подстанция. Курсовая подстанции. Назначение и применение электрической подстанции и элегазового выключателя в автоматизированном оборудовании
 Скачать 0.77 Mb.
|
 Содержание Введение………………………………………………………………………...3 Общая часть…………………………………………………………………..5 Необходимость автоматизации в системе электроснабжения……5 Назначение и применение электрической подстанции и элегазового выключателя в автоматизированном оборудовании..8 Технологическая часть……………………………………………………..14 Выбор числа трансформаторов…………………………………...14 Обоснование проектирования…………………………………….20 Расчёт основных параметров……………………………………...21 Технологическое обеспечение…………………………………....26 Определение параметров………………………………………….28 Конструкторская часть……………………………………………………..29 Описание конструкции……………………………………………29 Описание монтажа………………………………………………...30 Причины возможных отказов……………………………………..38 Охрана труда………………………………………………………………..41 Мероприятия по технике безопасности…………………………..41 Мероприятия по противопожарной безопасности………………43 Охрана окружающей среды……………………………………….44 Заключение…………………………………………………………………….45 Список литературы……………………………………………………………46 Приложения Введение В настоящее время вся хозяйственная деятельность построена на использовании электрической энергии. Ни одно производство, ни одно предприятие не может функционировать, не будучи электрифицированным. Поэтому существует необходимость в строительстве новых электроустановок. Комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии, называется электроустановкой. Электроэнергия, вырабатываемая на электростанции, поступает на электрические подстанции, на которых происходит преобразование электроэнергии по напряжению, частоте или роду тока. Электрические подстанции – это электроустановки, предназначенные для распределения электроэнергии (распределительные подстанции), преобразования электроэнергии одного напряжения в энергию другого напряжения с помощью трансформаторов (трансформаторные подстанции). По способу присоединения к сети подстанции делят на тупиковые, ответвительные, проходные и узловые. Целью данной курсовой работы является необходимость расчета и проектирования электрической части подстанции. Для достижения заданной цели должны решаться следующие задачи: -выбор числа и мощности силовых трансформаторов (автотрансформаторов); -разработка и обоснование принципиальной электрической схемы подстанции; -выбор и проверка основного электрооборудования (выключателей, разъединителей, измерительных трансформаторов тока и напряжения). Объектом исследования является электрическая подстанция с использование элегазового выключателя. Важность использование инновационных высоковольтных выключателей на сегодняшний день обусловлена тем, что это гораздо практичнее, экономичнее и безопаснее. Высоковольтные выключатели позволяют безопасно включать и выключать цепь питания подстанции. Также, в связи с развитием технологий производства, выключатели становятся более качественными, что позволяет экономить и реже закупать новое оборудование. В конструкцию стандартного выключателя входит корпус, контактная система, токоведущие части, устройство для гашения дуги, приводной механизм. На сегодняшний день использование элегаза в выключателях в виде дугогасящей среды, более эффективно по сравнению с маслом или сжатым воздухом. Эта область является наиболее развивающейся и более перспективной. Производство элегазового выключателя не дешёвый процесс, но это замещается его эксплуатационными качествами и долговечностью работы. Общая часть Необходимость автоматизации в системе электроснабжения Автоматизация производства — это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда, обеспечить стабильное качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства. До внедрения средств автоматизации, замещение физического труда происходило посредством механизации основных и вспомогательных операций производственного процесса. Интеллектуальный труд долгое время оставался не механизированным (ручным). В настоящее время операции физического и интеллектуального труда, поддающиеся формализации, становятся объектом механизации и автоматизации. В качестве характеристики измерения может выступать понятие уровня (степени) автоматизации. Затраты на энергоресурсы и системы энергоснабжения промышленных предприятий составляют от 5 до 60% себестоимости продукции в зависимости от ее вида. Доля затрат на энергоресурсы имеет устойчивую тенденцию к увеличению во всем мире, а в России - в большей мере в связи со спецификой переходной экономики. В конечном счете эффективное использование энергоресурсов самым непосредственным образом влияет на конкурентоспособность продукции предприятия. Система комплексной автоматизации энергоснабжения обеспечивает высокую эффективность. Наиболее эффективными являются: - снижение издержек на оплату тепло- и электроэнергии за счет автоматического контроля и правильного планирования максимума нагрузки. Максимум прибыли за счет рационального использования энергоресурсов: снижение непроизводительных потерь электроэнергии, нерационального сжигания топлива, использования тепла, воды и других ресурсов. - снижение затрат на текущий и капитальный ремонт за счет использования высоконадежной техники АББ: устройств КИПиА, исполнительных механизмов, регуляторов и контроллеров, терминалов УСО и РЗА, электроприводов. - снижение травматизма и уменьшение ущерба от повреждения оборудования, возникающих в результате ошибок оперативного персонала, путем автоматизации формирования бланков переключений, блокировок, безопасного обслуживания объектов. - снижение затрат на содержание персонала за счет внедрения «безлюдных» технологий автоматического управления, применения надежных средств автоматизации. - снижение издержек на профилактический контроль и испытания первичного оборудования за счет перехода от периодических проверок к проверкам «по необходимости» путем автоматизации контроля ресурса оборудования, полноценной паспортизации. - повышение производительности работы персонала за счет автоматизации испытаний. Современные производственные системы, обеспечивающие гибкость при автоматизированном производстве, включают: • Станки с ЧПУ, впервые появившиеся на рынке ещё в 1955 году. Массовое распространение началось лишь с применением микропроцессоров. • Промышленные роботы, впервые появившиеся в 1962 году. Массовое распространение связано с развитием микроэлектроники. • Роботизированный технологический комплекс (РТК), впервые появившиеся на рынке ещё в 1970-80 годы. Массовое распространение началось с применением программируемых систем управления. • Гибкие производственные системы, характеризуемые сочетанием технологических единиц и роботов, управляемые ЭВМ, имеющие оборудование для перемещения обрабатываемых деталей и смены инструмента. • Автоматизированные складские системы (АS/RS). Предусматривают использование управляемых компьютером подъемно-транспортных устройств, которые закладывают изделия на склад и извлекают их оттуда по команде. • Системы контроля качества на базе ЭВМ. CАQ - техническое приложение компьютеров и управляемых компьютерами машин для проверки качества продуктов. • Система автоматизированного проектирования CАD используется проектировщиками при разработке новых изделий и технико-экономической документации. • Планирование и увязка отдельных элементов плана с использованием ЭВМ. САР - разделяется по различным характеристикам и назначениям, по 1.2 Назначение и применение электрической подстанции и элегазового выключателя в автоматизированном оборудовании Подстанция, в которой стоят повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, в то время как понижающая (или понизительная) подстанция уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока. Необходимость в повышении передаваемого напряжения возникает в целях многократной экономии металла, используемого в проводах ЛЭП, и уменьшения потерь на активном сопротивлении. Действительно, необходимая площадь сечения проводов определяется только силой проходящего тока и отсутствием возникновения коронного разряда. Также уменьшение силы проходящего тока влечёт за собой уменьшение потери энергии, которая находится в прямой квадратичной зависимости от значения силы тока. С другой стороны, чтобы избежать высоковольтного электрического пробоя, применяются специальные меры: используются специальные изоляторы, провода разносятся на достаточное расстояние и т. д. Основная же причина повышения напряжения состоит в том, что чем выше напряжение, тем большую мощность и на большее расстояние можно передать по линии электропередачи. Классификация подстанций. Функционально подстанции делятся на: -Трансформаторные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов. -Преобразовательные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования рода тока или его частоты. По значению в системе электроснабжения: -Главные понижающие подстанции (ГПП). -Подстанции глубокого ввода (ПГВ). -Тяговые подстанции для нужд электрического транспорта, часто такие подстанции бывают трансформаторно-преобразовательными для питания тяговой сети постоянным током. -Трансформаторные подстанции 10 (6)/0,4 кВ (КТП). Последние называются цеховыми подстанциями в промышленных сетях, городскими — в городских сетях. В зависимости от места и способа присоединения подстанции к электрической сети нормативные документы не устанавливают классификации подстанций по месту и способу присоединения к электрической сети. Однако ряд источников даёт классификацию исходя из применяющихся типов конфигурации сети и возможных схем присоединения подстанций. Тупиковые — питаемые по одной или двум радиальным линиям. Ответвительные — присоединяемые к одной или двум проходящим линиям на ответвлениях. Проходные — присоединяемые к сети путём захода одной линии с двухсторонним питанием. Узловые — присоединяемые к сети не менее чем тремя питающими линиями. Ответвительные и проходные подстанции объединяют понятием промежуточные, которое определяет размещение подстанции между двумя центрами питания или узловыми подстанциями. Проходные и узловые подстанции, через шины которых осуществляются перетоки мощности между узлами сети, называют транзитными. Также используется термин «опорная подстанция», который, как правило, обозначает подстанцию более высокого класса напряжения по отношению к рассматриваемой подстанции или сети. По месту размещения подстанции делятся на: Открытые — подстанции, оборудование которых расположено на открытом воздухе. Закрытые — подстанции, оборудование которых расположено в здании. Элегаз – это шестифтористая сера, которую относят к электротехническим газам. Благодаря изоляционным свойствам ее активно применяют при производстве электротехнических устройств. В нейтральном состоянии элегаз представляет собой негорючий газ без цвета и запаха. Если его сравнивать с воздухом, то можно отметить высокую плотность и молекулярную массу, превышающую воздушную в 5 раз. Одно из преимуществ элегаза – устойчивость к внешним проявлениям. Он не меняет характеристик при любых условиях. Если происходит распад вовремя электроразряда, то вскоре наступает полноценное, необходимое для работы восстановление. Секрет в том, что молекулы элегаза связывают электроны и образуют отрицательные ионы. Качество «электроотрицания» наделило 6-фтористую серу такой характеристикой, как электрическая прочность. На практике электропрочность воздуха в 2-3 раза слабее, чем то же свойство элегаза. Кроме прочего, он пожаробезопасен, так как относится к негорючим веществам, и обладает охлаждающей способностью. Перечисленные характеристики сделали элегаз максимально подходящим для применения в электротехнической сфере, в частности, в следующих устройствах: • силовые трансформаторы, работающие по принципу магнитной индукции; • распределительные устройства комплектного типа; • линии высокого напряжения, связывающие удаленные установки; • высоковольтные выключатели. Но некоторые свойства элегаза привели к тому, что пришлось усовершенствовать конструкцию выключателя. Основной недостаток касается перехода газообразной фазы в жидкую, а это возможно при определенных соотношениях параметров давления и температуры. Чтобы оборудование работало без перебоев, необходимо обеспечить комфортные условия. Предположим, для функционирования элегазовых устройств при -40º необходимо давление не более 0,4 МПа и плотность менее 0,03 г/см³. На практике при необходимости газ подогревают, что препятствует переходу в жидкую фазу. Принцип гашения дуги Как срабатывает устройство, рассмотрим на примере выключателя LW36 китайского производителя CHINT. При отключении пружина действует на динамические элементы цилиндра, и они опускаются вниз. Все контакты, кроме дугогасительных, размыкаются. Когда отсоединяются и дугогасительные контакты, по которым проходит ток, возникает электрическая дуга. Горячий газ перемещается в тепловую камеру, срабатывает обратный клапан. Когда газ из тепловой камеры выдувается в промежуток, происходит гашение дуги. Если происходит отключение небольших по величине токов, то давления в тепловой камере недостаточно, поэтому привлекается давление из компрессионной камеры (оно всегда выше). Открывается обратный клапан, газ беспрепятственно поступает в промежуток и при переходе через ноль гасит дугу. Современные колонковые установки обладают улучшенными характеристиками. Техническое обслуживание снижено до минимума, коммутационный ресурс увеличен. Элегазовые выключатели отличаются низким уровнем шума, надежной механикой, простотой монтажных и испытательных работ. Регулировка баковых моделей производится с помощью привода и трансформаторов. Пружинный или пружинно-гидравлический привод контролирует процессы включения/отключения, уровень удержания электродуги. Элегазовые выключатели — довольно простые и эффективные приспособления, быстро и надежно размыкающие электрическую цепь. Благодаря характеристикам шести фтористой серы они эффективнее воздушных или масляных и нашли применение в энергосистемах высокого и сверхвысокого напряжения. Кроме того, газ не стареет со временем и не требует постоянного обслуживания — только пополнения при утечках, что в условиях должной эксплуатации случается редко. Современные модели обладают очень большими меж ревизионными сроками — вплоть до «пожизненной» гарантии на весь период службы, они взрыва- и пожаробезопасны. Несмотря на обусловленную сложностью производства и высокими требованиями к качеству газовой смеси стоимость, набор эксплуатационных характеристик позволил ЭВ почти полностью вытеснить с рынка другие типы выключающих систем высокого и сверхвысокого напряжения. А постоянно ведущиеся в этом направлении разработки приводят к выпуску еще более надежных и компактных моделей: например, за рубежом уже массово переходят на небольшие комплектные электрораспределители с элегазовой изоляцией для открытых распределяющих комплексов с напряжением от 110 кВ  Рисунок 1 – Схема элегазового выключателя. Элегазовые выключатели высокого напряжения выполняют работу за счет изоляции фаз друг от друга посредством элегаза. Когда срабатывает уведомление о том, что нужно отключить электрооборудование, контакты некоторых камер (если аппарат колонковый) размыкаются. Таким способом, встроенные контакты образуют дугу, которая помещена в газовую среду. Она разлагает газ на разные компоненты, но при этом и сама уменьшается из-за высокого давления в емкости. |