Реконструкция электрической части подстанции 110/10 кВ ТяговаяМозырских электрических сетей в связи с износом оборудования

Содержание

Введение

1 Характеристика электрического хозяйства подстанции 110/10 кВ «Тяговая»

1.1 Главная схема электрических соединений подстанции

1.2 Основное электрическое оборудование подстанции

1.2.1 Силовые трансформаторы и трансформаторы собственных нужд

1.2.2 Основное коммутационное оборудование

1.2.3 Измерительное оборудование, приборы учёта электрической энергии

1.2.4 Средства защиты оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений

1.2.5 Средства компенсации емкостных токов

1.3 Оценка состояния электрического оборудования подстанции

2 Выбор оптимальной мощности трансформаторов на подстанции 110/10 кВ «Тяговая»

2.1 Исследование режимов работы силовых трансформаторов

2.2 Выбор силовых трансформаторов на подстанции «Тяговая»

3. Расчёт токов короткого замыкания электрической подстанции 110/10 кВ «Тяговая»

3.1 Методика расчёта токов короткого замыкания

3.2 Составление схемы замещения и определение её параметров

3.3 Результаты расчёта тока короткого замыкания

4 Мероприятия по замене электрического оборудования подстанции

110/10 кВ «Тяговая»

4.1 Выбор принципиальной схемы распределительного устройства

напряжением 110 и 10 кВ

4.2 Выбор силового оборудования на стороне 110 кВ

4.2.1 Выбор коммутационной аппаратуры

4.2.2 Выбор ограничителей перенапряжения

4.3 Выбор силового оборудования на стороне 10 кВ

4.3.1 Выбор коммутационной аппаратуры

4.3.2 Выбор контрольно-измерительных приборов

4.3.3 Выбор трансформаторов тока и напряжения

4.3.4 Выбор трансформаторов и схемы собственных нужд подстанции

4.3.5 Выбор ограничителей перенапряжения

4.3.6 Выбор заземляющих дугогасящих реакторов

5 Релейная защита и автоматика элементов подстанции

5.1 Общие положения

5.2 Защита отходящих линий на 10 кВ

5.3 Релейная защита трансформатора

6 Электрическое освещение подстанции

6.1 Расчёт осветительной сети ОРУ

6.2 Расчёт осветительной сети ЗРУ

7. Организационно-экономическая часть проекта

7.1 Определение сметной стоимости реконструкции подстанции

7.2 Экономическое обоснование мероприятий по замене оборудования на подстанции

7.3 Технико-экономические показатели проекта

8 Охрана труда, техника безопасности и экология

8.1 Структура организации охраны труда на предприятии электрических сетей

8.2 Особенности организации охраны труда и техники безопасности на подстанции

8.3 Экология и охрана окружающей природной среды

Заключение

Литература

Приложения

Введение

Развитие экономики неразрывно связано с электрификацией всех отраслей народного хозяйства. Огромное количество электроэнергии, вырабатываемой генераторами различных типов электростанций, передается потребителям, которыми являются промышленность, сельское хозяйство, строительство, транспорт и коммунальное хозяйство городов.

Передача электроэнергии от источников к потребителям производится энергетическими системами, объединяющими несколько электростанций. Энергосистемы

продолжают оставаться основным источником электроснабжения потребителей электроэнергии, в том числе наиболее энергоемких, каковыми являются промышленные предприятия.

Реализация требований надежности, качества, экономичности обеспечивает снижение затрат при сооружении и эксплуатации всех элементов системы электроснабжения, выполнение с высокими технико-экономическими показателями планов электрификации всех отраслей народного хозяйства, надежное и качественное электроснабжение промышленных предприятий. В результате увеличивается электровооруженность труда, а это в свою очередь обеспечивает рост производительности труда и степень его механизации.

Целью данного дипломного проекта является реконструкции электрической подстанции «Тяговая» Мозырских электрических сетей в связи с износом. Это необходимо для обеспечения нормального питания потребителей подстанции, повышения надежности электроснабжения, экономичности передачи электроэнергии потребителям, обеспечения резервирования и защиты элементов электрической сети. Исходная информация для выполнения дипломного проекта собрана на преддипломной практике.

В дипломном проекте предложены технические решения и рекомендации для реконструкции подстанции «Тяговая». Разработаны предложения по совершенствованию схемы распределительного устройства и замене электрического оборудования. На подстанции «Тяговая» произведён выбор силовых трансформаторов, коммутационных аппаратов, трансформаторов собственных нужд, средств релейной защиты и автоматики на современное оборудование, а также установлены дугогасящие заземляющие реакторы. Для выбора электрического оборудования подстанции был произведен расчет токов короткого замыкания с помощью программного комплекса “ТКЗ3000”. Расчёт уставок релейной защиты выполнен при помощи программного пакета Microsoft Office. Произведён расчет наружного и внутреннего освещения подстанции. В дипломном проекте рассмотрены вопросы техники безопасности и охраны труда. Предложенные технические решения по реконструкции подстанции также имеют экономическое обоснование.

Приведенные в проекте расчеты и графическая часть базируются на действующей нормативной и справочной информации и литературе. Расчеты выполнены с учетом основных требований — «Правил устройства электроустановок». Проектируемая схема подстанции отвечает всем требованиям надежности эксплуатации оборудования.

1 характеристика электрического хозяйства

ПОДСТАНЦИИ 110/10 кВ «ТЯГОВАЯ»

Оценка электрического хозяйства покажет необходимость реконструкции подстанции 110/10 кВ «Тяговая». В данном разделе рассматривается ряд вопросов, решение которых позволит выявить необходимый объём работ по улучшению технического состояния действующей подстанции. Особое внимание следует уделить:

1) схемам электрических соединений – их надёжности, простоте и удобству в эксплуатации;

2) электрическому оборудованию подстанции – физическому износу;

3) возможности внедрения новых технологий – систем телемеханики, автоматизированных систем учёта электропотребления, релейной защиты и автоматики на основе микропроцессорной техники.

1.1 Главная схема электрических соединений подстанции

Электрическая подстанция 110/10 кВ «Тяговая» представляет собой электроустановку для приёма, преобразования и распределения электрической энергии. Подстанция включает в себя распределительные устройства (ОРУ110кВ, РУ-10 кВ), два трансформатора (ТДН10000/110/10), устройства управления и другие вспомогательные устройства. Питание подстанции осуществляется по двум воздушным линиям: ВЛ110 Мозырь330 – Сользавод №1 и ВЛ110 Мозырь330 – Сользавод №2 .

На рисунке 1.1 представлена упрощённая принципиальная схема электрической подстанции 110/10 кВ «Тяговая». В открытом распределительном устройстве 110 кВ применена схема мостика с двумя секционными ми в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов. Секционные разъединители QS3 и QS4 в нормальном состоянии отключены.

На низкой стороне 10 кВ применена схема с одной секционированной системой шин. В нормальном режиме работы секционный выключатель Q3 отключен. При аварийном отключении силового трансформатора или питающей линии секционный выключатель Q3 включается автоматически при помощи АВР.

На листе 1 графической части дипломного роекта представлена главная схема электрических соединений действующей подстанции 110/10 кВ «Тяговая».

Подстанция «Тяговая» предназначена для электроснабжения трамвайного управления ОАО «МНПЗ», экспериментальной базы «Криничная», детской больницы и города.

Трамвайное управление относится к потребителям I категории. Перерыв электроснабжения данного потребителя может привести к нарушению технологического процесса, что повлечёт за собой тяжёлый материальный ущерб. Чтобы обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей I категории, они должны питаться от двух трансформаторной подстанции. Тогда перерыв в электроснабжении произойдёт на время автоматического восстановления питания, что допустимо ПУЭ [1].

Детская больница также относится к потребителям I категории, так как перерыв электроснабжения её может повлечь за собой опасность для жизни людей.

От подстанции «Тяговая» питается экспериментальная база «Криничная», которая относится к потребителям II категории надёжности. Данный потребитель также должен питаться от двух трансформаторной подстанции.

Таким образом, электрическая схема подстанции удовлетворяет требованиям надёжности, предъявляемым к ней, так как обеспечивает надёжное электроснабжение потребителей I и II категорий.

1.2 Основное электрическое оборудование подстанции

Подстанция «Тяговая» спроектирована с применением комплектной трансформаторной подстанции из блоков заводского исполнения Куйбышевского завода « Электрощит».

Расположение оборудования подстанции выполнено в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП) и правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Территория подстанции ограждена от хозяйственно - бытовых строений сетчатым ограждением.

Подстанция состоит из следующих распределительных устройств: ОРУ110 кВ и РУ10 кВ.

ОРУ-110 кВ выполнено из отдельных блоков, представляющих собой конструкцию с вмонтированным оборудованием. Все аппараты ОРУ расположены на невысоких железобетонных основаниях. По территории ОРУ предусматриваются проезды для возможности монтажа и ремонта оборудования.

Сборные шины в ОРУ 110 кВ выполнены из гибких проводников (провода АС120). Крепятся шины на порталах с помощью подвесных изоляторов.

Фундамент под трансформаторы выполнен из плит НСП на гравийной подушке и блоков ФБС. Под трансформатором устроен маслоприёмник. Ограждение маслоприёмной ямы выполнено из плит ПТ 10,5.

Кабели оперативных цепей, цепей управления, релейной защиты и автоматики прокладываются в лотках из железобетонных конструкций без заглубления их в почву или в металлических лотках, подвешенных к конструкции ОРУ.

РУ-10 кВ комплектуется шкафами типа КРУ210. КРУ210 состоит из шкафов бронированного типа (с разделением на отсеки) и шинных мостов.

Конструктивно в шкафах выделены следующие отсеки:

1) аппаратура главных цепей – отсек выкатного элемента;

2) сборные шины – отсек сборных шин;

3) отсек линейных присоединений;

4) аппаратура релейной защиты и автоматики – отсек вторичной коммутации.

На выкатном элементе устанавливается масляный выключатель серии ВМПП, разрядники, трансформаторы тока и напряжения, секционные разъединители. Выкатной элемент в шкафах имеет два фиксированных положения: рабочее и контрольное (испытательное). Перемещение выкатного элемента из одного положения в другое осуществляется с помощью механизма выкатывания, при этом токоведущие части закрываются защитными шторками. Фиксирующие устройства обеспечивают закрепление выкатного элемента и исключают возможность его самопроизвольного перемещения внутри шкафа при работе всех механизмов как в нормальном режиме, так и при коротком замыкании. Шкафы выполнены таким образом, что обеспечивается безопасность персонала при их осмотре и обслуживании, включая работы в отсеке выключателя и кабельном отсеке (в том числе присоединение-отсоединение силовых кабелей) при наличии напряжения на сборных шинах КРУ и без нарушения нормальной работы цепей в соседних шкафах.

1.2.1 Силовые трансформаторы и трансформаторы собственных нужд

На электрической подстанции 110/10 кВ «Тяговая» установлено два силовых двухобмоточных трансформатора: Т1 и Т2 типа ТДН10000/110/10. Нейтрали обмоток трансформаторов в нормальном состоянии разземлены для снижения токов короткого замыкания. В таблице 1.1 представлены характеристики силовых трансформаторов Т1 и Т2.

Мощность потребителей собственных нужд подстанции не велика, поэтому они присоединяются к сети 380/220 В через понижающие трансформаторы Т3 и Т4 типа ТМ63/10/0,4. Трансформаторы собственных нужд присоединены отпайками к вводам силовых трансформаторов Т1 и Т2 и защищены предохранителями типа ПКТ10/30. В таблице 1.2 представлены характеристики трансформаторов Т3 и Т4.

1.2.4 Средства защиты оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений

От грозовых перенапряжений, а также от максимально возможных внутренних перенапряжений все электроустановки подстанции защищены вентильными разрядниками: РВС110– в цепях силовых трансформаторов Т1 и Т2; РВС35+15 – в нейтралях силовых трансформаторов Т1 и Т2; РВО10 - на сборных шинах 10 кВ.

От прямых ударов молнии подстанция защищена стержневыми и тросовыми молниеотводами.

1.3 Оценка состояния электрического оборудования подстанции

Подстанция «Тяговая» была введена в эксплуатацию в 1979 году. Таким образом, силовые трансформаторы и трансформаторы собственных нужд находятся в эксплуатации 27 лет, т.е. их сроки службы истекли, поэтому они подлежат замене. Срок службы коммутационного оборудования, измерительных трансформаторов также истёк. Строительные сооружения, железобетонные конструкции, расположенные на территории подстанции, находятся в пригодном для дальнейшей эксплуатации состоянии.

Выводы по главе

В данной главе описана главная схема электрических соединений подстанции, которая представляет собой схему мостика с двумя секционными разъединителями в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов. В настоящее время такая схема не обеспечивает достаточно надёжного питания потребителей. Поэтому при реконструкции подстанции будет выбрана новая схема.

Электрическое оборудование подстанции выработало амортизационный срок службы. Поэтому замене подлежат: силовой трансформатор Т1, трансформаторы собственных нужд; разрядники – они будут заменены ограничителями перенапряжения (ОПН). Будет выбрано новое коммутационное и измерительное оборудование.

2 выбор оптимальной мощности силовых трансформаторов на подстанции 110/10 кв «тяговая»

Как видно из предыдущего раздела, сроки службы, как первого трансформатора, так и второго, истекли, поэтому они подлежат замене. Для выбора оптимальной мощности трансформаторов необходимо исследовать их режимы работы и определить максимальную нагрузку электрической подстанции. Анализ полученных данных позволит сделать вывод о загрузке силовых трансформаторов. Если коэффициент загрузки окажется не высоким (Кз≤0,5), то возникнет необходимость замены трансформаторов на трансформаторы меньшей мощности. При этом необходимо учесть стабильность режимов работы трансформаторов и перспективы увеличения нагрузки.

Для получения более точных и наглядных результатов исследованию подлежат режимы нагрузок за несколько лет.

Заключение

В дипломном проекте изучила главную схему электрических соединений, ознакомилась с основным электрическим оборудованием подстанции, исследовала режимы работы силовых трансформаторов Т1 и Т2, определила их коффициенты загрузки. Расчет токов короткого замыкания с использованием программного комплекса ТКЗ3000 .

Силовые трансформаторы ТДН10000/110/10 выработали свой амортизационный срок службы и имеют низкие коэффициенты загрузки, поэтому заменим их на трансформаторы типа ТМН4000/110/10.

При реконструкции подстанции «Тяговая» применена схема мостика с выключателями у трансформаторов. Для питания собственных нужд установлено два трансформатора типа ТМ100/10/0,4.

Также в дипломном проекте произвели замену масляных выключателей ВМПП10 на вакуумные типа ВВ/TEL1012,5, на стороне 110 кВ установили элегазовые выключатели типа LTB145D1 и разъеденители типа D123. На стороне 110 и 10 кВ вместо разрядников установили ОПНУ/TEL110/84УХЛ1, ОПН-Р/TEL-10/11,5УХЛ1. Произвели замену трансформаторов тока ТПЛ10 на ТПК10, трансформаторов напряжения НТМИ10 на НАМИТ10У3. На стороне 110 кВ также установили заземляющие дугогасящие реакторы типа РУОМ480/11/ У.

Кроме того произвели расчёт осветительной сети ОРУ с применением прожекторов типа ИО04100001 с лампами Г10005. Внутренне освещение ЗРУ выполнено светильниками типа TCSO58/1361 с люминисцентными лампами TLD40. Для защиты отходящих линий применяем микропроцессорные устройства MICOM P122, для дифференциальной защиты трансформатора MICOM P632. Остальные защиты трансформаторов выполнены на устройствах защиты вводов. На высокой стороне применили MICOM P124, а на низкой MICOM P122.

В организационно-технической части проекта была составлена смета на реконструкцию подстанции «Тяговая». Также определили основные технико-экономические показатели, из которого видно, что мероприятия по замене оборудования экономически целесообразны.

В разделе охрана труда, техника безопастности и экология раскрыты вопросы организации охрана труда в Мозырских электрических сетях и на подстанции