Основные данные о работе
 Скачать 0.85 Mb.
|
ВведениеОсновное назначение электрических сетей - обеспечение надежного электроснабжения потребителей электротехники и электроустановок соответствующего качества. Оно должно осуществляться в соответствии с требованиями технико-экономических показателей сети, то есть обеспечивать экономическую справедливость и как можно меньшие затраты. В настоящее время инфраструктура развивается быстрыми темпами, а количество потребителей энергии растет. В связи с этим актуальной задачей проектирования является разработка электрических систем с использованием современных районных электростанций, отвечающих всем требованиям безопасного и надежного энергоснабжения и энергоэффективности, а также снижения эксплуатационных затрат. Предметом последнего квалификационной работы была разработка электрической системы для небольшого распределительного центра. Разработанная электрическая система должна обеспечивать непрерывное и надежное электроснабжение потребителей всех категорий. Разработка электрической системы включает в себя такие задачи, как выбор схемы электроснабжения, электрических трансформаторов на трансформаторных выводах, выбор современного коммутационного оборудования и релейной панели, защищающей трансформаторы от аварийного канала и аварийных отключений электроэнергии, а также от отключений линий электропередач. Надежность системы электроснабжения потребителей напрямую зависит от правильного размещения трансформаторных подстанций (ТП) на территории микрорайона, а также от правильного расчета числа подстанций и мощности трансформаторов. Надёжность схемы электроснабжения зависит от надёжности её отдельных элементов и способа их соединения. Инженерные оценки надёжности базируются на характеристиках, определяемых по статистическим данным испытаний эксплуатируемых изделий или наблюдений за отказами объектов в процессе эксплуатации. При количественной оценке надёжности систем электроснабжения определяются показатели надёжности элементов, из которых состоит система. Оптимальное расположение трансформаторных подстанций в непосредственной близости к центру питаемых ими групп потребителей. При таком расположении сокращается протяженность линий электропередач, уменьшается сечение проводов и кабелей, а значит, снижаются и затраты на сооружение сетей. Целью выпускной квалификационной работы является «Реконструкция подстанции 110/10 кВ» на примере подстанции АО «Концерн Росэнергоатом» «Ленинградская атомная станция». Проектирование нового строительства и реконструкции производится на базе широкого применения типовых проектов с использованием различных конструкций комплектных трансформаторных подстанции (КТП) и комплектных распределительных устройств (КРУ) заводского изготовления. Применение некомплектного оборудования должно быть обосновано. В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи: 1. Изучить теоретические основы работы электрооборудования РП 110/10 кВ; 2. Произвести подбор литературы и других источников для выполнения ВКР 3. Выбрать коммутационную, защитную и релейную аппаратуру 4. Определить капитальные затраты по модернизации силового оборудования и релейной защиты 5. Разработать схему электроснабжения 6. Выполнить графическую часть проекта. Объект исследования – схема электроснабжения РП 110/10 кВ. Предметом исследования является электрооборудование РП 110/10 кВ. Гипотеза: Если провести реконструкцию схемы электроснабжения РП 110/10 кВ, то расшириться возможность бесперебойного снабжения электроэнергией потребителей. Практическая значимость исследования заключается в разработке схемы электроснабжения за счет применения нового электрооборудования РП. Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемых источников, графической части. Основная часть ГЛАВА 1. Характеристика подстанцииСтруктурная схема и характеристики производственных помещений подстанции Подстанция РП 110/10кВ является распределительной подстанцией, она получает питание по двум воздушным линиям и питает потребители. В основном все потребители относятся к потребителям I категории и только около 3% - относятся к потребителям II категории. Первая категория потребителей - электростанции, перерыв в электроснабжении которых может быть опасен для жизни людей, нанести значительный ущерб народному хозяйству, выход из строя крупного дорогостоящего оборудования, большого количества бракованных, сложных изделий, может привести к нарушению технологического процесса. Ухудшение функционирования основных элементов инженерной системы. Когда вторая категория потребителей брошена на электроэнергию. Тогда дефицит электроэнергии связан только с острой нехваткой товаров, времени людей, автомобилей и промышленного транспорта. Все потребители завода питаются от двух независимых источников. Это отвечает требованиям надежного электроснабжения потребителей блока I. Электроэнергия на участок автоматически вводится для потребителей первой категории. Выбранный вариант структурного чертежа РУ должен быть детализирован для обоих напряжений (ВН и НН). Использовать ЗРУ на напряжение 110 кВ, предназначенное для приема и распределения трехфазной электрической энергии переменного тока напряжением 110 кВ и промышленной частотой 50 Гц. КРУН относится к низковольтным разработкам. Данная подстанция состоит из следующих элементов: - ЗРУ-110 кВ. - силовые трансформаторы; КРУН (комплектное распределительное устройство внутренней установки); жесткие и гибкие шины; заземление; грозозащиты; кабельных конструкций; фундаментов и ограждений; осветительных устройств; системы внутреннего отопления и вентиляции; охранно-пожарной сигнализации; линейного ввода.  Рисунок 1 - Структурная схема Общие сведения об электрической схеме подстанции Новые проекты строительства и реконструкции будут основываться на распространении типовых проектов с использованием различных конструкций комплектных подстанций (КТП) и комплектных распределительных устройств заводского изготовления (КРУ). Использование несовершенного оборудования должно быть обосновано. Современные и перспективные конструкции силовых цепей должны отвечать следующим требованиям: - Максимальное использование существующих сетей 10-110 кВ с необходимым расширением и реконструкцией существующих подстанций и линий. - Обеспечение электроснабжения с учетом категорий потребителей по надежности. - Обеспечить требуемое качество электроэнергии. - Гибкость схемы, т.е. приспособляемость к различным режимам передачи и распределения при изменении нагрузок потребителей, в том числе послеаварийных режимов работы сети. - возможность последующего развития электрической сети без кардинальных изменений; При выборе схемы подключения следует учитывать следующие факторы: - Значение и роль подстанций в энергосистеме. Подстанции могут быть предназначены для снабжения электроэнергией отдельных потребителей или больших площадей, части энергосистемы или для соединения различных энергосистем. Роль подстанции определяет ее компоновку. - Расположение подстанций в энергосистеме, схемы и напряжения прилегающих сетей. Подстанции бывают либо тупиковыми, проходными, либо ответвлениями. Схемы таких подстанций разные даже при одинаковом количестве трансформаторов одной мощности.1 Схема распределительного устройства 10 кВ зависит от схемы электроснабжения потребителя. Электроснабжение по одиночным или параллельным линиям, наличие резервных вводов для потребителей и т.д. - Категории потребителей по надежности электроснабжения. С точки зрения надежности электроснабжения все электроприемники делятся на три категории. - Среднесрочные перспективы расширения и развития подстанций и прилегающих участков сети. Схемы и компоновки распределительных устройств следует выбирать с учетом возможного увеличения количества присоединений по мере развития энергосистемы. При разработке распределительных устройств для подстанций не следует вносить существенные изменения. Это возможно только в том случае, если план выбран с учетом перспектив его развития. При выборе электрической схемы учитываются допустимые токи короткого замыкания. При необходимости решается задача разделения сетей, выделения электроустановок на самостоятельное рабочее место и установки специальных токовых аппаратов. Из сложного перечня условий, влияющих на выбор принципиальных схем электроустановок, можно выделить наиболее важные требования к схеме. - Надежность электроснабжения населения; - Пригодность для ремонта; - Гибкость схем электроснабжения; - Экономическая выгода. Надежность - это свойство электрооборудования, являющегося частью электрической сети, которое предназначено для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей со стандартным качеством электроэнергии. Повреждение оборудования в любой части цепи, как правило, не может привести к отключению электроэнергии. Качество контура должно соответствовать категориям потребителей, которые питаются от данной электростанции. Надежность оценивается по частоте и продолжительности отключений потребителей электроэнергии. Пригодность к ремонту электростанции зависит от того, как он может быть проведен без перерыва или снижения подачи электроэнергии потребителям. Обслуживание заданной программы может быть рассчитано по частоте и среднему времени отключения потребителей для ремонта оборудования. Эксплуатационная гибкость электрических цепей определяется их способностью создавать необходимые режимы работы и производить рабочие переключения. Максимальная оперативная гибкость схемы обеспечивается, когда оперативное переключение в цепи осуществляется выключателем или другим коммутационным устройством с дистанционным приводом. Ликвидация аварийных ситуаций значительно ускорилась бы, если бы все операции выполнялись дистанционно и более эффективно за счет автоматизации. Операционная гибкость измеряется количеством операционных переключений, сложностью и продолжительностью. Описание метода внешнего источника питания Распределительные устройства используются для приема электроэнергии, понижения уровня напряжения со 110 кВ до 10 кВ и распределения ее потребителям на напряжении 10 кВ. Подстанция радиально питается от РП-1 110 кВ и является тупиковой. Питание каждого трансформатора осуществляется по кабельным линиям 110 кВ. Используется одножильный маслонаполненный кабель МНАШ с допустимым током нагрузки 380 А и сечением 150 мм2. Кабельные линии 110 кВ подключены к различным шинным системам ПС 110 кВ РП-1. Шинная система РП-1 110 кВ питается от двух независимых источников питания и соответствует требованиям по надежному электроснабжению потребителей I категории. Электроснабжение трансформатора РП выполнено по блок-схеме «Кабельная линия - трансформатор» с установкой линейного разъединителя РЛНД-2-110-1000 на ЗРУ-110 кВ. Между трансформаторами нет высоковольтных соединений. Нейтральная обмотка трансформатора ВН защищена от перенапряжения вентильными разрядниками и трансформатором НКФ-110. Кроме того, для заземления нейтрали установлен однофазный наружный заземлитель ЗОН-110У. В нормальном режиме трансформатор работает с изолированной нейтралью. Описание внутреннего источника питания Ввиду большого количества филиалов, большого количества приборов схема электроснабжения предприятий в пределах своей территории должна быть значительно совершеннее, чем схема внешнего электроснабжения, и в то же время дешевле и надежнее. При наименьшем напряжении подстанции используется односекционная система сборных шин, которая управляет секциями и трансформаторами по отдельности. Схема с одной системой сборных шин позволяет использовать комплектное распределительное устройство, что снижает затраты на монтаж, широкое применение механизации и сокращение сроков строительства электроустановок. Для глубокого ограничения токов короткого замыкания. Используются трансформаторы с расщепленной обмоткой и группы подсекционных и выходных фидеров, а также отдельные реакторы. На подстанциях секторные реакторы не применяют из-за их неэффективности. Электроснабжение потребителей подстанции осуществляется по лучевой схеме, при которой электрическая энергия от подстанции передается непосредственно на цеховую подстанцию без ответвления на пути к питанию других потребителей. Такие схемы имеют большое количество разъединяющих устройств и большое количество линий электропередач. Радиальные схемы питания получили наибольшее распространение для питания достаточно мощных потребителей2. Все трансформаторы в штатном режиме работают независимо, каждый на своем участке шинопровода 10 кВ. Трансформаторы подключаются к шинам секций через масляные выключатели МГГ-10-5000/1000Т, кроме первой секции трансформатора Т1, на которой установлен вводной выключатель ВМПЭ-10-1500-29Т. Выключатели секций МГГ-10-5000/1000Т выключены в штатном режиме, их цепи собраны, ключ АВР находится в положении «авто». От участка КРУ-10 кВ к потребителю отходят кабели с бумажно-пропитанной изоляцией типов ААШВ и ААБГ. Оснащен масляным выключателем ВМПЭ-10-1500-29Т, кроме ячейки 51, в которой установлен вакуумный выключатель АВВ ВД4-10-31,5/630. Цепи с частичными выключателями предназначены для питания первой категории потребителей, но часто используются для питания второй категории потребителей. На подстанции установлены трансформаторы тока типа ТВТ-110-600/5, ТШЛ 10-3000/5, ТПОЛ 10-1500/5, ТПШЛ 10-2000/5, ТПЛ 10-1000/5, ТПЛ 10-300/, оснащенные оборудование. 5 и трансформаторные напряжения типов НКФ-110 и ЗНОЛТ-10. Схема разработана в соответствии с заданием на проектирование «Реконструкция распределительного устройства 110/10 кВ». Существующая ЗРУ-10 кВ №1 выполнена по нестандартной схеме «Две системы шин с шиносоединительными выключателями» и имеет две секции. Однолинейная схема до перестроения показана на Листе 1 в графической части проекта. После реконструкции он будет выполнен по схеме «две системы шин, разделенных выключателем» и состоять из четырех секций, что повысит надежность РУ-10. На листе 2 графической части проекта представлена схематическая однолинейная схема РУ после реконструкции. Выбор схемы электроснабжения на напряжение 10 кВ зависит от состава потребителей энергии: их количества, категорий мощности и надежности. Так, для питания потребителей I категории и ответственных потребителей II категории, если каждый трансформатор получает питание по отдельным линиям, подключенным к независимым источникам, применяют две трансформаторные подстанции и двухлучевую схему питания. Если один из трансформаторов выйдет из строя, другой трансформатор возьмет на себя большую часть нагрузки из-за своей перегрузочной способности. Переключение нагрузки с вышедшего из строя трансформатора на работающий трансформатор происходит автоматически. Схема электроснабжения для сети 10 кВ представлена на рис. А.1 ПРИЛОЖЕНИЯ 1. Основное электрооборудование подстанции В состав оборудования РП 110/10кВт входят: - открытое распределительное устройство 110кВ (ОРУ-110кВ), на котором установлены силовые трансформаторы; - закрытое распределительное устройство 110 кВ (ЗРУ-110 кВ) с разъединителями; - закрытое комплектное распределительное устройство 10кВ (КРУ-10кВ), с секциями шин, с токоограничивающими групповыми реакторами, с масляными выключателями, разъединителями, трансформаторами тока и напряжения; - главный щит управления (ГЩУ), в котором находятся панели управления, релейной защиты и автоматики, сигнализации; - токоограничивающие реакторы и разъединители 10 кВ; - два трансформатора собственных нужд; - щит собственных нужд – 0,4кВ; - щит постоянного тока; - аккумуляторная батарея; - кабельный подвал; - вентиляционные системы; - насосная станция пожаротушения. К компоновке электрооборудования предъявляются следующие общие требования3: - Помещения корпоративных распределительных устройств (РУ), принадлежащие сторонним организациям и примыкающие к объектам с оборудованием под напряжением, должны быть отделены от них и иметь отдельные запираемые выходы. Окна в помещении КРУ должны быть постоянно закрыты, а отверстия в перегородках между аппаратами, содержащими масло, должны быть герметизированы. Все отверстия, через которые проходят кабели, загерметизированы. Все проемы и проемы в наружных стенах объекта герметизируются или закрываются сеткой для предотвращения проникновения животных и птиц. - Токоведущие части балласта и защитного оборудования должны быть защищены от случайного прикосновения. Электрооборудование распределительных устройств всех типов и напряжений должно соответствовать условиям эксплуатации как в номинальном режиме, так и при коротких замыканиях, перенапряжениях и перегрузках. Кабельные каналы и заземленные кабельные лотки КРУЭ должны быть покрыты огнеупорной плитой, места выхода кабелей из кабельных каналов, лотков, перекрытий и переходов между кабельными отсеками должны быть герметизированы огнеупорным материалом. есть. Туннели, подвалы и водные пути должны содержаться в чистоте, а дренажные системы должны обеспечивать беспрепятственный сток воды. Нефтеприемники, гравийные подушки, желоба и маслоотводы должны содержаться в исправном состоянии. Уровень масла в масляном выключателе, трансформаторе напряжения и вводах должен оставаться в пределах шкалы масломера при максимальной и минимальной температуре окружающей среды. - Выключатели и их приводы должны иметь индикаторы разомкнутого и замкнутого положения. Индикаторы включения и выключения необходимы для приводов разъединителей, заземляющих ножей, сепараторов, КЗ и другого оборудования, разделенного стенами. КРУ должны включать переносные заземлители, защитное противопожарное и вспомогательное оборудование (песок, огнетушитель), противогазы, респираторы и средства для оказания первой помощи пострадавшим при аварии. При эксплуатации силового трансформатора необходимо обеспечить его надежную работу. Нагрузка, уровень напряжения, температура, свойства масла и параметры изоляции должны соответствовать установленным нормам. Охлаждение, регулировка напряжения и другие элементы должны содержаться в исправном состоянии. Уровень масла в расширителе неработающего трансформатора (реактора) должен соответствовать температуре масла трансформатора тока (реактора). Обслуживающий персонал использует показания тепловой сигнализации и термометров на трансформаторах с расширителями, а также показания манометров и вакуумметров на «Советоле» или маслонаполненных герметизированных трансформаторах для определения верхнего слоя масла. Следует контролировать температуру. Если давление в баке превышает 50 кПа (0,5 кгс/см2), следует уменьшить нагрузку на трансформатор. - Гравийная засыпка отстойника трансформатора (атомного реактора) должна содержаться в чистоте. В случае сильного загрязнения его следует заменить или очистить. В случае автоматического отключения трансформатора (реактора) из-за защитного действия от внутренних повреждений (газовых, дифференциальных) ввод трансформатора (реактора) в работу допускается только после осмотра, испытания, анализа и удаления газа, масла и т. д. Выявленные дефекты (повреждения). Если трансформатор (реактор) отключен от защиты, его работа не связана с внутренними повреждениями и может быть снова включена без проверки после внешнего осмотра. Аварийный вывод трансформатора из работы необходим при: сильном неравномерном шуме и потрескивании внутри трансформатора; ненормальном и постоянно возрастающем нагреве трансформатора при нормальных нагрузке и работе устройств охлаждения; выбросе масла из расширителя и разрыве диафрагмы выхлопной трубы; течи масла с понижением его уровня ниже уровня масломерного стекла. Трансформаторы выводятся из работы также при необходимости немедленной замены масла по результатам лабораторных анализов. Анализ электрических нагрузок Расчетная нагрузка является одним из основных входных параметров при проектировании электрических систем, сетей и установок. Определение нагрузки требуется для выбора количества и мощности блоков электростанции. количество и мощность трансформаторов подстанции, напряжение, сечение проводов и количество цепей в ЛЭП; Расчет мощности и потерь мощности, расчет отклонений напряжения в электрических сетях и выбор средств регулирования напряжения и др. Под расчетной (максимальной) нагрузкой понимается максимальная средняя нагрузка за 30 минут, ожидаемая в конце расчетного периода развития сети или установки. Расчетную продолжительность можно получить в пределах 5-20 лет. Помимо расчетной нагрузки, при проектировании важно знать график нагрузки. Характер нагрузки меняется со временем. В большинстве методов проектирования используются ежедневные графики нагрузки, годовые графики нагрузки по периодам и годовые графики максимальной нагрузки для каждого месяца. По данным предприятия получим таблицу расчетных нагрузок. Результаты отражены в таблице 1. Таблица 1 Суммарная расчетная нагрузка РП
|