Реконструкция подстанции 110/10

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Характеристика потребителей подстанции

2. Данные для реконструкции электрической части подстанции

3. Графики электрических нагрузок подстанции

3.1 Построение графиков нагрузки стороны 10 кВ

3.2 Построение графиков нагрузки стороны 110 кВ

4. Выбор силовых трансформаторов на подстанции

4.1 Выбор мощности трансформаторов

5. Выбор главной схемы подстанции

6. Расчет токов короткого замыкания

6.1 Схема замещения подстанции

6.2 Сопротивления системы

6.3 Расчет токов трехфазного КЗ в точке К

6.4 Расчет токов трехфазного КЗ в точке К

6.5 Расчет токов двухфазного КЗ

6.6 Расчет ударных токов

7. Выбор электрооборудования

7.1 Выбор коммутационной аппаратуры

7.1.1 Выбор выключателей 110 кВ

7.1.2 Выбор разъединителей 110 кВ

7.1.3 Выбор выключателей 10 кВ

7.2 Выбор ошиновки

7.2.1 Выбор ошиновки на стороне высокого напряжения

7.2.2 Выбор ошиновки на стороне низкого напряжения

7.3 Выбор опорных и проходных изоляторов 10 кВ

7.4 Ограничителей перенапряжения (ОПН)

7.5 Выбор КРУ - 10 кВ

7.6 Выбор измерительных трансформаторов тока

7.6.1 Выбор трансформаторов тока на стороне 110 кВ

7.6.2 Выбор трансформаторов тока на стороне 10 кВ

7.7 Выбор трансформаторов напряжения

7.7.1 Выбор ТН на стороне 110 кВ

7.7.2 Выбор ТН на стороне 10 кВ

7.8 Выбор вида оперативного тока

7.9 Проектирование системы собственных нужд подстанции

7.9.1 Выбор ТСН

7.9.2 Выбор кабелей питающих щитки СН от ТСН

7.9.3 Выбор кабелей питающих электроприемники ТСН

7.9.4 Расчет токов короткого замыкания системы СН

7.9.5 Выбор предохранителей для ТСН

7.9.6 Выбор автоматов на вводных панелях

7.9.7 Выбор автоматов на отходящих электроприемниках СН

8. Экономическая часть

8.1 Расчет капитальных затрат на реконструкцию

8.2 Смета накладных расходов

8.2.1 Амортизационные отчисления на реновацию

8.2.2 Отчисления в ремонтный фонд

8.2.3 Расходы на содержание оборудования

8.2.4 Отчисление на социальное страхование

8.2.5 Транспортные расходы

8.2.6 Расчет расходов на охрану труда

8.3 Эффективность реконструкции

8.3.1 Снижение ущерба

8.3.2 Снижение затрат

8.4 Срок окупаемости реконструкции

9. Релейная защита

9.1 Общие сведения о противоаварийной автоматике

9.2 Общие принципы выполнения устройств АЧР

9.3 Требования к микропроцессорным устройствам

частотной разгрузки

9.3.1 Требования к техническим средствам

9.3.2 Требования к программному обеспечению

9.3.3 Требования к оперативным элементам местного контроля, управления и сигнализации состояния МП АЧР

9.3.4 Требования к регистрации аварийных событий

9.3.5 Требования к надежности

10. Охрана труда

10.1 Защитное заземление ОРУ 110 кВ

10.2 Расчет защитного заземления

10.3 Молниезащита

10.4 Комплектация подстанции электрозащитными

средствами и приспособлениями

10.5 Технические мероприятия для обеспечения безопасного

проведения работ в электроустановках до 1 кВ

Заключение

Список использованных источников

Введение

Важное значение в развитии любой экономики занимает наличие энергии для производства. Не меньшее значение имеет энергия и для коммунально-бытовой сферы. Однако выработка энергии непосредственно в месте ее потребления затруднительна и сопряжена с рядом трудностей. Гораздо более эффективна централизованная выработка энергии в больших объемах, - при этом коэффициент полезного действия системы будет максимален. Но в этих условиях возникает проблема транспортировки энергии. Большинство видов энергии: тепловую, механическую и т.д. проблематично передавать даже на небольшие расстояния. В этих условиях особое место занимает электрическая энергия - ее легко трансформировать в любые другие виды энергии, кроме того, используя передачу на высоких напряжениях, ее возможно транспортировать на большие расстояния с минимальными потерями, без значительного увеличения стоимости системы.

Сегодня из всех отраслях хозяйственной деятельности человека энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Просчеты в этой области имеют серьезные последствия. Тепло и свет в домах, транспортные потоки и работа промышленности - все это требует затрат энергии. Основой энергетики сегодняшнего дня являются топливные запасы угля, нефти и газа, которые удовлетворяют примерно девяносто процентов энергетических потребностей человечества.

Итак, электричество - наиболее универсальная форма энергии, оно вырабатывается на электростанциях и распределяется между потребителями посредством электрических сетей. Но потребности в энергии продолжают постоянно расти. Любое развитие требует, прежде всего энергетических затрат. Это значит, что сегодня особое внимание необходимо уделить модернизации и реконструкции как системы выработки электроэнергии, так и, в не меньшей степени, системе доставки и распространения электроэнергии среди потребителей.

Правильно выбранная схема доставки электроэнергии потребителям во многом определяет надежность снабжения, предопределяет возможные внештатные ситуации и аварии. При этом при проектировании трансформаторных подстанций, их комплектации, линий передачи и т.д. необходимо исходить также из экономической целесообразности. Как правило рассматриваются несколько вариантов и на основе их сравнения окончательный выбирается из условия оптимального соотношения между технической необходимостью и экономической целесообразностью. Это позволяет добиться существенной экономии материалов и средств, облегчает эксплуатацию аппаратуры.

В последнее время все более широко начали применяться новые виды электротехнической аппаратуры: вакуумные и элегазовые выключатели, взамен масляных, микропроцессорные устройства релейной защиты, взамен релейно-ламповых и т.д. Эти устройства при большей стоимости, обеспечивают однако и большую надежность, гибкость и в целом чаще всего оказываются более предпочтительными.

Выбор силовых трансформаторов на подстанции

На электростанциях и подстанциях устанавливаются трехфазные и однофазные, двухобмоточные и трехобмоточные силовые трансформаторы и автотрансформаторы, а также силовые однофазные и трехфазные трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения.

Применяются трансформаторы масляные, сухие, заполненные негорючим жидким диэлектриком, а также трансформаторы с литой изоляцией.

При выборе типа и числа трансформаторов подстанции необходимо исходить как из надежности электроснабжения потребителей, так и из экономической целесообразности данного выбора. Необходимо также учитывать перспективу увеличения нагрузок в будущем.

Расчет токов короткого замыкания

Для выбора электроаппаратуры и оборудования подстанции необходимо определить требования к ним по электродинамической прочности и термическому действию тока. Эти данные можно получить при расчете токов короткого замыкания в системе. Достаточно рассчитать ток трехфазного КЗ.

В расчете приняты следующие допущения:

не учитываются токи нагрузки;

не учитываются емкости;

трехфазная сеть принимается симметричной, т.е. сопротивления фаз принимается точно равными друг другу;

отсутствует насыщение стали электрических машин (генераторов, электродвигателей, трансформаторов);

не учитываются токи намагничивания трансформаторов;

не учитываются активные сопротивления генераторов, трансформаторов и реакторов;

не учитывается сдвиг по фазе э.д.с. различных источников питания, входящих в расчетную схему.

Экономическая часть

В экономической части дипломного проекта производится расчет различных экономических параметров на реконструкцию: капитальные затраты на реконструкцию, смета накладных расходов, баланс рабочего времени, экономическая эффективность, срок окупаемости и т.д.

Общие сведения о противоаварийной автоматике

В работе энергосистемы нередко случаются аварии, вызванные разного рода причинами, в результате которых система может потерять часть своих источников питания (аварии на генераторах, питающих трансформаторах), также могут быть аварийно отключены крупные потребители (аварии на трансформаторных подстанциях, питающих пунктах). Подобные аварии могут вызвать нежелательные последствия для оставшейся в работе части сети. Для предотвращения подобных последствий в энергосистеме применяется различного рода автоматика: АЧР, АВР, САОН, АЛАР, АОCН, АОПН и др.

Обычно, в случае потери одного из источников питания, возникает дефицит мощности, который проявляется снижением напряжения и частоты. Для ограничения этих последствий обычно применяются устройства АВР, с помощью которого к системе подключаются дополнительные источники; или систему соединяют с параллельно работающей системой. Однако во многих случаях мощности источников, питающих параллельную систему, может быть не достаточно для питания своей и добавленной нагрузки. На этот случай применяют устройства САОН, работающие преимущественно от АДВ, отключающих часть наименее важных потребителей в случае недостатка мощности.

Благодаря устройствам РПН снижение напряжения чаще всего удается нивелировать, снижение же частоты является более опасным последствием. Снижение частоты на десятые доли герца может привести к ухудшению экономических показателей системы, но серьезной опасности не несет. Снижение же частоты на 1-2 Гц и более может привести к серьезным последствиям для работы энергосистемы, а так же для ее электроприёмников.

Объясняется это тем, что при снижении рабочей частоты снижается скорость вращения питающихся от системы электродвигателей. В число которых, в частности, входят и механизмы собственных нужд тепловых электростанций, которые так же питают данную систему. В результате этого снижается выходная мощность, генерируемая тепловыми электростанциями, и частота падает еще быстрее. Этот процесс называется «лавиной частоты» и приводит к выводу системы из строя.

Снижение частоты несет разрушительные действия для сложных технологических процессов, может привести к угрозе безопасности людей, повлечь за собой серьезные техногенные или экологические катастрофы. В частности, при долгой работе крупных паровых турбин на пониженной частоте в них возникают разрушительные процессы, связанные с совпадением частоты вращения турбины с резонансной частотой какой-либо из групп ее лопаток.

Для того чтобы не допустить обвала частоты в системе, принято отключать часть энергоприемников, снижая тем самым нагрузку на систему. Подобное отключение называется автоматической частотной разгрузкой (АЧР).

Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии делятся на три категории: I категория - к потребителям этой группы относятся те, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, опасность для безопасности государства, нарушение сложных технологических процессов и пр. II категория - к этой группе относят электроприёмники, перерыв в питании которых может привести к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих, механизмов, промышленного транспорта. III категория - все остальные потребители электроэнергии. Потребители I категории должны иметь постоянное электропитание, причем от двух независимых источников. Перерыв в питании от одного из источников допускается только на время действия АВР. Потребители II категории допускают работу от одного источника и перерыв питания не должен превышать время работы автоматики резервирования. Потребители же III категории допускают перерыв в электропитании до суток (время ликвидации аварии выездной аварийной бригадой). Таким образом, действие АЧР направлено на отключение потребителей III категории, как наименее важных.

При проектировании схемы АЧР электрической системы следует распределять потребителей по подстанциям и распределительным устройствам с учетом этого разделения на категории. Кроме того, следует предусмотреть все возможные виды аварий и предусмотреть такую мощность отключаемых электроприёмников, которой окажется достаточно, чтобы вернуть систему в нормальное состояние после их отключения. Саму схему АЧР делают многоступенчатой, где каждая ступень отличается от другой уставкой по частоте. Таким образом, АЧР представляет собой классическую систему с обратной связью. То есть, при снижении частоты ниже определенного значения, определяемого уставкой первой очереди, сработает первая ступень АЧР и отключит часть потребителей. Затем, если процесс падения частоты не остановился, то при достижении частоты значения второй уставки, отключится следующая группа потребителей, что еще больше замедлит процесс снижения частоты.

Заключение

Дипломный проект посвящен реконструкции существующей подстанции 110/10 кВ. Тема дипломного проекта «Реконструкция подстанции 110 кВ «КСИ».

В дипломном проекте производятся исследования текущей работы подстанции, на основе чего выработан ряд предложений для реконструкции. В проекте предлагаются следующие изменения:

замена силовых трансформаторов;

замена существующих масляных выключателей 110 кВ более современными элегазовыми;

замена выключателей 10 кВ на вакуумные, в том числе замена ячеек КРУ;

замена вентильных разрядников на нелинейные ограничители напряжения (ОПН);

Также предполагается замена измерительных трансформаторов, трансформаторов собственных нужд и другие изменения.

Следует отметить, что фонды филиала «ЦЭС» изношенны почти на 50 процентов, т.е. они прослужили половину среднего нормируемого срока службы. В этих условиях чтобы не допустить увеличения аварийных ситуаций в связи с изношенностью оборудования и увеличения недоотпуска электроэнергии потребителю, требуется реконструкция основных фондов и замена наиболее изношенного оборудования. Предложенные изменения требуют финансовых вливания порядка 82 млн.руб., однако, как показано в экономической части дипломного проекта, эти капиталовложения окупятся менее чем за 10 лет.