microbik.ru
1 2 ... 7 8
Министерство образования Российской Федерации

Дальневосточный федеральный университет
Кафедра электроэнергетики
Утверждаю

Зав. кафедрой

Пастухов В.С.

______________

дата

Пояснительная записка


к дипломному проекту

на тему: Реконструкция подстанции 220/110/35/10 кВ «Смирных»
Исполнитель

Студент группы Э-811 П.В. Марьин

(подпись, дата)

Руководитель

к.т.н., доцент Н.Г. Винаковская

(подпись, дата)

Консультанты:

по экономике ________________

(подпись, дата)
по охране труда ________________

(подпись, дата)

Нормоконтроль

к.т.н., доцент ________________

(подпись, дата)
Рецензент

(подпись, дата)

Министерство образования Российской Федерации

Дальневосточный федеральный университет
Кафедра электроэнергетики

Утверждаю

Зав. кафедрой

_____________

«___» ___________ 2012 г.
ЗАДАНИЕ

на дипломный проект (работу)

Студенту (Фамилия И.О.) Марьину П.В. Группы ЮС-9142

1. Наименование темы: Реконструкция подстанции 220/110/35/10 кВ «Смирных».

2. Основания для разработки: приказ

3. Источники разработки: НТП ПС, ПУЭ, ПТЭиТБ.

4. Технические требования (параметры): напряжение подстанции 220/110/35/10 кВ. Питание подстанции осуществляется двухцепной линией со стороны высшего напряжения.

5. Дополнительные требования: коммунально-бытовая нагрузка города Рг = 7,5 МВт; потребление распределительной сетью Ррс = 6,2 МВт. Специ­аль­ная глава: конструкция асинхронного трехфазного электродвигателя собственных нужд

6. Перечень разрабатываемых вопросов: расчёт электрических нагрузок и общей мощности подстанции; выбор числа, мощности и типа понизительных трансформаторов; расчёт токов К.З.; выбор оборудования и аппаратуры подстанции; выбор трансформаторов собственных нужд; молниезащита подстанции; сетевой график строительства подстанции; локальная смета на приобретение и монтаж оборудования подстанции.
7. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей):

1. Главная схема подстанции

1 л.

2. План и разрез по ячейке линии ОРУ 110 кВ

1 л.

3. План и разрез по ячейке линии ОРУ 35 кВ

1 л.

4. Схема заполнения ЗРУ 6 кВ

1 л.

5. Молниезащита ОРУ 110 кВ

1 л.

6. Сетевой график строительства подстанции

1 л.


Календарный график выполнения проекта



п.п

Наименование этапов

дипломного проекта (работы)

Срок выполнения этапов проекта (работы)

Примечание

1.

Сбор материалов

. .2012




2.

Расчёт нагрузок подстанции

. .2012




3.

Выбор главной схемы

. .2012




4.

Выбор оборудования

. .2012




5.

Выбор устройств РЗ и А

. .2012




6.

Выбор устройств телемеханики и связи

. .2012




7.

Специальная глава

. .2012




8.

Охрана труда

. .2012




9.

Экономическая часть

. .2012




10.

Графическая часть

. .2012




11.

Доработка

. .2012





Дата выдачи задания . .2012

Срок представления к защите .02.2013

Руководитель проекта / Н.Г. Винаковская /

Студент / П.В. Марьин /
Содержание:

Титульный лист…………………………………………………………………...…1

Задание на проектирование ………………………………………………………...2

Содержание…………………………………………………………………………3

Реферат……………………………………………………………………………….5

Введение…….…………………..……………………………………………………6

1. Обоснование реконструкции……………......……………………………………8

2. Существующая схема электроснабжения и

характеристики нагрузки…………………………………………………………..10

2.1. Схема подстанции «Смирных» 220/110/35/10 кВ..……...…..………………15

2.2. Параметры нагрузки отходящих линий 35 кВ и 10 кВ…………………....16

3. Выбор силовых трансформаторов и схемы подстанции……………………...23

3.1. Определение количества и мощности силовых трансформаторов…………23

3.2. Выбор схемы подстанции……...……………………………………………...25

4. Расчёт токов короткого замыкания……………………………………….......27

4.1. Общие положения……………………………………………………….......27 4.2. Расчёт токов короткого замыкания для выбора

параметров защит элементов электрических сетей……………………………..27

5. Защита силового трансформатора………………………………………..…..49

5.1. Защита трансформаторов от многофазных

коротких замыканий в обмотках и на выводах………………………………...39

5.2. Продольная дифференциальная защита...………………………………….. .39

5.3. Максимальная токовая защита …………………...………………………….44

5.3.1 Общие положения……………………………………………………………44

5.4. Токовая защита от перегрузок…...……………………………………………51

5.5. Газовая защита……..………………….……………………………………….52

6. Выбор оборудования на напряжение 220 кВ, 35 кВ,10 кВ………..…………..53

6.1. Выбор оборудования 220 кВ………..………………………………………...53

6.2. Выбор оборудования 35 кВ………..………………………………………….60

6.3. Выбор оборудования 10 кВ…...………………………………………………68

7. Расчёт экономического обоснования реконструкции подстанции……..……78

8. Расчёт защитного заземления подстанции…..………………………………...89

9. Противопожарные мероприятия…....…………………………………….........92

10. Организационные мероприятия, обеспечивающие

безопасность работ при проведении обслуживания электроустановок……….94

11. ОПН…..………………………………………………………………………...102

Список используемой литературы……………………………………………….113

Заключение….….………………………………………………………………….114


Реферат

Дипломный проект по теме «Реконструкция подстанции 220 кВ «Смирных» содержит: 112 листов; 36 таблиц исходных и расчётных данных; 28 рисунков поясняющих расчёт. Целью проекта является проведение реконструкции оборудования подстанции 220 кВ «Смирных». В ходе реконструкции на подстанции будут установлены новые современные высоковольтные выключатели, нелинейные ограничители напряжения и т.д., в работе проведен экономический анализ эффективности реконструкции.

Введение

Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации в разделе №1 Организация эксплуатации в пункте 1.1.19 энергосистемам предписывают осуществлять:

эффективную работу электростанций и сетей путём снижения производственных затрат, повышения эффективности, повышения мощности установленного оборудования;

обновление основных производственных фондов путём технического перевооружения и реконструкции электростанций и сетей и модернизацию оборудования;

внедрение и освоение новой техники, технологии эксплуатации и ремонта, эффективных и безопасных методов ремонта.

Эффективность любого производства напрямую зависит от планомерно проводимой реконструкции оборудования с целью снижения производственных затрат.

За последние два десятилетия благодаря техническому прогрессу в производстве оборудования для электроэнергетики появились новые типы высоковольтных выключателей, появились нелинейные ограничители перенапряжения, начался выпуск и внедрение новых микропроцессорных устройств релейной защиты и электроавтоматики.

При проектировании новых подстанций и реконструкции старых, в связи с появлением новой техники появились новые требования в части электромагнитной совместимости, внедрения быстродействующей дуговой защиты и т.д.

Новые экономические условия в нашей стране более жестко ставят вопрос о повышении надёжности электроснабжения потребителей. Энергосистемы как частные компании вынуждены заниматься вопросами качества и сертификацией своей продукции – электроэнергии. Потребители имеют право и требуют через суд по договору об электроснабжении возмещение вреда и компенсацию из-за недопоставки электроэнергии и поставки некачественной электроэнергии.

Реконструкция энергетического производства направленная на повышение надежности и качества электроэнергии должна иметь экономическое обоснование. Экономическое обоснование нового проектируемого варианта электроснабжения позволяет оценить затраты на саму реконструкцию, увидеть снижение эксплутационных затрат и рассчитать срок окупаемости вложенных денежных средств.

Внедрение нового оборудования, новых эффективных и безопасных методов эксплуатации позволяет повысить производительность труда и уровень обслуживания оборудования.

Решение вопросов по реконструкции энергетического оборудования является комплексной задачей, которая затрагивает все аспекты производственной деятельности на энергетическом объекте.


1. Обоснование реконструкции.

Существующая схема транзитной подстанции «Смирных» 220/110/35/10 кВ состоит из: одного автотрансформатора АТДЦТН 63000кВА 220/110/35, двух трансформаторов ТМН 4000кВА 35/10 и реактора РТД-35 для компенсации реактивной мощности генерируемой ВЛ-220 кВ Д-11 «ГРЭС – Смирных» и ВЛ-220 кВ Д-13 «Смирных – НГТЭС».

1.1. Недостатки схемы.

Нагрузка на стороне 110 кВ в данный момент отсутствует и в будущем не планируется.

Низкий коэффициент загрузки автотрансформатора в максимальном режиме (не более 50%).

Потери холостого хода автотрансформатора и трансформаторов Т3 и Т4 велики из-за излишней установленной трансформаторной мощности, не соответствующей нагрузке потребителей 10 кВ и 35 кВ.

Ремонт автотрансформатора и его выключателей может быть выполнен только при полном выводе его из работы.

При аварийном и ремонтном отключении автотрансформатора реактор также выводится из схемы. Это приводит к резкому повышению напряжению на ВЛ-220 кВ, а при отсутствии нагрузки к опасным перенапряжениям в сети 220 кВ.

Нет резерва мощности при отключении автотрансформатора.

На автотрансформаторе отсутствует регулирование напряжения под нагрузкой на стороне 35 кВ, что не позволяет оперативно, без отключения регулировать напряжение на сборных шинах 35 кВ при изменении напряжения в зависимости от режима работы ВЛ-220 кВ и изменении нагрузки 35 кВ и 10 кВ.

Масляные выключатели 10 кВ, 35 кВ эксплуатируемые на данной подстанции, сняты с производства из-за высоких затрат при изготовлении и в их эксплуатации. В настоящее время на вновь проектируемых подстанциях устанавливают вакуумные и элегазовые выключатели 10 кВ, 35 кВ. Новые выключатели требуют меньше времени на эксплуатацию, так как нет необходимости контролировать состояние трансформаторного масла. Они обладают хорошими техническими характеристиками и низким энергопотреблением при оперативных переключениях.

Реконструкция необходима в первую очередь для снижения эксплутационных затрат: снижение потерь холостого хода автотрансформатора и трансформаторов 35/10 кВ; уменьшение затрат на эксплуатацию масляных выключателей; снижение установленной мощности трансформаторов на подстанции; уменьшение количества персонала, связанного с ремонтом и эксплуатацией основного оборудования.

Во-вторых, реконструкция приведет к увеличению надёжности энергоснабжения потребителей в нормальных, ремонтных и аварийных режимах.

Ввод автоматического регулирования напряжения на стороне 35 кВ приведет к снижению потерь электроэнергии и повышению качества электроэнергии, подаваемой в линии 35 кВ и соответственно потребителям на стороне 35 кВ.

2. Существующая схема электроснабжения и характеристики нагрузки.

2.1. Схема подстанции «Смирных» 220/110/35/10 кВ изображена на рисунке 2.1


Рисунок 2.1. Схема подстанции «Смирных» 220/110/35/10 кВ.

2.1.1. Параметры нагрузки отходящих линий 35 кВ и 10 кВ представлены в виде таблиц № 1 - 12 и рисунков № 2.2 - 2.12 суточных графиков нагрузки определенных по результатам зимних замеров в декабре 2011г.

2.1.2. Таблицы и графики нагрузки 10 кВ.

2.1.3. Нагрузка отходящих линий 10 кВ 1Л и 3Л на ТП 2*2 МВт (tg  = 0,23).
Таблица № 1 - Суточный график нагрузки 1Л-10 и 3Л-10 на ТП.

t

ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

%

70

70

70

100

100

80

80

90

80

80

70

70

Р

МВт

2,8

2,8

2,8

4

4

3,2

3,2

3,6

3,2

3,2

2,8

2,8

Q

Мвар

0,64

0,64

0,64

0,92

0,92

0,74

0,74

0,83

0,74

0,74

0,64

0,64




Рисунок 2.2. Суточный график нагрузки 1Л-10 и 3Л-10 на ТП.

2.1.4. Нагрузка отходящих линий 10 кВ 2Л и 4Л на РП 2*2 МВт (tg  = 0,2).

Таблица № 2 - Суточный график нагрузки 2Л и 4Л на РП.


t

ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

%

50

50

50

70

100

70

60

70

75

70

50

50

Р

МВт

2

2

2

2,8

4

2,8

2,4

2,8

3

2,8

2

2

Q

Мвар

0,4

0,4

0,4

0,56

0,8

0,56

0,48

0,56

0,6

0,56

0,4

0,4




Рисунок 2.3. Суточный график нагрузки 2Л и 4Л на РП.

2.1.5. Нагрузка на сборных шинах 10 кВ подстанции «Смирных» 220/110/35/10

Нагрузка на сборных шинах 10 кВ определена путем суммирования нагрузки 1Л-10, 3Л-10 на ТП из таблицы № 1 и 2Л-10, 4Л-10 на РП из таблицы № 2 для времени t = 2 часа.

Р = Ртп + Ррп = 2,8 + 2 = 4,8 (МВт)

Q = Qтп + Qрп = 0,644 + 0,4 = 1,044 (Мвар)

S = 4,912 (МВА)

Для остальных значений расчёт произведен аналогично.

Таблица № 3 - Суточный график нагрузки на СШ-10 кВ подстанции.


t

ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

МВт

4,8

4,8

4,8

6,8

8

6

5,6

6,4

6,2

6

4,8

4,8

Q

Мвар

1,044

1,044

1,044

1,480

1,720

1,296

1,216

1,388

1,336

1,296

1,044

1,044

S

МВА

4,912

4,912

4,912

6,959

8,183

6,138

5,731

6,549

6,342

6,138

4,912

4,912



Рисунок 2.4. Суточный график нагрузки на сборных шинах 10 кВ.

2.2. Таблицы и графики нагрузки 35 кВ.

2.2.1. Нагрузка сельскохозяйственных потребителей на ВЛ-1Л-35 с Рmax=1,5 МВт.

Таблица № 4 - Суточный график нагрузки сельскохозяйственных потребителей ВЛ-1Л-35.

t

ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

%

70

70

70

100

100

80

80

90

80

80

70

70

Р

МВт

1,05

1,05

1,05

1,5

1,5

1,2

1,2

1,35

1,2

1,2

1,05

1,05

Q

Мвар

0,84

0,84

0,84

1,2

1,2

0,96

0,96

1,08

0,96

0,96

0,84

0,84




Рисунок 2.5. Суточный график нагрузки сельскохозяйственных потребителей на ВЛ-1Л-35.

2.2.2. Нагрузка посёлка на ВЛ-1Л-35 с Рmax = 1,5 МВт.

Таблица № 5 - Суточный график нагрузки посёлка на ВЛ-1Л-35.

t

ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

%

80

80

80

90

90

90

80

90

90

100

100

90

Р

МВт

1,2

1,2

1,2

1,35

1,35

1,35

1,2

1,35

1,35

1,5

1,5

1,35

Q

Мвар

0,564

0,564

0,564

0,635

0,635

0,635

0,564

0,635

0,635

0,705

0,705

0,635




Рисунок 2.6. Суточный график нагрузки посёлка на ВЛ-1Л-35кВ.

2.2.3. Суммарная нагрузка на ВЛ-1Л-35 кВ.

Нагрузка на воздушной линии 1Л-35 определена путём суммирования нагрузки сельскохозяйственных потребителей из таблицы № 4 и посёлка из таблицы № 5

для времени t = 2 часа.

Р = Рсх + Рпос = 1,05 + 1,2 = 2,25 (МВт)

Q = Qтп + Qрп = 0,84 + 0,564 = 1,404 (Мвар)

S = 2,652 (МВА)

Для остальных значений расчёт произведен аналогично

Таблица № 6 - Суточный график нагрузки ВЛ-1Л-35 кВ.

t

ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

МВт

2,25

2,25

2,25

2,85

2,85

2,55

2,4

2,7

2,55

2,7

2,55

2,4

Q

Мвар

1,404

1,404

1,404

1,835

1,835

1,595

1,524

1,715

1,595

1,665

1,545

1,475

S

МВА

2,652

2,652

2,652

3,389

3,389

3,007

2,843

3,198

3,008

3,172

2,982

2,817





Рисунок 2.7. Суточный график нагрузки ВЛ-1Л-35 кВ.

2.2.4. Нагрузка леспромхоза на ВЛ-2Л-35 кВ с Рmax = 0,8 МВт.

Таблица № 7 - Суточный график нагрузки леспромхоза на ВЛ-2Л-35 кВ.

t

ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

%

20

20

20

20

80

100

50

70

70

60

30

20

Р

МВт

0,16

0,16

0,16

0,16

0,64

0,8

0,4

0,56

0,56

0,48

0,24

0,16

Q

Мвар

0,16

0,16

0,16

0,16

0,64

0,8

0,4

0,56

0,56

0,48

0,24

0,16





Рисунок 2.8. Суточный график нагрузки леспромхоза на ВЛ-2Л-35 кВ.
2.2.5. Нагрузка посёлка на ВЛ-2Л-35кВ с Рmax = 2 МВт.

Таблица № 8 - Суточный график нагрузки поселка на ВЛ-2Л-35 кВ.

t

ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

%

80

80

80

90

90

90

80

90

90

100

100

90

Р

МВт

1,6

1,6

1,6

1,8

1,8

1,8

1,6

1,8

1,8

2

2

1,8

Q

Мвар

0,752

0,752

0,752

0,846

0,846

0,846

0,752

0,846

0,846

0,94

0,94

0,846




Рисунок 2.9. Суточный график нагрузки посёлка на ВЛ-2Л-35 кВ.

2.2.6. Нагрузка железной дороги на ВЛ-2Л-35кВ с Рmax = 1,2 МВт.

Таблица № 9 - Суточный график нагрузки железной дороги на ВЛ-2Л-35 кВ.

t

ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

%

70

70

70

70

100

100

80

90

90

100

100

80

Р

МВт

0,84

0,84

0,84

0,84

1,2

1,2

0,96

1,08

1,08

1,2

1,2

0,96

Q

Мвар

0,672

0,672

0,672

0,672

0,96

0,96

0,768

0,864

0,864

0,96

0,96

0,768




Рисунок 2.10. Суточный график нагрузки железной дороги на ВЛ-2Л-35 кВ.

2.2.7. Суммарная нагрузка 2Л-35 кВ с Рmax = 4 МВт.

Нагрузка на воздушной линии 2Л-35 определена путём суммирования нагрузки леспромхоза из таблицы № 7, посёлка из таблицы № 8 и железной дороги из таблицы № 9 для времени t = 2 часа.

Р = Рлес + Рпос + Ржд = 0,16 + 1,6 + 0,84 = 2,6 (МВт)

Q = Qлес + Qпос + Qжд = 0,16 + 0,752 + 0,672 = 1,584 (Мвар)

S = 3,045 (МВА)

Для остальных значений расчёт произведен аналогично.

Таблица № 10 - Суточный график нагрузки ВЛ-2Л-35 кВ.

t

ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

МВт

2,6

2,6

2,6

2,8

3,64

3,8

2,96

3,44

3,44

3,68

3,44

2,92

Q

Мвар

1,584

1,584

1,584

1,678

2,446

2,606

1,92

2,27

2,27

2,38

2,14

1,774

S

МВА

3,045

3,045

3,045

3,264

4,385

4,608

3,528

4,122

4,122

4,383

4,051

3,417




Рисунок 2.11. Суточный график нагрузки ВЛ-2Л-35 кВ.

2.2.8. Нагрузка на сборных шинах 35 кВ подстанции «Смирных» 220/110/35/10 кВ.

Нагрузка на сборных шинах 35 кВ определена путем суммирования нагрузки на ВЛ-1Л-35 из таблицы № 6, ВЛ-2Л-35 из таблицы № 10 и нагрузки реактора РТД-35. Мощность установленного реактора РТД-35 составляет Qном = 20 Мвар для времени t = 2 часа.

Р = Р1Л-35 + Р2Л-35 = 2,25 + 2,6 = 4,85 (МВт)

Q = Q1Л-35 + Q2Л-35 +QРТД-35= 1,404 + 1,584 +20 = 22,988 (Мвар)

S = 23,494 (МВА)

Для остальных значений расчёт произведен аналогично.

Таблица № 11 - Суточный график нагрузки сборных шин 35 кВ.

t

Ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

МВт

4,85

4,85

4,85

5,65

6,49

6,35

5,36

6,14

5,99

6,38

5,99

5,32

Q

Мвар

22,988

22,99

22,99

23,51

24,28

24,2

23,44

23,985

23,865

24,05

23,69

23,25

S

МВА

23,494

23,49

23,49

24,18

25,13

25,02

24,05

24,758

24,605

24,88

24,43

23,85




Рисунок 2.12. Суточный график нагрузки сборных шин 35кВ.

2.3. Суммарная нагрузка сборных шин 220 кВ подстанции «Смирных».

Нагрузка на сборных шинах 220 кВ определена путем суммирования нагрузки на сборных шинах 10 кВ из таблицы № 3 и на сборных шинах 35 кВ из таблицы № 11 для времени t = 2 часа.

Р = РСШ-10 + РСШ-35 = 4,8 + 4,85 = 9,65 (МВт)

Q = QСШ-10 + QСШ-35 = 1,044 + 22,989 = 24,03 (Мвар)

S = 25,897(МВА)

Для остальных значений расчёт произведен аналогично.

Таблица № 12 - Суточный график нагрузки сборных шин 220 кВ.

t

ч

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

P

МВт

9,65

9,65

9,65

12,45

14,49

12,35

10,96

12,54

12,19

12,38

10,79

10,12

Q

Мвар

24,03

24,03

24,03

24,99

26

25,5

24,66

25,373

25,20

25,34

24,73

24,29

S

МВА

25,897

25,9

25,9

27,92

29,77

28,33

26,99

28,302

27,99

28,2

26,98

26,32



Рисунок 2.13. Суточный график нагрузки сборных шин 220 кВ.

2.4. Годовой график использования мощности сборных шин 220 кВ с РМАХ=15 МВт.

Таблица № 13 - Годовой график использования мощности сборных шин 220 кВ.

Т

ч

2000

4000

7000

8000

8760

P

МВт

15

13,5

12,75

8,775

4,5



Рисунок 2.14. Годовой график использования мощности сборных шин 220 кВ.

2.5. Определение основных показателей и коэффициентов характеризующих графики нагрузки.

Среднюю активную мощность за сутки Рср из таблицы № 12:

Рср = Wсут/24 = Pi*ti)/24 = (9,65*2 + 9,65*2 + 9,65*2 + 12,5*2 + 14,5*2 + 12,4*2 + 11*2 + 12,5*2 + 12,2*2 + 12,4*2 + 10,8*2 + 10,1*2)/ 24 = 11,44МВт

Среднюю реактивную мощность за сутки Qср из таблицы № 12:

Qср = Vсут/24 = Qi*ti)/24 = (24,03*2 + 24*2 + 24*2 + 25*2 + 26*2 + 25,5*2 + 24,7*2 + 25,4*2 + 25,2*2 + 25,3*2 + 24,7*2 + 24,3*2)/ 24 = 24,85Мвар

Находим коэффициент заполнения графика:

Кзп = Рср/Рмах = 11,44/15 = 0,76

Годовое потребление активной энергии рассчитаем по формуле, взяв данные из таблицы № 13:

W =

где Рiмощность iой ступени графика, МВт;

Тiпродолжительность iой ступени графика, ч.

W = 2000*15 + 2000*13,5 + 3000*12,8 + 1000*8,76 + 760*4,5=107445 (тыс.кВт*ч)

Определим годовое число часов использования максимума активной мощности:

Тмах = W/Pмах = 107445/15 = 7163 (ч)

Найдём время максимальных потерь:

(0,124+Tmax/10000)2*8760 =6185 (ч)


следующая страница >>