Усиление надёжности схемы электроснабжения ПС "Северная"

1. Исходные данные для проектирования

1.1 Данные питающей системы

1.2 Параметры потребителей на стороне низкого напряжения

2. Расчёт и построение графиков электрических нагрузок подстанции

2.1 Построение годовых графиков нагрузки подстанции

2.2 Годовой график нагрузки

3. Выбор силовых трансформаторов

3.1 Выбор трансформатора на напряжение 110/10 кВ

4. Расчет токов короткого замыкания

4.2 Расчёт токов короткого замыкания в точке К1

4.3 Расчёт токов короткого замыкания в точке К2

4.5 Расчёт токов двухфазного короткого замыкания в точке К2

5. Выбор электрических аппаратов

5.1 Выбор коммутационной аппаратуры

5.2 Выбор коммутационных аппаратов для РУ 110 кВ

5.3 Выбор разъединителей РУ 110 кВ

5.4 Выбор коммутационных аппаратов для РУ 10 кВ

5.5 Выбор серии шкафов КРУ для РУ 10 кВ

5.6 Выбор ОПН на подстанции

6. Выбор токоведущих частей на подстанции

6.1 Выбор проводников ошиновки РУ 110 кВ

6.2 Выбор токоведущих частей на напряжение 10 кВ

6.3 Выбор ошиновки на стороне 10 кВ

7. Проектирование системы измерений подстанции

7.1 Выбор трансформаторов тока

7.2 Выбор трансформатора тока в цепи РУ 110 кВ

7.2.1 Выбор трансформаторов тока встроенных в силовые трансформаторы на стороне 110 кВ

7.2.3 Выбор трансформаторов тока на ввод 10 кВ силового трансформатора

7.2.4 ыбор трансформаторов тока на отходящие кабельные линии

7.3 Выбор измерительных трансформаторов напряжения

7.3.1 Выбор трансформатора напряжения на стороне 110 кВ

7.3.2 Выбор трансформатора напряжения на стороне 10 кВ

8. Проектирование системы собственных нужд подстанции

8.1 Предлагаемое к реконструкции оборудование подстанции

9. Автоматическая частотная разгрузка, выполненная на микропроцессорной элементной базе

9.1 Понятие автоматической частотной разгрузки и ее назначение

9.2 Кратковременное понижение частоты

9.3.1 Основные технические данные

9.3.2 Работа и устройство изделия

10. Релейная защита понижающих трансформаторов

10.1 Защита трансформаторов от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах

10.2 Продольная дифференциальная защита с реле типа ДЗТ-11

10.3 Максимальная токовая защита

10.4 Защита от перегрузки

10.5 Газовая защита

11. Экономическая часть

11.1 Определение ежегодных издержек на эксплуатацию подстанции 110/10 кВ

11.2 Баланс рабочего времени

11.3 Расчет численности эксплуатационного и ремонтного персонала

11.4 Расчет годового фонда заработной платы рабочих и специалистов

11.5 Отчисления на социальные нужды

11.6 Ремонтные отчисления

11.7 Амортизационные отчисления

11.8 Стоимость материалов

11.9 Суммарные ежегодные издержки

11.10 Срок окупаемости

12. Охрана труда

12.1 Расчёт заземления

12.2 Расчёт молниезащиты

12.3 Функции заземления

12.4 Первая помощь пострадавшему от электрического тока

12.5 Пожарная защита в электроустановках

12.6 Пожарная опасность электрических кабелей

Заключение

Список используемой литературы

Список стандартных сокращений

АПВ - автоматическое повторное включение;

АЧР - автоматическая частотная разгрузка;

ВН - высшее напряжение;

ВЛ - воздушная линия;

ГЭС - гидро - электростанция;

ЗРУ - закрытое распределительное устройство;

КЗ - короткое замыкание;

КЛ - кабельная линия;

КРУ - комплектное распределительное устройство;

ЛЭП - линия электро передач;

МТЗ - максимальная токовая защита;

НН - низшее напряжение;

ОПН - ограничение от перенапряжения;

ОРУ - открытое распределительное устройство;

ПС - подстанция;

ПУЭ - правило устройств электроустановок;

РПН - регулирование напряжения под напряжением;

РУ - распределительное устройство;

ТА - трансформатор тока;

ТСН - трансформатор собственных нужд;

ТЭЦ - тепло - электроцентраль;

УАЧР - устройство автоматической частотной разгрузки;

ЧАПВ - частотное автоматическое повторное включение;

ЭЭС - электроэнергетические системы.

Введение

Подстанция "Северная" является одним из энергоузлов, входящих в системообразующую сеть Камчатской энергосистемы.

Реконструкция ПС "Северная" вызвано необходимостью модернизации и замены устаревшего электрооборудования и автоматики.

В настоящей работе рассматриваются следующие возможности усиления надёжности схемы электроснабжения:

Установка вакуумных выключателей на стороне 10 кВ;

Установка электрогазовых выключателей на стороне 110 кВ;

Замена разрядников, на более современные, ограничители перенапряжения нелинейные;

Установка более мощных устройств компенсации емкостного тока.

В настоящее время к качеству электроэнергии предъявляются высокие требования. Качество электроэнергии должно соответствовать ГОСТ 13109-99.

Кроме того, появились новые материалы и современное энергетическое оборудование с большим ресурсом работы и более надежное.

При проектировании электроснабжения необходимо правильно принимать технические решения по электрическим схемам электрических соединений подстанций всех категорий.

В настоящее время энергетическая система Камчатки не входит в единый энергетический комплекс России, основными генерирующими мощностями на полуострове являются ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 общей мощностью 395 МВт, а так же Мутновская ГеоТЭС мощностью 62 МВт. Ведется строительство Толмачевской ГЭС мощностью 20,4 МВт.

Поскольку основным видом топлива на Камчатке является дорогостоящий мазут и стоимость электроэнергии по стране самая дорогая, вопрос об экономичности, надежности и качество электроэнергии в сети потребителя является одним из самых важных в работе энергосистемы Камчатки.

В последнее время одной из важных проблем в отечественной энергетике является замена устаревшего парка оборудования на электростанциях и подстанциях электроэнергетических систем (ЭЭС), в особенности ЭЭС районов Крайнего Севера. Так, эксплуатация морально устаревших комплексов релейной защиты может привести к ложным срабатываниям защит или даже их отказу, что в свою очередь приведёт к развитию опасных аварийных ситуаций и снижению надёжности функционирования ЭЭС в целом. Истинная надежность электроснабжения достигается благодаря бесперебойной работе всех элементов энергосистемы и использованию у потребителей устройств релейной защиты, контроля и сигнализации. Всё это предопределяет актуальность темы на сегодняшний день по замене, реконструкции и модернизации комплексов релейной защиты с целью повышения надёжности функционирования.

Качество обеспечивается поддержанием на установленном уровне значений напряжения и частоты, ограничением высших гармоник.

Путем разработки совершенных систем распределения электроэнергии, использования рациональных конструкций комплектных распределительных устройств и трансформаторных подстанций, введения рациональной системы учета энергопотребителя достигается экономичность электроснабжения.

Реализация этих требований обеспечивает снижение затрат при сооружении и эксплуатации элементов системы электроснабжения. Это учитывается при проектировании.

В данном дипломном проекте предполагается исследовать схему электрической сети трансформаторной подстанции "Северная", работающей в автоматическом режиме, и проработать основные вопросы модернизации комплексов релейной защиты силовых трансформаторов и отходящих линий.

На первом этапе проекта необходимо привести общие сведения об объекте проектирования, которые включают в себя описание главной схемы электрических силовых цепей, а также назначение подстанции в районной энергосистеме.

Далее, по данным нагрузок, присоединений подстанции следует произвести выбор силовых трансформаторов и трансформаторов собственных нужд. Кроме этого, необходимо рассчитать все виды токов короткого замыкания (КЗ) и на основании результатов расчёта, произвести проверку выбранного оборудования, настройку релейной защиты подстанции.

Основным вопросом дипломного проекта является модернизация комплекса релейной защиты подстанции, для чего необходимо произвести подробные расчёты параметров срабатывания выбранных более современных защит трансформаторов и отходящих линий электропередачи на полупроводниковой и микропроцессорной элементной базе.

В разделе безопасность жизнедеятельности произведен расчет заземляющего устройства подстанции. Рассмотрены противопожарные мероприятия на подстанции.

В экономическом разделе дипломного проекта представлена локальная смета на приобретение и монтаж силового оборудования, а также произведен расчёт стоимости выбранной аппаратуры релейной защиты для защиты линии 110 кВ.

1. Исходные данные для проектирования

1.1 Данные питающей системы

Напряжение системы 110 кВ. Через подстанцию проходит транзит мощности. Мощность короткого замыкания составляет S_кз= 4615 кВ·А.

1.2 Параметры потребителей на стороне низкого напряжения

Напряжение на стороне потребителей 10 кВ. Количество потребителей 16. В режиме максимума, активной нагрузки tgφ= 0,73 (cosφ= 0,8). Линии, идущие к потребителям кабельные.

2. Расчёт и построение графиков электрических нагрузок подстанции

Электрическая нагрузка отдельных потребителей, а, следовательно, и суммарная их нагрузка, определяющая режим работы электрических станций в энергосистеме непрерывно меняется этот факт отражается графиком нагрузки, т.е. диаграммой изменения мощности (тока) электроустановки во времени.

Графики отражают изменение нагрузки за отдельный период времени. По этому признаку их разделяют на суточные, сезонные, годовые и т.д.

График нагрузки необходим для того, что бы определить максимальную мощность или ток, для выбора электрического оборудования и расчета потерь напряжения в электрической сети, для определения суточного и годового энергопотребления, что необходимо для расчета технико-экономических показателей электроустановки или системы электроснабжения.

Таблица 2.1 Распределение нагрузок по часам суток модернизируемой

подстанции.