Реконструкция КЛ-10кВ с повышением надежности

Содержание

Ведомость комплекта проектной документации

Задание на дипломное проектирование

Введение

1. Исходные данные

1.1. Производственная характеристика объекта

1.2. Общая характеристика и общестроительные параметры электрической сети КЛ-10 кВ. Обоснование необходимости ее реконструкции

1.3. Характеристика размещения электрооборудования

2. Общая электротехническая часть

2.1. Параметры систем инженерного обеспечения сельскохозяйственной авиабазы «Долгополье» в н.п.Долгополье Витебского района

2.2. Расчет электрических нагрузок (с учетом перспектив развития)

2.3. Определение допустимых потерь напряжения в сети 0,4 кВ

2.4. Выбор мощности и числа трансформаторов подстанций

2.5. Расчет сечения кабелей и выбор их марок

2.6. Описание технологий строительства и реконструкции КЛ10 кВ

2.7. Расчет токов короткого замыкания

2.8. Выбор основного оборудования трансформаторных подстанций

3. Специальная часть

3.1. Разработка технических средств повышения надежности

электробжения

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1. Анализ состояния охраны труда в Витебских РЭС

4.2. Разработка мер безопасности при реконструкции КЛ10кВ

4.3. Обеспечение пожарной безопасности при реконструкции КЛ10кВ

5. Экономическая часть

5.1. Сущность, актуальность и новизна разработки

5.2. Выбор вариантов технических решений

5.3. Натуральные технико-экономические показатели

5.4. Капиталовложения

5.5. Годовые эксплуатационные издержки

5.6. Определение ущерба от перерыва в электроснабжении

5.7. Себестоимость передачи электроэнергии

5.8. Показатели эффективности инвестиций в проект

Заключение

Литература

Реферат

Дипломный проект выполнен в объеме: расчетно-пояснительная записка на 111 страницах, таблиц - 19, рисунков - 10; Графическая часть - на 8 листах формата А1.

Ключевые слова: реконструкция сети 10кВ, кабельная линия, повышение надежности электроснабжения, трансформаторная подстанция.

В проекте дана справка развития энергосистемы сельского хозяйства Республики Беларусь и обоснование необходимости реконструкции сети 10 кВ для повышения надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.

Реконструкция сети КЛ10 кВ выполняется путем проектирования кабельных сетей 10 кВ и установки второй трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ. На первом этапе предусмотрена реконструкция кабельной линии 10 кВ от ЦРП2 до ТП17 и реконструкция ТП17, а на 2 этапе - проектирование новой КЛ10 кВ от ТП17 до ТП18. Рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проекта, а так же экономическое обоснование принятых решений.

Введение

Электрификация всех отраслей народного хозяйства и быта населения Республики Беларусь - один из важнейших факторов технического прогресса. Массовая электрификация сельского хозяйства в Республике Беларусь началась в 50х годах прошлого столетия, как раз тогда, когда стал заметен значительный рост мощности энергосистемы РБ. Именно после этого и было принято правительственное решение о присоединении сельскохозяйственных потребителей к государственной энергосистеме.

Электрификация, то есть производство, распределение электроэнергии во всех отраслях народного хозяйства и быта населения - один из факторов технического прогресса. В настоящее время электричество является основной базой производства, животноводства, растениеводства, ремонтного производства, стационарных процессов растениеводства. Уровень энерговооруженности труда, в этих отраслях, определяет рост производительности труда.

Развитие материально-технической базы общества, происходит, прежде всего, на основе ускорения научно-технического прогресса, широкого использования открытий и изобретений, достижений науки и техники электрификации и автоматизации технологических процессов.

В связи с этим производиться реконструкция уже построенных комплексов, которые при новых технологиях способны увеличить производство мяса на уже имеющихся площадях. Новые технологии так же помогают сэкономить корма затрачиваемые на откорм скота. Удельный вес говядины, производимой всеми категориями хозяйств Беларуси, составляет в общем балансе мяса более 50 % в живой массе.

В настоящее время немыслимо решение вопросов развития экономики Республики Беларусь, быта городского и сельского населения без надежного и качественного электроснабжения потребителей.

Самый важный показатель системы электроснабжения - надежность подачи электроэнергии. В этой связи основными задачами сельского электроснабжения являются:

- повышение качества электроэнергии;

- обеспечение надежности электроснабжения;

- снижение потерь электроэнергии и ее рациональное использование.

По данным концерна «Белэнерго» максимальное потребление электроэнергии в Республике Беларусь было зафиксировано в 1991 году и составило 49,2 млрд. кВт ч, а в 1998 году – 30,5 млрд. кВт ч. По структуре электропотребления производственные сельскохозяйственные потребители составляют 9,1%, сельское население – 4,8%, городское население – 14%. А также по данным концерна «Белэнерго» потребление электроэнергии на душу населения в Республике Беларусь в 1997 году составляет 3275 кВт ч/год при численности населения 10,23 млн.человек.

1. исходные данные

1.1 Производственная характеристика объекта.

Реконструируемая сеть КЛ10кВ находится в н.п.Долгополье Витебского района и расположена на территории контроля Витебского РЭС. Потребители - сельскохозяйственная авиабаза «Долгополье» и поселок Долгополье.

Самый распространенный метод борьбы с вредителями и с болезнями сельскохозяйственных культур - опрыскивание ядохимикатами. Наибольший эффект защитные мероприятия дают при проведении их в максимально сжатые сроки – в течение трех, максимум пяти дней, что не всегда можно обеспечить наземными способами внесения средств защиты растений. Во многих случаях на помощь таким хозяйствам может прийти малая авиация. Легкие самолеты работают в 10 раз производительнее. Авиация остается незаменимой в борьбе с особо опасными вредителями – колорадским жуком, саранчой и луговым мотыльком, когда требуется быстрая обработка огромных площадей. Малая авиация повышает качество урожая с помощью поздних подкормок, не повреждая растения. Самолеты делают свою работу даже тогда, когда наземная техника не может выйти в поле из-за высокой влажности почвы. Самолет может работать на небольших полях или участках грунтовых дорог размером 50 метров. Не требуется специальная загрузочная площадка для средств заправки химпрепаратами. Авиация обходится вдвое дороже, возможен снос препарата на соседние посевы, на некоторые пестициды существует запрет для авиахимобработки, кроме того, авиация зависима от погодных условий. Но есть и огромные плюсы. Это — высокая скорость обработки, отсутствие потерь из-за повреждения посевов колесами техники (до 4 %), возможность внесения удобрений в ранний весенний и поздний осенний период (в распутицу) и на поздних фазах развития растений.

1.2 Общая характеристика и общестроительные параметры электрической сети КЛ10 кВ. Обоснование необходимости ее реконструкции.

В результате проведенных инженерно-геологических изысканий на участке реконструируемой сети линий выделены следующие инженерно-геологические элементы

ИГЭ - 1 - асфальтобетон ЩМВт II/60

ИГЭ - 2 - щебень доломитовый ГОСТ 8267-93

ИГЭ - 3 - уплотненный грунт, давность отсыпки более 10 лет.

ИГЭ - 4 - песок средней плотности, с гравием и галькой до 15 %.

Грунтовые воды вскрыты буровыми скважинами на глубине 1,5 - 2 м.

При проведении работ и расчетов по реконструкции сети КЛ10 кВ в н.п.Долгополье в соответствии с материалами изысканий, указаниями СНиП 2.01.0785 «Нагрузки и воздействия» и ПУЭ85 приняты следующие исходные данные:

1) сейсмичность пункта (в баллах по шкале ГОСТ 624952) - до 6 баллов;

нормативный скоростной максимальный напор ветра на высоте - 16 м;

средняя высота снежного покрова на незащищенных участках - 12 см (наибольшая - 20 см);

толщина стенки гололеда на высоте 10 м над поверхностью земли с повторяемостью один раз в 10 лет для II района по гололеду - 10 мм;

5) нормативная глубина промерзания грунта - 0,8 м;

6) средняя температура наиболее холодной пятидневки 28 С;

7) вес снегового покрова для I района - 0,5кПa;

8) грунты основания:

- асфальт

- песок средней крупности с гравием и галькой

- торф среднеразложившийся

Реконструкция сети КЛ10кВ авиабазы «Долгополье» предусматривается в связи с ростом нагрузок за счет увеличения количества используемой техники и подключения новых объектов. В результате появления потребителей второй категории возникла необходимость разработки средств повышения надежности электроснабжения.

В настоящее время авиабаза «Долгополье» запитывается от существующей ТП17, которая в свою очередь посредством кабельной линии запитана от ЦРП2. Трансформаторная подстанция, ранее предназначенная для электроснабжения авиабазы «Долгополье», а так же близлежащего поселка Долгополье, станет источником электроснабжения непосредственно для поселка. С учетом растущей потребляемой мощности и наличием потребителей второй категории было принято решение об реконструкции сети КЛ10 кВ и разработке/установке еще одной трансформаторной подстанции с целью обеспечения резерва мощности и увеличения надежности электроснабжения. Новая трансформаторная подстанция ТП18 будет являться источником электроэнергии для авиабазы «Долгополье». Таким образом мы получаем 2 трансформаторные подстанция для 2-х наших потребителей.

Проектом предусмотрена прокладка двух кабельных линий 10 кВ от ТП17 для электроснабжения проектируемой трансформаторной подстанции ТП18 и реконструкция кабельной линии взамен старой от ЦРП2 до существующей ТП17. Сети электроснабжения 10 кВ выполняются кабелями с алюминиевыми жилами марки ААБл сечением 70мм2. Кабели электроснабжения 10 кВ прокладываются в земле в траншее на глубине 0,7 м от планировочных отметок и в проектируемом кабельном переходе через существующую рулежную дорожку. При пересечении с инженерными сетями и проездами кабели прокладываются в полиэтиленовых трубах ∅ 160. Кабели по всей длине покрываются кирпичом.

1.3 Характеристика размещения электрооборудования.

При прокладке кабельных линий непосредственно в земле кабели должны прокладываться в траншеях и иметь снизу подсыпку, а сверху засыпку слоем мелкой земли, не содержащей камней, строительного мусора и шлака.

Кабели на всем протяжении должны быть защищены от механических повреждений путем покрытия при напряжении 35 кВ и выше железобетонными плитами толщиной не менее 50 мм; при напряжении ниже 35 кВ - плитами или глиняным обыкновенным кирпичом в один слой поперек трассы кабелей; при рытье траншеи землеройным механизмом с шириной фрезы менее 250 мм, а также для одного кабеля - вдоль трассы кабельной линии. Применение силикатного, а также глиняного пустотелого или дырчатого кирпича не допускается.

Глубина заложения кабельных линий от планировочной отметки должна быть не менее: линий до 20 кВ 0,7 м; 35 кВ 1 м; при пересечении улиц и площадей независимо от напряжения 1 м.

При прокладке на глубине 11,2 м кабели 20 кВ и ниже (кроме кабелей городских электросетей) допускается не защищать от механических повреждений. Сигнальная лента должна укладываться в траншее над кабелями на расстоянии 250 мм от их наружных покровов. При расположении в траншее одного кабеля лента должна укладываться по оси кабеля, при большем количестве кабелей - края ленты должны выступать за крайние кабели не менее чем на 50 мм. При укладке по ширине траншеи более одной ленты - смежные ленты должны прокладываться с нахлестом шириной не менее 50 мм.

При применении сигнальной ленты прокладка кабелей в траншее с устройством подушки для кабелей, присыпка кабелей первым слоем земли и укладка ленты, включая присыпку ленты слоем земли по всей длине, должны производиться в присутствии представителя электромонтажной организации и владельца электросетей.

Проектом предусмотрена реконструкция ТП17, включающая в себя замену оборудования РУ0,4кВ и РУ10 кВ. В РУ10 кВ устанавливаются ячейки с вакуумными выключателями типа КСВ, в РУ0,4 кВ устанавливаются панели типа ЩО70. Ранее ТП17 являлась источником электроэнергии как для авиабазы, так и для близлежащего поселка Долгополье и его потребителей. Проектом предусматривается строительство еще одной трансформаторной подстанции (ТП18), которая позволит запитать потребители близлежащего поселка от существующей ТП, а новая ТП18 будет являться источником электроэнергии непосредственно для нужд авиабазы. Существующие силовые трансформаторы в ТП17 (2х250кВА) замене не подлежат согласно экономическим расчетам, представленным нагрузкам существующих потребителей ТП17 и проектируемым нагрузкам поселка с учетом перспектив развития (Рр.сум.=215кВА). Предусмотрена установка приборов учета электроэнергии в РУ0,4кВ ТП-17 на вводных автоматах (2шт.) и на отходящих кабельных линиях (2 шт.).

Проектом предусмотрена привязка ТП18 с кабельными вводами 10/0,4кВ мощностью 2х250кВА с применением быстромонтируемых конструкций по типовому проекту 1.87.97тм.

Трансформаторная подстанция ТП18 предназначена для электроснабжения объектов обслуживания специализированного воздушного транспорта (т.е. сельскохозяйственный авиабазы «Долгополье»). Вводы линий 10 кВ - кабельные. Количество кабельных вводов 10 кВ – 2. Трансформаторная подстанция имеет один унифицированный строительный объем, что позволяет путем замены трансформаторов и щитов РУ0,410кВ в процессе эксплуатации устанавливать оптимальную мощность без реконструкции строительной части. Проектируемая трансформаторная подстанция принята с учетом перспективного развития.

На напряжение 10 кВ для ТП принята одинарная, секционированная на две секции двумя разъединителями система сборных шин, на которой присоединено две линии 10кВ и линии 0,4кВ. Силовые трансформаторы приняты мощностью 250 кВА. Заземление каждой секции сборных шин предусматривается стационарными заземляющими ножами, установленных в секционной камере.

На напряжение 0,4кВ принята одинарная, секционированная на две секции автоматом система сборных шин. Питание секции шин осуществляется от силовых трансформаторов, подключенных к щиту 0,4 кВ через рубильники и автоматические выключатели.

Сечение сборных шин щита 0,4кВ принято с учетом перегрузочной способности трансформаторов, в соответствии с ГОСТ 1420985, а также с проверкой на динамическую и термическую устойчивость при трехфазном коротком замыкании. Принято однорядное расположение камер в РУ10кВ и двухрядное расположение панелей в РУ0,4кВ. РУ10кВ комплектуется камерами одностороннего обслуживания серии КСВ.

РУ0,4кВ комплектуется распределительными панелями ЩО70. Также в этом помещении устанавливается комбинированный шкаф ШК с АВР и шкафы управления прожекторными мачтами. Установка оборудования и конструкций осуществляется путем крепления к закладным деталям, предусмотренным архитектурно-строительной частью проекта.

Заземляющее устройство трансформаторной подстанции принято общим для напряжения 10 кВ и 0,4 кВ. Молниезащита осуществляется стержневыми молниеприемниками, связанными с контуром заземления ТП.

Проектом предусматривается устройство подъезда к подстанциям и внутриплощадочной автодороги, обеспечивающей подъезд к зданию и сооружениям с асфальтобетонным покрытием. Наземные кабельные каналы предусмотрены из сборных железобетонных лотков, укладываемых по спланированной территории подстанции на сборных железобетонных брусках по уплотненному щебнем грунту толщиной 100 мм. Перекрываются каналы съемными железобетонными плитами.

После завершения монтажных работ железобетонные конструкции красятся акриловыми красками, а металлоконструкции покрываются лаком ПФ170 за два раза по грунтовке ГФ021 по СНиП 2.03.1185 (группа покрытия 1).

Специальная часть

3.1 Разработка технических средств повышения надежности

электроснабжения

3.1.1 Автоматическое включение резерва

В установках сельского электроснабжения, как и в любой отрасли техники, существуют операции, которые выполнить человеку не под силу вследствие его физических возможностей: требуется быстрота реакции, точность и строгая последовательность операций или их совмещение за короткий интервал времени, замена функций человека в связи с трудоемкостью производства , облегчает труд человека или заменяет человека полностью, снижает число аварий по вине обслуживающего персонала, повышает надежность электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. Естественно, автоматизация требует дополнительных материальных вложений, однако эффект от ее внедрения за короткое время окупает эти затраты.

В системе электроснабжения существует ряд автоматических устройств, которые помогают человеку решать вышеперечисленные задачи.

Сельские электрические сети в основном работают в разомкнутом режиме. Они радиальные и обеспечивают одностороннее питание потребителей. Это позволяет сооружать их более экономичными , так как упрощается релейная защита, используется более дешевое оборудование, положительно решаются технические вопросы по снижению потерь мощности в электрических сетях, поддержанию требуемых уровней напряжения на подстанциях, снижению токов короткого замыкания. Однако надежность электроснабжения потребителей в таких сетях значительно ниже , чем при двухстороннем питании. Повысить надежность электроснабжения потребителей в сетях с односторонним питанием можно, применив устройство АВР. Оно позволяет при повреждении основного источника питания переключить потребителей на исправный источник питания, резервный. В сельских электрических сетях АВР применяют на двухтрансформаторных подстанциях 35110/10 кВ, на подстанциях 10/0,4 кВ, на линиях 0,38кВ и на резервных электростанциях. Например, на двухтрансформаторной подстанции при выходе из строя одного трансформаторов устройства АВР обеспечивает включение секционного выключателя и подключение потребителей, питающихся от поврежденного трансформатора, к секции шин второго трансформатора.

5. экономическая часть

5.1 Сущность, актуальность и новизна разработки.

В данном дипломном проекте рассмотрен вопрос реконструкции сети КЛ10 кВ, в том числе реконструкции трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ ТП17 и строительстве новой трансформаторной подстанции ТП18.

С течением времени необходимо заменять устаревшее оборудование на современное, отличающееся большей надёжностью, большим сроком службы и меньшими затратами труда на объём. Причиной сбоя в электроснабжении сельскохозяйственной авиабазы «Долгополье» может стать технически устаревшее электрооборудование ТП17. После окончания реконструкции установленная мощность подстанции не изменится, но значительно повысится ее надёжность, сократятся затраты на техническое обслуживание объекта. По окончании реконструкции и технического перевооружения ТП17 будет полностью соответствовать требованиям, предъявляемым к подстанциям нового поколения. Данная реконструкция подстанции позволяет повысить надежность электроснабжения и качество электроэнергии у потребителей, а так же снизить потери электроэнергии и как следствие затраты на эксплуатацию.

Технико-экономические расчёты позволяют выбрать наиболее экономичный вариант в результате сравнения двух технически приемлемых и дающих одинаковый энергетический эффект вариантов по их важнейшим показателем: капитальным вложением и ежегодным издержкам. Варианты сравнивают по полным суммарным дисконтированным затратам.

В связи с ростом нагрузок рассмотрим два варианта реконструкции.

5.2 Выбор вариантов технических решений

С учётом технических требований к рассмотрению принять два варианта реконструкции существующей трансформаторной подстанции ТП17:

1 вариант – установка нового трансформатора 400 кВА.

2 вариант – использование двух существующих трансформаторов мощностью 250 кВА

Заключение

Реализация основной задачи для электроэнергетики по обеспечению надежного и качественного снабжения потребителя электрической энергией в настоящее время не возможно без внедрения прогрессивных и рациональных решений в области электрооборудования. Это особенно значимо на стадии перспективного планирования и разработки проектной документации.

В данном проекте были рассмотрены вопросы существующего состояния сети КЛ10 кВ, режимы эксплуатации основного электрооборудования; проведен расчет нагрузок, выбор схемы и основного оборудования подстанций. Для реализации основной цели – повышения надежности работы подстанции принято следующее:

- реконструкция существующей трансформаторной подстанции ТП17 и проектирование новой трансформаторной подстанции ТП18.

- реконструкция кабельной линии от ЦРП2 до ТП17 и строительство новой кабельной линии от ТП17 до ТП18.

- произведены расчеты и выбрано коммутационное оборудование удовлетворяющее условиям работы, как в нормальном, так и в аварийном режимах - выключатели 10 кВ, секционные выключатели 10 кВ, вакуумные выключатели, измерительные трансформаторы тока и напряжения:

- произведен расчет уставок защиты.

- произведен расчет наружного освещения подстанции сельскохозяйственной авиабазы Долгополье и уличного освещения поселка Долгополье.

- в разделе охраны труда были рассмотрены вопросы по охране труда в Витебских электрических сетях, разработана инструкция по охране труда и пожарной безопасности.

В экономической части проекта выполнены расчёты технико-экономических показателей эффективности проекта, в которых рассмотрен выбор вариантов технических решений.

Все расчеты выполнены в соответствии с действующими нормативными требованиями и методиками, поэтому предлагаемые решения реконструкции позволят достичь должного уровня надежности и эффективности энергетического производства.