Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Проектирование электрической части подстанции

Содержание:

Введение. 2

Раздел 1. Общий раздел. 4

1.1 Характеристика проектируемого объекта. 4

1.2 Технико-экономические показатели. 4

Раздел 2. Расчетно-технический. 7

2.1 Расчет электрических нагрузок. 7

2.2 Выбор числа и мощности трансформаторов. 8

2.3 Выбор схемы и напряжения внешнего энергоснабжения. 9

2.4 Выбор
числа и мощности трансформаторов УРП.. 10

2.5 Расчет
токов короткого замыкания [29] 12

2.5.1 Определение параметров схемы замещения. 12

2.5.2 Расчет токов КЗ. 14

2.6 Выбор
электрооборудования. 16

2.7 Выбор
и расчет релейной защиты.. 22

2.7.1 Релейная защита трансформаторов. 22

2.7.1.1 Газовая защита. 22

2.7.1.2 Дифференциальная защита трансформатора (ДЗТ) 23

2.7.1.3 Максимальная токовая защита при внешних КЗ. 29

2.7.1.4 Максимальная токовая защита от перегрузки. 30

2.7.2 Релейная защита шин. 31

2.7.2.1 Дифференциальная защита шин ПС 110 кВ.. 31

2.7.2.2Максимальная токовая защита с пуском по напряжению
шин 10 кВ.. 32

2.7.3 Релейная защита линий. 33

2.7.3.1 Токовые ступенчатые защиты.. 33

2.7.3.2 Токовые ступенчатые защиты нулевой
последовательности [10] 35

2.8 Выбор
противоаварийной автоматики. 38

2.8.1 Автоматическое повторное включение линий. 38

2.8.2 Автоматическое повторное включение трансформаторов
ПС Б. 38

2.8.3 Автоматическое включение резерва на ПС Б на шинах 10
кВ.. 39

2.9 Выбор
защитного заземления. 41

Раздел 3. Экономический. Технико-экономическое сравнение
двух вариантов схемы   43

Раздел 4. Охрана труда и окружающей среды.. 48

4.1 Структура организации охраны труда на предприятиях
электрических сетей  48

4.2 Техника безопасности при эксплуатации электроустановок
СЭС.. 49

4.3 Пожарная безопасность. 54

4.4 Экологическая безопасность. 56

Раздел 5. Специальный вопрос «Исследование поведения
моделей, используемых для прогнозирования энергопотребления». 58

5.1 Обзор методов прогнозирования энергопотребления на
промышленных предприятиях. 59

5.2 Исследование методов прогнозирования энергопотребления. 62

5.2.1 Прогнозная экстраполяция. 63

5.2.1 Корреляционный и
регрессивный анализы.. 64

5.2.1 Прогнозирование на базе ARIMA-моделей. 65

Заключение. 68

Список литературы.. 69

Введение:

Электричество играет огромную роль в нашей жизни.

Электрическая энергия легко передается на большие расстояния, делится
на части и преобразуется в другие виды энергии с высоким коэффициентом
полезного действия (КПД). Получение электрической энергии из других видов энергии возможно, но КПД будет ниже: на
тепловых электростанциях (ТЭС) он
составляет 35−40 %; на атомных электростанциях (АЭС) – около 30−33 %;
на гидроэлектростанциях (ГЭС) самый
высокий КПД − 90−92 %.

Один недостаток электроэнергии – ее практически нельзя накапливать в
больших количествах. Поэтому одной из основных задач электроэнергетики является
поддержание равновесия между вырабатываемой и потребляемой электрической энергией
с помощью современных автоматических
средств управления.

Электроэнергетика
Республики Казахстан, как и любая другая электроэнергетическая система,
включает следующие сектора:

1 производство;

2 передача;

3 снабжение;

4 потребление электрической энергии;

5 иная деятельность в сфере электроэнергетики.

В Казахстане существуют 179 электрических станций различной формы
собственности, на которых производится электрическая энергия. Согласно
отчетности министерства энергетики Казахстана, по состоянию на 01.01.2021 г.
общая установленная мощность электрических станций Казахстана составляет
23621,6 МВт, располагаемая мощность — 20078,6 МВт.

Электрические сети являются совокупностью подстанций, распределительных
устройств и линий электропередачи, соединяющих между собой подстанции и
распределительные устройства, напряжением 0,4–1150 кВ, предназначенных для
передачи и/или распределения электрической энергии.

Основной системообразующей сетью в электроэнергетической системе Республики
Казахстан является национальная электрическая сеть (НЭС), которая обеспечивает
электрические связи между регионами республики и энергосистемами сопредельных
государств (Российской Федерацией, Кыргызской Республикой и Республикой
Узбекистан), а также выдачу электрической энергии электрическими станциями и её
передачу оптовым потребителям. Подстанции, распределительные устройства,
межрегиональные и (или) межгосударственные линии электропередачи и линии
электропередачи, осуществляющие выдачу электрической энергии электрических
станций, напряжением 220 кВ и выше, входящие в состав НЭС, находятся на балансе
АО «КЕGОС».

Сектор электроснабжения рынка электрической энергии Республики Казахстан
состоит из энергоснабжающих организаций (ЭСО), которые осуществляют покупку
электрической энергии у энергопроизводящих организаций или на централизованных
торгах и последующую её продажу конечным розничным потребителям. Часть ЭСО
выполняет функции «гарантирующих поставщиков» электроэнергии.

Для
отрасли электроэнергетики вопрос
прогнозирования всегда играл
особую роль. Предметом для прогнозирования
в электроэнергетике являются
показатели будущего электропотребления для объектов с различными объемами
потребления от небольших энергетических узлов и предприятий до крупных энергетических
районов, регионов и энергосистем в целом.

Масштабы
и темпы развития электроэнергетики страны
в рыночных условиях приводят к необходимости тщательного планирования выработки
и потребления электрической энергии. В приказе № 6 Министерства энергетики
Республики Казахстан от 12 января 2021 года приведен прогнозный баланс
электрической энергии Единой электроэнергетической системы республики Казахстан
в период 2021−2027 годов (см. приложение 1). Согласно этому прогнозу ежегодное
увеличение потребления электрической энергии в Казахстане будет минимум на
2,6 млрд. кВт⋅ч больше, чем в предыдущем году. Соответственно будет
увеличиваться и производство. При этом минимальный прогнозируемый избыток
электроэнергии будет равен 5,8 млрд. кВт⋅ч.

В ходе данной выпускной
квалификационной работы будет спроектирована подстанция напряжением 110/35/10
кВ, а также рассмотрен специальный вопрос: «Исследование поведения моделей,
используемых для прогнозирования энергопотребления».

Актуальность задачи точности
прогнозов электропотребления связана с ключевой ролью прогнозирования в процессах
планирования балансов электроэнергии и мощности энергосистемы, определении
режимных параметров и технико-экономических показателей объектов, потребляющих
электрическую энергию, и расчетов электрических нагрузок в энергетических узлах
и сечениях. Прогнозирование будущих показателей электропотребления позволяет
достичь важнейшего принципа формирования надежной и эффективной работы Единой
энергетической системы – обеспечения четкого системного баланса производства и
потребления электрической энергии при условии одновременной мгновенности этих
процессов.

Заключение:

В выполнения выпускной
квалификационной работы спроектирована понизительная подстанция напряжением
110/35/10 кВ.

В ходе работы был произведён выбор
силовых трансформаторов подстанции, а также УРП. Выбрано оборудование,
рассчитана релейная защита и автоматика, устанавливаемая на подстанции.
Произведен технико-экономический расчет.

Также был рассмотрен специальный
вопрос, и по нему сделаны следующие выводы:

1) Проблема
прогнозирования показателей является важной задачей предприятий, актуальна она,
в том числе и для энергосбытовых предприятий, и является ежедневной частью
работы.

2) Установлено, что
в настоящее время существует большое количество статистических методов, с
помощью которых осуществляется прогнозирование на промышленных предприятиях.

3) К математическим
моделям в связи с развитием информационных систем предъявляют все более строгие
требования. Модели для прогнозирования электропотребления региона должны учитывать
целый ряд характеристик потребителей. В настоящее время предъявляются строгие
требования к точности модели. Для создания адекватной модели требуется оценка
по ряду критериев.

4) Для каждого
предприятия, должна быть создана собственная, адаптированная под конкретные
требования, модель прогнозирования. Для ее создания требуется подробное
изучение данных и изучение специфических особенностей предприятия.

Фрагмент текста работы:

Раздел 1. Общий раздел

1.1 Характеристика проектируемого
объекта

Проектируемая подстанция имеет напряжения: на стороне
высокого напряжения – 110 кВ, на средней стороне – 35 кВ и на низкой – 10 кВ.

Данная подстанция получает питание по воздушным линиям
от узловой распределительная подстанция (УРП) – центральной подстанции
напряжением 220/110/35 кВ. Длина воздушных линий, соединяющих проектируемую ПС
с УРП, равна 60 км.

Мощность короткого замыкания системы Sкс = 2000 МВА.

На проектируемой подстанции установлены два
трансформатора, мощностью по 16 МВА ()

От этой подстанции отходят 10 линий, снабжающий
промышленный район, в состав которого входят:

1. водонасосная станция, которая содержит 4 синхронных
двигателя номинальной мощностью 630 кВт;

2. 4 двухтрасформаторные КТП мощностью по 250 кВА;

3. завод ЖБИ мощностью 1000 кВт (категория надежности –
2).

Данные синхронных двигателей приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные по ЭД Тип ЭД Напряжение, кВ Мощность, кВт КПД, % cosφ Кол-во ЭД Длины КЛ, км СТД-630-2ЗУХЛ4 10 630 95,6 0,9 4 0,25 Схема подстанции представлена на листе 1 (приложение
А).

1.2 Технико-экономические показатели

К основным
технико-экономическими показателями проектируемой подстанции можно отнести капитальные
вложения на строительство, эксплуатационные расходы, потери электрической энергии
и годовой отпуск электроэнергии.

Для
определения технико-экономических показателей следует выбрать мощность и число
устанавливаемых на подстанции трансформаторов.

Бесперебойное
электроснабжение потребителей I и II категории обеспечивается тогда, когда на
подстанции устанавливают 2 однотипных трансформатора. Такое решение, как
правило, является наиболее экономически целесообразным. При плановом или
аварийном отключении одного из двух трансформаторов, оставшийся в работе должен
обеспечить всех потребителей, получающих питание от данной подстанции, исходя
из допустимой перегрузки трансформатора при наибольшей нагрузке 40 %. В
большинстве случаев такой режим для двухтрансформаторной подстанции достигается
при 60-70 % загрузке каждого трансформатора во время максимума нагрузки.