителей с заземляющими ножами и вакуумного выключателя. Выключатель в нормальном режиме отключен. Распределительное устройство 10 кВ комплектуется ячейками КСО-10-Э1 «Аврора». Вводные шкафы, секционный выключатель и отходящие линии оборудуются вакуумными выключателями ВВ/TEL фирмы Таврида Электрик.
В конструкторской части пояснительной записки рассчитана распределительная сеть района Замелекесье, составлена однолинейная схема электроснабжения распределительной подстанции РП-24 и микрорайона.
В технологической части выполнен расчет токов короткого замыкания и по его результатам выбрано защитное и измерительное электрооборудование. Кроме того, рассчитана релейная защита отходящих линий распределительной подстанции РП-24,её заземление и освещение.
Заземление РП-24 выполнено по контуру 12-ю вертикальными стержнями диаметром 16 мм и горизонтальной полосой 40х4 мм. Общее сопротивление заземления не более 4 Ом.
Освещение распределительной подстанции РП-24 выполнено лампами накаливания мощностью 100 Вт с обеспечением нормированной освещенности 50 лк. Аварийное освещение выполнено светодиодными светильниками LuxON Bell с нормированной освещенностью 2 лк.
В качестве спецвопроса рассматривается внедрение системы удалённого сбора показаний счетчиков электроэнергии, воды и тепла.
Система Дистанционного Контроля и Управления Энергопотреблением основана на передаче показаний счётчиков и сигналов управления по существующим каналам кабельного или мобильного Интернета. С помощью такой системы энергопоставляющие компании могут дистанционно вести контрактные взаимоотношения с абонентами, реализовывать программы управления энергопотреблением абонентов, предоставлять им расширенный пакет услуг.