Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Реконструкция электрооборудования подстанции Прибельск 110/35/10 кВ Кармаскалинского РЭС ООО Башэнерго с анализом электрической сети 110кВ.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 5
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДСТАНЦИИ 7
1.1 Характеристика действующей схемы электроснабжения 7
1.2 Существующее состояние подстанции и факторы, определяющие необходимость расширения и реконструкции подстанции 8
1.3 Технические решения реконструкции 11
1.3.1 Реконструкция ОРУ 110 кВ 12
1.3.2 Реконструкция КРУ 10 кВ и ОРУ 35 кВ 12
2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 13
2.1 Электрические нагрузки потребителей 13
2.2 Расчет нагрузок на шинах подстанции 14
2.3 Выбор мощности трансформаторов 15
3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 17
3.1 Схема замещения и основные допущения при расчете токов К/З 17
3.2 Определение параметров схемы замещения 18
3.2.1 Базисные величины 18
3.2.2 Расчет сопротивлений в схеме замещения в относительных единицах 19
3.3 Определение токов КЗ 21
4. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ 24
4.1 Замена оборудования 110 кВ 24
4.2 Замена оборудования 35 кВ 26
4.3 Замена оборудования 10 кВ 31
4.4 Замена вентильных разрядников на ОПН 35

5. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА ПОДСТАНЦИИ 40
5.1 Защита силовых трансформаторов 40
5.1.2 Газовая защита 41
5.1.3 Дифференциальная защита 42
5.1.4 Максимальная токовая защита 44
5.2 Защита линий 10 кВ 45
5.3 Автоматика ввода резерва 48
6. ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПОДСТАНЦИИ 51
6.1 Расчет заземляющего устройства 51
6.2 Расчет молниезащиты территории подстанции 55
6.3 Источники оперативного тока 56
6.4 Освещение ОРУ 58
6.5 Расчет нагрузок, выбор трансформаторов, составление схемы собственных нужд подстанции 62
7. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ 64
7.1 Особенности распределительных электрических сетей 6(10) кВ 64
7.2 Категории потребителей по надежности электроснабжения 65
7.3 Оценка эффективности способов автоматического секционирования воздушных распределительных сетей с целью повышения надежности электроснабжения потребителей 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 68

Введение:

Актуальность темы. Реконструкция электрооборудования подстанции Прибельск 110/35/10 кВ Кармаскалинского РЭС ООО Башэнерго обусловлена тем, что ухудшение технического состояния силового оборудования является одной из основных причин выхода из строя и перерывов в электроснабжении.
Необходимость реконструкции электрооборудования подстанции возникает и по условиям морального износа: необходимость изменения схемы, замены трансформаторов; при этом должно меняться изношенное оборудование. Проблема техперевооружения и реконструкции подстанции в связи со старением основных фондов и моральным износом является в современных условиях решающей для обеспечения живучести и надежности электроэнергетики.
Реконструкция подстанции позволит повысить надежность электроснабжения и качество электроэнергии у потребителей, а так же снизить потери электроэнергии и как следствие затраты на эксплуатацию.
Продление ресурса оборудования неминуемо скажется на увеличении объема работ по устранению физического и морального износа объектов электрических сетей в будущем. Преодоление дефицита финансовых и материальных ресурсов для проведения реконструкции невозможно без привлечения крупномасштабных инвестиций. При замене оборудования на подстанции Прибельск 110/35/10 кВ Кармаскалинского РЭС ООО Башэнерго рекомендуется ориентироваться на лучшие образцы оборудования, выпускаемого отечественными заводами. Использование оборудования производства иностранных фирм должно относиться к «приоритетным» объектам в случаях отсутствия аналогов в номенклатуре отечественных заводов.

Задачи работы:
— дать характеристику подстанции Прибельск 110/35/10 кВ Кармаскалинского РЭС ООО Башэнерго;
— разработать технические решения по реконструкции подстанции;
— произвести расчет электрических нагрузок;
— рассчитать токи короткого замыкания;
— выбрать оборудование подстанции;
— произвести расчет релейной защиты и автоматики подстанции;
— разработать мероприятия по повышению надежности электрических сетей.

Заключение:

В данной работе были решены следующие задачи:
— дана характеристика подстанции Прибельск 110/35/10 кВ;
— выполнен расчет электрических нагрузок;
— произведен расчет токов короткого замыкания;
— был произведен выбор высоковольтного оборудования:
— заменена релейная защита и автоматика;
— выполнен расчет заземляющих устройств, молниезащиты и освещения ОРУ 110 и 35кВ.
Новое оборудование было подобрано с учетом современных требований пожарной безопасности.
В графической части работы был разработан план подстанции. На плане показано размещение распределительных устройств, оборудование подстанции, территория и автомобильная дорога для удобства подъезда строительной техники.
Разработана однолинейная схема подстанции, на которой указаны наименования оборудования.

Задачи работы:
— дать характеристику подстанции Прибельск 110/35/10 кВ Кармаскалинского РЭС ООО Башэнерго;
— разработать технические решения по реконструкции подстанции;
— произвести расчет электрических нагрузок;
— рассчитать токи короткого замыкания;
— выбрать оборудование подстанции;
— произвести расчет релейной защиты и автоматики подстанции;
— разработать мероприятия по повышению надежности электрических сетей.

Фрагмент текста работы:

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДСТАНЦИИ
1.1 Характеристика действующей схемы электроснабжения

Подстанция «Прибельск» 110/35/10 кВ питается от ПС «Кармаскалы» 220/110/35/6:
— линия 1, протяженностью 3,28 км Кармаскалы -110 кВ, марка АС-150/24;
— линия 2, протяженностью 3,28 км Прибельск -110 кВ, марка АС-150/24.
Подстанция «Прибельск» 110/35/10 кВ питает три категории потребителей: I, II и III категория.
На ПС установлены два трансформатора Т1 и Т2 типа: ТДТН — 110/35/10 кВ мощность 25 МВА — 2 шт, установлены в 1988/2000 г.
На рисунке 1.1.1 представлена однолинейная схема подстанции «Прибельск» 110/35/10 кВ.

1.2 Существующее состояние подстанции и факторы, определяющие необходимость расширения и реконструкции подстанции

На сегодняшний момент на подстанции «Прибельск» 110/35/10 кВ установлено следующее силовое оборудование:
Тип распределительного устройства: ОРУ-110, ОРУ-35, КРУ-10 кВ.
Трансформаторы силовые: ТДТН – 25000/110/35/10 кВ мощность 25 МВА — 2 шт, установлены в 1988/2000 г.
Трансформаторы напряжения:
— НАМИ — 110 кВ — 2 шт;
— НАМИ- 35 кВ — 2 шт;
— ТН — 10 кВ — 2 шт.
Трансформаторы тока:
— ТВ -110 кВ — 6 шт;
— ТВ -35 кВ — 18 шт;
— ТВ — 10 кВ — 17 шт.
Защита от перенапряжения:
— РВС-110 — 4 шт;
— РВС-35 — 2 шт;
— РВО-10 – 2 шт.
Высоковольтные выключатели:
— У — 110 кВ — 2 шт;
— ВМ — 35 кВ — 7 шт;
— ВМ — 10 кВ — 17 шт.
Разъединители:
-РЛНД — 110 кВ — 8 шт;
— РЛНД -35 кВ — 18 шт;
— РЛНД — 10 кВ — 2 шт.

Таблица 1.2.1 – Технические характеристики трансформатора ТДТН – 25000/110/35/10

Рисунок 1.2.1 — Трансформатор ТДТН – 25000/110/35/10

Существующее оборудование подстанции на 60% выработало свой ресурс. Кроме этого, оно морально устарело [2].
Масляные высоковольтные выключатели исчерпали свой коммутационный ресурс. Почти никто не выпускает сегодня, запасных частей, которые подлежат замене при средних и расширенных текущих ремонтах. На современном рынке представлены только аналоги, производимые кооперативами, но о качестве таких деталей, конечно, не может быть и речи.
Измерительные трансформаторы тока и напряжения серии НАМИ. ТН и ТВ проработали на подстанции Прибельск 110/35/10 кВ уже много лет, на данный момент они морально устарели и не отвечают требованиям по классу точности.
Современные измерительные трансформаторы изготавливаются в герметичном исполнении, и проблема с обслуживанием воздухоосушительных фильтров и постоянно загрязняющихся масломерных стекол при этом сразу решается.
Тепловое расширение масла в них происходит за счет деформации сильфона. Техническое обслуживание такого оборудование не требует, поэтому количество внеплановых ремонтов сокращается. Трансформаторы напряжения нового поколения оснащены емкостными делителями.
Высоковольтные выключатели серии У и ВМ много лет прослужившие на подстанциях, морально и физически устарели. Их рабочим веществом является трансформаторное масло. Оно, как известно очень пожароопасное. Кроме того, такие трансформаторы сложны в обслуживании [3].
Износа силовых трансформаторов составляет 40%. Эксплуатация такого оборудования не выгодна. Во-первых, изношенность оборудования является причиной частых перебоев в работе подстанции, что влечет за собой денежные затраты, которые идут на возмещение затрат потребителям. Во-вторых, такое оборудование требует частых ремонтов, что тоже не рентабельно. В-третьих, устаревшее оборудование не соответствует современным требованиям и нормам пожарной безопасности.

1.3 Технические решения реконструкции

В процессе реконструкции подстанции «Прибельск» 110/35/10 кВ будут произведены следующие мероприятия:
— заменены шины ОРУ-110 кВ, ОРУ-35 кВ;
— заменена существующая КРУ-10 кВ, на современный аналог заводского исполнения с микропроцессорной защитой;
— выполнена замена силовых трансформаторов;
— замена измерительных трансформаторов;
— замена защита от перенапряжения;
— замена устаревшей релейной защиты на новое в микропроцессорном исполнении;
— произведена реконструкция системы заземления и молниезащиты.
1.3.1 Реконструкция ОРУ 110 кВ

Реконструкция ОРУ-110 кВ – довольно затратное мероприятие. Вся электрическая аппаратура – это дорогостоящее оборудование. Поэтому, в целях эффективности использования средств ОРУ – 110 кВ подстанции «Прибельск» 110/35/10 кВ будет произведена частично, а именно:
— выполнена замена силовых трансформаторов, на более энергоэффективные, соответствующие потребляемой мощности;
— выполнена замена масляных выключателей старого типа У-110 на более современные, элегазовые;
— заменены разъединители, так износ старых достиг 50 % [4].
1.3.2 Реконструкция КРУ 10 кВ и ОРУ 35 кВ

Реконструкция ОРУ-35 кВ и КРУ 10 кВ в целях оптимизации затрат будет выполнена в следующем объеме:
— выполнена замена шин;
— трансформаторов собственных нужд;
— замена высоковольтных выключателей;
— замена разъединителей;
— КРУ 10 кВ, будет заменена на новое КРУН 10 кВ [5].