Реконструкция подстанции 110/35 кВ

Электроэнергетика, как отрасль промышленности страны, в результате различных видов деятельности общества получила ведущее место. Недаром уровень развития современной цивилизации определяется количеством потребляемой электрической энергии на душу населения. Так, с повышением научно-технического прогресса, электрическая энергия становится одним из основных и дешевых видов энергии.

В настоящее время наблюдается значительный рост механизации и автоматизации сельского хозяйства, значительное увеличение числа бытовых приборов, как следствие, значительный рост электрических нагрузок и потребления электроэнергии. Поэтому современная электроэнергетика должна базироваться на новой технической основе, что требует совершенствования организации и оперативного управления процессом производства и передачи электроэнергии. Вместе с тем необходимо повышать экономическую эффективность данной отрасли за счет улучшенного использования имеющегося оборудования и по возможности модернизации устаревшего. Необходимо постепенно выводить из эксплуатации изношенное и устаревшее оборудование с заменой его на современное. При строительстве новых энергообъектов необходимо применять последние достижения в области электроэнергетики. Также необходимо уделять больше внимания вопросам связанным с качеством электроэнергии и надежностью снабжения ею потребителей.

В дипломном проекте рассматривается реконструкция подстанции «Городская», связанная с увеличением мощности подстанции, проведен анализ режимов системы произведена замена трансформаторов на более мощные, замена устаревшего коммутационного оборудования на современное и надежное расчет релейной защиты трансформаторов, рассмотрены вопросы безопасности и экологичности.

1 Краткая характеристика Тывинской энергосистемы

1.1 Экономико-географическая характеристика республики Тыва

Республика Тыва расположена на юге Восточной Сибири, в географическом центре азиатского материка, территория республики равна 168,6 тыс. км². На западе граничит с Республикой Алтай, на северо-западе и севере - с Красноярским краем и Республикой Хакасия, на северо-востоке – с Иркутской областью и Республикой Бурятия, на юге и востоке – с Монголией (рисунок 1.1). Население составляет 306 тыс. человек, столица − г. Кызыл, образован в 1914 году.

Рисунок 1.1 − Республика Тыва

Тыва − горная республика, с чередованием высоких хребтов и глубоких котловин. Горы занимают 82 % территории республики. Сельскохозяйственные угодья составляют 21,5 % территории, однако преобладающее место в лесах занимают насаждения, отличающиеся низкой производительностью.

Основные природно-климатические зоны: тундровые плоскогорья с вечной мерзлотой, таёжные массивы, соединяющиеся со степью и пустыней. В рельефе западной и центральной части республики выделяется Тывинская котловина, окруженная хребтами Западного Саяна, Шапшальским, Цаган-Шибэту, Танну-Ола и горами восточной Тывы. К юго-западу от хребта Цаган-Шибэту располагается наиболее высокий в Тыве горный массив Монгун-Тайга (3970 м). В пределах восточной, наиболее приподнятой части, находятся юго-западные склоны Восточного Саяна, Тоджинская котловина, Восточно-Тувинское нагорье с хребтом Академика Обручева и нагорье Сангилен. Для северо-востока и востока республики характерны таёжные леса, сухие степи в Тувинской и полупустынные ландшафты в Убсунурской котловинах, горные тундры в высокогорье. На территории республики протекают около восьми тысяч рек, среди которых наиболее крупными являются Енисей и Хемчик, имеются 11 солено-грязевых и более 8 пресных озер общей площадью более 300 км².

Климат резко-континентальный, в летнее время температура воздуха может подняться до плюс 40 ^oС, зимой температура понижается до минус 50 С. Лето часто бывает засушливым, зима в основном малоснежная.

В недрах Республики Тыва сосредоточены значительные запасы руд, содержащих серебро, золото, висмут, медь, никель, кобальт. Имеются предпосылки для создания высокорентабельного горно-металлургического производства по глубокой переработке рудных концентратов месторождений редких видов металлических руд. Ресурсный потенциал республики по золоту оценивается в 500 т, из которых 200 т сосредоточено в россыпных месторождениях. К наиболее ценным видам сырья республики, имеющим большое значение как для Тувы, так и для страны в целом, следует отнести каменный уголь, руды железа, цветных, благородных и редких металлов, сырье для химической промышленности, строительные материалы. В настоящее время введены в хозяйственный оборот только ресурсы угля асбеста, используют нерудные материалы для нужд строительства.

Промышленность является одной из базовых отраслей экономики, которая в значительной мере влияет на тенденцию развития созданного валового регионального продукта республики. Ведущими отраслями промышленности республики являются: цветная металлургия (добыча кобальта и золота), электроэнергетика и пищевая промышленность.

Выпуском промышленной продукции занимаются около 300 предприятий и подсобных промышленных производств при непромышленных организациях.

Цветная металлургия. Значительное увеличение объёмов продукции в последние годы в целом по промышленности достигнуто за счёт роста производства на 33,3 % в цветной металлургии. Из цветных металлов в настоящее время добывается только золото. Основными предприятиями золотодобычи в республике являются старательные артели.

Электроэнергетика. Доля электроэнергетики в промышленном производстве составляет 28,6 %. Выработка электроэнергии осуществляется Кызылской ТЭЦ.

Пищевая промышленность. Доля отрасли в промышленном производстве составляет 21,3 %. В республике производятся хлебобулочные, кондитерские, макаронные, колбасные, ликёроводочные изделия, мясная продукция.

1.2 Электроснабжение Республики Тыва

Внешнее электроснабжение Тува осуществляется по двум ВЛ 220 кВ:

− «Шушенская опорная − Туран − Кызыл» от Красноярской энергосистемы общей протяженностью 307 км;

− «Абаза − Ак-Довурак» протяженностью 221 км от Хакасской энергосистемы.

Собственные источники генерирующей мощности − Кызылская ТЭЦ установленной мощностью 17 МВт.

Тувинская энергосистема связана с Западными электрическими сетями Монгольской народной республики по ВЛ 110 кВ «Чадан − Хандагайты − Улан-Гом».

2 Расчет и анализ электрических режимов

2.1 Описание программного комплекса REGIM

Расчеты, установившихся режимов электроэнергетических систем и сетей (ЭЭС) составляют значительную часть общего объема исследований, выполняемых при решении задач эксплуатации, развития и проектирования ЭЭС. Анализируя результаты этих расчетов, можно получить ответы на следующие практически важные вопросы: осуществим ли данный режим, т. е, возможна ли передача по рассматриваемой электрической системе (сети) данных мощностей; не превышают ли токи и мощности в элементах ЭЭС допустимых (предельных) значений; не выходят ли напряжения в узловых точках за заданные пределы; каковы потери активной мощности в сети; как влияет отключение или включение новых элементов ЭЭС (генераторов, нагрузок, линий электропередачи и т. д.) на потокораспределение в расчетной схеме ЭЭС, уровни напряжений и потери.

Наряду с решением перечисленных вопросов расчеты установившихся электрических режимов необходимо проводить для проверки допустимости режима при оперативной оценке текущих состояний и оперативном (до суток) управлении или, при краткосрочном (неделя, сутки), долгосрочном (квартал, год) и перспективном (до 3−5 лет) планировании режимов, при разрешении заявок (нa ремонты основного оборудования ЭЭС и решении ряда других вопросов. Их особое место в общем комплексе режимных расчетов определяется тем обстоятельством, что они имеют не только указанное выше самостоятельное значение, но также являются исходными или основой для более сложных расчетов, выполняемых при оценке и планировании потерь электроэнергии, оптимизации режимов, анализе статической и динамической устойчивости, при определении токов коротких замыканий и ряда других задач. эксплуатации и проектирования ЭЭС.

В данной дипломной работе для расчета установившегося режима электроэнергетической системы используется программно-математический комплекс REGIM.

2.2 Расчет параметров схемы замещения линий электропередач

Рисунок 2 – Схема замещения линии электропередачи

Исходными данными являются

 − номинальное напряжение линии, кВ;

 − длина линии, км;

марка провода;

 − удельное активное сопротивление провода, Ом/км;

 − расстояние между соседними проводами, м.

Удельное индуктивное сопротивление провода определим по выражению (4),Ом/км

где  − внутреннее индуктивное сопротивление провода (для цветных металлов =1),

Величина среднегеометрического расстояния между фазными проводами при горизонтальном расположении определим по выражению, м

Фактический радиус многопроволочных проводов определим по выражению, мм

где  − сечение алюминиевой части провода, мм²;  − сечение стальной части провода, мм².

Полное сопротивление линии, Ом

Активной проводимостью пренебрежем, так как номинальное напряжение линии менее 220 кВ.

Реактивная проводимость линии, мкСм

Исходные параметры линий приведены в таблице 2.

Таблица 2 − Исходные параметры линий

Расчетные параметры линий приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1− Расчетные параметры линий

2.3 Параметры схемы замещения трансформаторов

Так как на подстанции «Городская» 110/35/10 осуществляется реконструкция то в связи с увеличением нагрузки нужно заменить трансформаторы на более мощные. Полная мощность, предаваемая в режиме максимальных нагрузок, составляет 25,0 МВ·А

где – мощность трансформатора, МВ·А;

– коэффициент загрузки, равный 0,7.

Тогда мощность трансформатора составит, МВ·А

По справочным материалам выбираем 2 трансформатора ТРДН-25000/110.

Определим коэффициент загрузки, %

где – число трансформаторов.

Коэффициент загрузки не должен превышать величины 60–70 %; в рассмотренном случае это условие выполняется.

Определим коэффициент аварийной перегрузки, %

Коэффициент аварийной перегрузки не должен превышать величины 130–140 %; в рассмотренном случае это условие выполняется.

2.3.1 Параметры схемы замещения двухобмоточных трансформаторов с расщепленными обмотками НН

В таблице 2.6 приведены каталожные параметры трансформаторов (1).

Таблица 2.2 − Параметры трансформаторов

2.3.2 Параметры схемы замещения автотрансформаторов

В таблице 2.3 приведены каталожные параметры автотрансформаторов.

Таблица 2.3 – Параметры автотрансформаторов

2.4 Параметры нагрузок и генерирующих узлов

Параметры нагрузок максимального режима представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 − Параметры нагрузок максимального режима

Параметры нагрузок минимального режима представлены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 − Параметры нагрузок минимального режима

Параметры генерирующих узлов представлены в таблице 2.6

Таблица 2.6 − Параметры генерирующих узлов

2.5 Анализ нормальных установившихся режимов

Из результатов расчета нормального режима, представленных в приложении А, видно, что напряжения в узлах не соответствуют норме, что отображено в таблице 2.7.

Таблица 2.7 – Значения напряжений в узлах в нормальном режиме В килловольтах