Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Разработка технических решений по модернизации элементов электроснабжения.

Содержание:

СПИСОК
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.. 5

ВВЕДЕНИЕ. 6

1.
ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОДСТАНЦИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ.. 9

1.1 Основные
понятия и характеристики системы электроснабжения  подстанции  9

1.2 Схемы
электрических цепей подстанции. 11

1.3 Основные
показатели функционирования подстанции. 14

2 АНАЛИЗ
РАЙОНА РАБОТ И ДЕЙСТВУЮЩЕЙ СХЕМЫ ПОДСТАНЦИИ 110/10 КВ.. 16

2.1 Общая
характеристика подстанции 110/10 кВ и анализ района работ. 16

2.2 Анализ
действующей схемы подстанции 110/10 кВ и обоснование  необходимости реконструкции. 17

2.3 Развитие
современных систем учета и контроля за электропотреблением  25

3 РАЗРАБОТКА
ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ 
ПОДСТАНЦИИ 110/10 КВ В СВЯЗИ С ВНЕДРЕНИЕМ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.. 29

3.1 Расчет
характеристик работы и оборудования подстанции 110/10 кВ.. 29

3.2 Исследование вариантов организации системы
автоматизированного контроля и учета электроэнергии и анализ действующей
системы.. 54

3.3
Обоснование выбора системы автоматизированного контроля и учета электроэнергии. 57 3.4
Разработка структуры системы автоматизированного контроля и учета
электроэнергии. 59

3.5
Организационные  и  инженерные 
мероприятия  по  обеспечению про-изводственной  безопасности. 61

4
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЯ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ ПОДСТАНЦИИ
110/10 КВ.. 68

4.1
Техническое обоснование рекомендаций. 68

4.2
Экономическое  обоснование рекомендаций. 71

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 73

СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 74

Введение:

Электроэнергетика
– одна из важнейших областей народного хозяйства. Ее значение в современном
обществе тяжело переоценить. Развитие производства, внедрение новых технологий
в основном приводят к постоянному повышению мощностей систем, машин и
агрегатов. Одновременно выдвигаются повышенные требования к их экономичности,
безопасности, ремонтопригодности, экологичности [4].

Бурный
рост экономики развивающихся стран в конце 20 столетия привел к резкому
повышению потребления электрической энергии.

Первое
десятилетие XXI века вскрыло ряд причин увеличения потребления
электроэнергии. К ним можно отнести эксплуатацию устаревшего оборудования,
несовершенство технологических процессов, большие потери в линиях
электропередач, низкий уровень эксплуатационного обслуживания электроустановок,
а так же некоторые организационные вопросы.

Требование
предъявляемые к качеству электроэнергии ужесточились. Так при увеличении потерь
в линиях электропередач возникает увеличение потребления тока, что в свою
очередь ведет к перегрузкам и еще большей последующей потере напряжения.

Вопросы
организации рационального использования электроэнергии становятся вопросами
государственной важности.

Долгое
время системы электроснабжения промышленных и гражданских объектов на
территории Российской Федерации 
разрабатывались без учета проблем рационального использования
электроэнергии, из-за чего имели место значительные финансовые убытки, которые
ежегодно исчисляются сотнями миллионов рублей.

Именно
поэтому тематика разработки мероприятий по рациональному использованию
электроэнергии в системах электроснабжения является в высшей степени
актуальной.

В задачи
планирования электропотребления входит расчет ожидаемых графиков нагрузки и
анализ факторов, влияющих на их изменение. В зависимости от количества
учитываемых факторов различают одно и многофакторные методы.

Проблема
получения информации о  фактических
объемах планируемых расходов электроэнергии на предприятии, не решена в полной
мере из-за отсутствия необходимых данных по определению расходов электрической
энергии промышленными потребителями, что не позволяет обеспечить выбор
вариантов расчета за потребленную электрическую энергию. Решению этой задачи
посвящена диссертационная работа.

Тема данной выпускной квалификационной работы – «Разработка технических
решений по модернизации элементов электроснабжения». Данная работа выполнена на
базе предприятия ПАО ЗТФ «ГМК «НОРИЛЬСКИЙ НИКЕЛЬ».

Целью выпускной квалификационной работы является формирование
практических обоснованных рекомендаций по модернизации элементов
электроснабжения, а именно реконструкции подстанции 110/10 кВ в связи с
внедрением системы автоматизированного контроля и учета электроэнергии.

Исходя из темы выпускной квалификационной работы и поставленной цели,
необходимо решить следующие задачи:

– исследовать основные понятия и характеристики систем электроснабжения
объекта;

– произвести анализ схем электрических цепей подстанции;

– исследовать основные показатели функционирования подстанции;

– исследовать общую характеристику подстанции 110/10 кВ и произвести
анализ района работ;

– произвести анализ действующей схемы подстанции 110/10 кВ и
обоснование  необходимости реконструкции;

– исследовать вопрос развития современных систем учета и контроля за
электропотреблением;

– произвести расчет характеристик работы и оборудования подстанции;

– произвести исследование вариантов организации системы
автоматизированного контроля и учета электроэнергии и анализ действующей
системы;

– произвести обоснование выбора системы автоматизированного контроля и
учета электроэнергии;

– произвести разработку структуры системы автоматизированного контроля и
учета электроэнергии;

– разработать решения по внедрению системы автоматизированного контроля
и учета электроэнергии;

– разработать технико-экономическое обоснования рекомендаций по
реконструкции подстанции 110/10 кВ;

– разработать рекомендации по обеспечению безопасности жизнедеятельности
при выполнении работ и экологичности.

Объект исследования – система электроснабжения подстанции 110/10 кВ.

Предмет исследования – поиск оптимальных подходов в процессе модернизации
элементов электроснабжения.

При написании выпускной квалификационной работы будут применяться такие
методы научного исследования, как изучение научной литературы по теме
исследования, нормативно-правовой базы, аналитический и сравнительный методы.
Среди теоретических методов, используемых при разработке, отмечу анализ,
применяемый к исследованию подстанции. Практические методы, используемые в
работе – наблюдение и сравнение.

Инновация научного исследования обеспечивается благодаря применению на
конкретном предприятии модели автоматизированной системы коммерческого учета
электроэнергии и обоснованию способов анализа эффективности от ее внедрения в
производство.

Заключение:

В ходе выполнения данной работы были рассмотрены условия построения
закрытого распределительного устройства напряжением 10 кВ исследуемой
подстанции с целью подключения дополнительных потребителей. Выполнены все
разделы в соответствии с требованиями, сформулированными в задании. Для
закрытого распределительного устройства 10 кВ была предложена схема «одиночная
секционированная выключателем система шин». ЗРУ 10 кВ планируетя оборудовать
ячейками комплектного распределительного устройства UniGear типа ZS1 с
вакуумными выключателями VD4 12 выпускаемые
фирмой «ABB».

Согласно условиям реконструкции, была произведена замена существующеих
трансформаторов мощностью 10 и 16 МВА на трансформатоы 25 МВА с последующим
расчётом, выбором основного и проверки существующего электрооборудования
подстанции.

В ходе выполнения работы были рассчитаны токи трехфазного короткого
замыкания на шинах отркытого распределительного устройства напряжением 110 кВ и
распределительных устройств закрытого типа напряжением 15 и 10 кВ.

Для обеспечения требуемого уровня безопасности для обслуживающего
персонала выполнен расчёт и спроектирована схема заземляющего устройства
закрытого распеределительного устройства напряжением 10 кВ.

Электрооборудование подстанции защищается от прямых ударов молний
существующими стержневыми молниеотводами, которые устанавлены на прожекторных
мачтах.

Использование новых технологий и современного оборудования при
реконструкции обеспечит высокую надежность работы этой подстанции, а также
безопасность с точки зрения обслуживания и экологии.

Фрагмент текста работы:

1. ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОДСТАНЦИЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ 1.1 Основные понятия и характеристики системы
электроснабжения  подстанции В настоящее
время  подавляющее большинство самых
разнообразных приборов и устройств работают за счет электрической энергии. Как
правило, электроэнергия на районных электростанциях производится с помощью
электромашинных генераторов переменного тока. С целью сокращения потерь в
процессе передачи и распределении электрической энергии широкое применение
имеют трансформаторные подстанции. Трансформаторные подстанции предназначены
для изменения величины напряжения, которое вырабатывается генераторами. После
трансформации по высоковольтным линиям происходит передача электроэнергии на
большие расстояния (десятки и сотни километров). С целью подключения локальных
систем энергопотребления к линиям электропередач существуют распределительные
подстанции. После распределительных подстанций осуществляется понижение
напряжения до безопасного уровня с помощью понижающих трансформаторных подстанций.
Только после этого происходит подача электроэнергии непосредственно в
населенные пункты. Потом электроэнергия подается в магистральную сеть,
подключенную к понижающим трансформаторам подстанций. В разных участках этой
сети находятся пункты ответвления для распределительной сети потребителей [6].

В
настоящее время  подавляющее большинство
самых разнообразных приборов и устройств работают за счет электрической
энергии. Как правило, электроэнергия на районных электростанциях производится с
помощью электромашинных генераторов переменного тока. С целью сокращения потерь
в процессе передачи и распределении электрической энергии широкое применение
имеют трансформаторные подстанции. Трансформаторные подстанции предназначены
для изменения величины напряжения, которое вырабатывается генераторами. После
трансформации по высоковольтным линиям происходит передача электроэнергии на
большие расстояния (десятки и сотни километров). С целью подключения локальных
систем энергопотребления к линиям электропередач существуют распределительные
подстанции. После распределительных подстанций осуществляется понижение
напряжения до безопасного уровня с помощью понижающих трансформаторных
подстанций. Только после этого происходит подача электроэнергии непосредственно
в населенные пункты. Потом электроэнергия подается в магистральную сеть,
подключенную к понижающим трансформаторам подстанций. В разных участках этой
сети находятся пункты ответвления для распределительной сети
электропотребителей.

Несмотря
на то, что максимальное потребление электрической энергии может длиться
довольно короткое время, мощность энергосистемы или изолированной
электростанции должна обеспечивать пиковые режимы работы. Наличие запасных
источников электроэнергии позволяет осуществлять работы по техническому
обслуживанию и ремонту энергоблоков, не обесточивая при этом потребителей. Опыт
показывает, необходимый запас резервной мощности для обеспечения пиковых
режимов работы составляет примерно 25 %.

Эффективность
работы энергосистемы, а также электростанции можно представить, в виде
процентного соотношения выработанной за год электрической энергии, к
максимально возможной годовой производительности. Если коэффициент нагрузки
будет достигать 100%, то при аварийном выходе энергоблоков из строя, ряд
городов и сел погрузиться в темноту.

При
расчете КПД ТЭС следует посмотреть, сколько угля в килограммах сжигается для
получения одного киловатт-часа электрической энергии. Этот показатель,
благодаря постоянно совершенствующимся технологиям постоянно улучшался. В 1920-х
годах он равнялся 15,3 кг/кВтЧч, в 1960-х доходил до 3,95 кг/кВтЧч, но по ряду
обстоятельств к 1990-м годам повысился до 4,59 кг/кВтЧч. Повышение произошло
из-за массового внедрения на тепловых электростанциях оборудования
(газоочистители, пылезолоуловители), съедающего до 10% выходной мощности этих
электростанций, а также в связи с использованием более экологически безопасного
угля. Термическое КПД современных ТЭС достигает 36%. Такая величина КПД из-за
того, что отходящие газы возникающие при горении уносят много тепла.

У
паротурбинных электростанций величина термического КПД зависит от давления пара
и рабочих температур. В начале 20-го века паротурбинные электростанции работали
с параметрами равными 1,37 МПА и 260°С, а сейчас с давлением выше 34 МПа и
температурой превышающей 590°С. КПД может достигать 35-37%. Газотурбинные
установки с котлом-утилизатором и дополнительной паровой турбиной обладают КПД
в 40%. 1.2 Схемы электрических цепей подстанции Схемы
трансформаторных подстанций и распределительных пунктов подразделяются на схемы
соединений первичных цепей, или первичные, и схемы соединений вторичных цепей,
или вторичные схемы.

Вторичные схемы включают элементы вторичного
оборудования, соединенные между собой в той последовательности, которая обеспечивает
работу схемы. Вторичным оборудованием являются контрольно-измерительные
приборы, реле защиты и автоматики, аппаратура управления и сигнализации,
соединенные между собой проводами и контрольными кабелями. Вторичное
оборудование служит для управления первичным оборудованием, его защиты,
контроля за работой. По назначению схемы подразделяют на принципиальные и
монтажные. На рисунке 1.1 представлена полная схема защиты линии в совмещенном
и развернутом виде. Первичная схема выполнена в однолинейном исполнении. В той
ее части, где в двухфазные провода включены трансформаторы тока, схема