Разработка проекта реконструкции подстанции 110 кВ (на примере ОАО «Московская объединенная электросетевая компания», филиал «Центральные электрические сети») - Дипломная работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ….…. 3

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДСТАНЦИИ 110/35/10 кВ «ЛЕОНОВО»…6

1.1. Основное электрооборудование подстанции….…. 6

1.2. Расчет электрических нагрузок….….… 10

1.3. Оценка оптимальности месторасположения подстанции.….…. 13

1.4. Расчет токов короткого замыкания….…. 17

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ 110/35/10 кВ «ЛЕОНОВО»…27

2.1. Выбор проводов и шин….….…. 27

2.2. Выбор силовых трансформаторов….….….…. 28

2.3. Выбор коммутационной аппаратуры… 32

2.4. Выбор измерительных трансформаторов…. 38

2.5. Расчет молниезащиты и заземления…. 40

2.6. Экономическая эффективность реконструкции

электрооборудования….…. 46

ЗАКЛЮЧЕНИЕ….….… 52

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ….….… 55

ПРИЛОЖЕНИЯ….…. 59

Введение (выдержка)

Подстанция «Леоново» относится к предприятию ОАО «Московская объединенная электросетевая компания», филиал «Центральные электрические сети». Подстанция «Леоново» получает питание от подстанции 220/110/35/10 кВ «Южная» по двум воздушным линиям 110 кВ «Леоново левая», «Леоново правая» по схеме «мостика».

Шины 35 кВ подстанции «Леоново» получают питание по двум вводам. Секционный выключатель в нормальном режиме отключен. С шин 35 кВ отходит три фидера: воздушная линия 35 кВ «Леоново-1»; ВЛ 35 кВ «Леоново-2» и ВЛ 35 кВ «Поповка».

От шин 10 кВ отходит шесть ВЛ 10 кВ: «Птичное»; «Рожново»; «Центр правая»; «Центр левая»; «Хатминки»; «Школьная».

На подстанции для питания собственных нужд установлены два трансформатора типа ТМ 25/10/0,22 кВ, к одному из них подключены хозяйственные нужды.

Для отделения силовых цепей от измерительных используются трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

Для защиты изоляции обмоток трансформаторов от внутренних перенапряжений со стороны 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ установлены вентильные разрядники типа: РВТ-110, РВС-35, РВП-10.

На подстанции «Леоново» установлены два трехобмоточных трансформатора ТДТН-16000/110, мощность каждого трансформатора 16 МВА. Установка двух трансформаторов продиктована требованиями надежности электроснабжения потребителей. Трансформатор имеет РПН (устройство регулирование напряжения под нагрузкой) со стороны среднего напряжения.

На подстанции «Леоново» установлены разъединители наружной установки типа РЛНД(З)-110/1000УI, РЛНД(З)-110/2000УI они предназначены для включения и отключения обесточенных участков цепи, находящихся под напряжением (либо со снятым напряжением).

На подстанции «Леоново» установлены предохранители типа ПКТ-10.

От подстанции «Леоново» питание получают следующие потребители:

-сельскохозяйственные потребители: гусятники;

-бытовые потребители: школа;

-группа общественно-коммунальных потребителей: население, магазины.

Открытое распределительное устройство 35 кВ подстанции 110/35/10 кВ «Леоново» осуществляет питание понижающих подстанций напряжением 35 кВ, от I секции шин подстанции 35/10 кВ «Емцово», от II секции шин подстанции 35/6 кВ «Бараново» и подстанции 35/10 кВ «Молчаново».

Питание потребителей подстанции со стороны 10 кВ производится от соответствующих ячеек по ВЛ 10 кВ.

Потребители подстанции «Леоново» относятся к I, II и III категориям по надежности.

Актуальность работы обусловлена длительным сроком эксплуатации и изменением электрических нагрузок подстанции 110/35/10 кВ «Леоново».

Объектом исследования является подстанции 110/35/10 кВ «Леоново».

Предметом исследования выступает работа основного электрооборудования подстанции 110/35/10 кВ «Леоново».

Целью настоящей работы является проектирование основного электрооборудования подстанции 110/35/10 кВ «Леоново».

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

-проанализировать техническую литературу по теме выпускной квалификационной работы;

-ознакомиться с принципами проектирования основного электрооборудования подстанций;

-провести анализ работы электрооборудования подстанции 110/35/10 кВ «Леоново»;

-выявить возможность присоединения дополнительных потребителей;

-на основании заданных значений максимальных нагрузок и состава потребителей по категориям надёжности электроснабжения произвести расчет основных технико-эксплуатационных показателей силовых трансформаторов;

-по результатам проверочного расчета произвести проектирование основного электрооборудования подстанции 110/35/10 кВ «Леоново».

Практическая значимость работы заключается в повышении надёжности электроснабжения потребителей, а также в возможном применении результатов работы на других аналогичных подстанциях, так как данный проект выполнен по реальным данным и актуальной практической тематике.

Тема выпускной квалификационной работы «Разработка проекта реконструкции подстанции 110 кВ (на примере ОАО «Московская объединенная электросетевая компания», филиал «Центральные электрические сети»)» разработана в полной степени, так как проведенные расчеты и на их основании сделанные выводы полностью раскрывают данную тему.

При решении задач выпускной квалификационной работы использованы литературные труды таких известных специалистов в области проектирования и обслуживания систем электроснабжения как, Алиев И. И., Большам Я.М., Кудрин Б. И., Немировский А.Е., Рябкова Е.Я., Файбисович Д. Л., Фризен, В.Э., Шеховцов В. П. внесших существенный вклад в развитие и изучение режимов работы и эксплуатации систем электроснабжения.

Работа состоит из введения, двух глав практической и практико-ориентированной с разделением на параграфы, заключения, списка использованных источников и приложений. В работе использовано 14 таблиц, 5 рисунков, 39 используемых источников. Общее количество страниц работы 61.

Основная часть (выдержка)

1. Характеристика подстанции 110/35/10 кВ «Леоново»

1.1. Основное электрооборудование подстанции

Подстанция (ПС) «Леоново» получает питание от подстанции 220/110/35/10 кВ «Южная» по двум воздушным линиям 110 кВ «Леоново левая», «Леоново правая» по схеме «мостика».

Шины (с.ш.) 35 кВ подстанции «Леоново» (I с.ш. 35 кВ, II с.ш. 35 кВ) получают питание по двум вводам. Секционный выключатель в нормальном режиме отключен. С шин 35 кВ отходит три фидера: воздушная линия (ВЛ) 35 кВ «Леоново-1»; ВЛ 35 кВ «Леоново-2» и ВЛ 35 кВ «Молчаново».

Шины 10 кВ (I с.ш. 10 кВ, II с.ш. 10 кВ) получают питание по ячейке №3 «ввод Т №1» и ячейке №10 «ввод Т №2» соответственно. С шин 10 кВ отходит шесть ВЛ 10 кВ: «Птичное»; «Рожново»; «Центр правая»; «Центр левая»; «Хатминки»; «Школьная».

Распределительное устройство (РУ) высокого напряжения (ВН) представляет собой две секционированные системы сборных шин, секционный выключатель нормально включен. РУ среднего напряжения (СН) представляет собой две секционированные системы сборных шин. Секционный выключатель нормально отключен в целях ограничения токов короткого замыкания. РУ низкого напряжения (НН) представляет собой две секционированные системы сборных шин. Секционный выключатель нормально отключен в целях ограничения токов короткого замыкания. У трансформатора Т №1 и Т №2 имеются выключатели со стороны высокого, среднего и низкого напряжений.

Тип вводного выключателя 110 кВ Т №1 и Т №2 3АР1FG. Тип вводных выключателей 35 кВ и выключателей отходящих ВЛ-35 кВ С-35, 630 А. Тип вводных выключателей 10 кВ ВВ/ТЕL 10-1000 А, а выключателей отходящих ВЛ-10 кВ ВВ/ТЕL 10-12,5-630 А.

На подстанции для питания собственных нужд установлены два трансформатора (ТСН №1 ТМ 25/10/0,22 кВ и ТСН №1 ТМ 25/10/0,22 кВ), к одному из них подключены хозяйственные нужды. ТСН №1 питается от I с.ш. 10 кВ, а ТСН №2 питается от II с.ш. 10 кВ.

Для отделения силовых цепей от измерительных используются трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. На подстанции используются трансформаторы тока на стороне 110 кВ ТРГ-110 (200/5), на стороне 35 кВ ТФН-35 (300/5), на стороне 10 кВ ТЛМ-10: 1500/5, 1000/5, 300/5, 200/5. На каждой секции шин высокого, среднего и низкого напряжения установлено по одному трансформатору напряжения. На шинах 110 кВ установлены два трансформатора напряжения НАМИ-110, на шинах 35 кВ два трансформатора ЗНОМ-35, на шинах 10 кВ два трансформатора НТМИ-10. Для защиты изоляции обмоток трансформаторов от внутренних перенапряжений со стороны 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ установлены вентильные разрядники: РВТ-110, РВС-35, РВП-10.

Заключение (выдержка)

В связи с длительным сроком эксплуатации и изменением электрических нагрузок подстанции 110/35/10 кВ «Леоново», целью настоящей работы является реконструкция основного электрооборудования данной подстанции.

В ходе работы над выпускной квалификационной работой были решены следующие задачи:

-проанализирована техническая литература по теме выпускной квалификационной работы;

-проведен анализ работы электрооборудования подстанции 110/35/10 кВ «Леоново», согласно действующим нагрузкам;

-проведена реконструкция основного электрооборудования подстанции 110/35/10 кВ «Леоново»;

-определена возможность присоединения дополнительных потребителей к подстанции «Леоново»;

-по рассчитанным значениям максимальных электрических нагрузок и состава потребителей по категориям надёжности электроснабжения произведен расчет основных технико-эксплуатационных показателей силовых трансформаторов.

Подстанция «Леоново» получает питание от подстанции 220/110/35/10 кВ «Южная» по двум воздушным линиям 110 кВ «Леоново левая», «Леоново правая» по схеме «мостика».

От шин 10 кВ отходит шесть ВЛ 10 кВ: «Птичное»; «Рожново»; «Центр правая»; «Центр левая»; «Хатминки»; «Школьная».

По суточным ведомостям определил расчетную активную, реактивную и полную мощность подстанции «Леоново», а также расчетный ток на стороне 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ.

Для определения оптимального месторасположения подстанции построил картограмму активных электрических нагрузок, также определил центр активных электрических нагрузок. Из картограммы видно, что расположение подстанции «Леоново» не совпадает с центром электрических нагрузок, однако попадает в зону рассеивания. Поэтому можно признать расположение подстанции оптимальным.

Для выбора основного электрооборудования подстанции «Леоново» произведен расчет токов короткого замыкания в относительных единицах, для этого по схеме нормального режима работы подстанции составлена схема замещения и расчетная схема для расчета токов короткого замыкания.

По экономической плотности тока выбрано сечение питающих проводов 110 кВ марки АС-120. Длительно допустимый ток нагрузки вне помещений для этого провода равен 504 А.

По длительно допустимому току нагрузки произведен выбор шин 35 кВ и 10 кВ типа ШМА4-630-44-1У3.

По данным расчета электрических нагрузок произведен выбор силовых трансформаторов. Для первого варианта выбрал два реально установленных трансформатора типа ТДТН-16000/110, и три трансформатора типа ТДТН-10000/110 для второго варианта. Расчет показал, что по техническим характеристикам оба варианта подходят к установке. При этом коэффициент загрузки для двух трансформаторов мощностью 16 МВА составляет 0,46, а для трех трансформаторов мощностью 10 МВА составляет 0,5.

По результатам расчета токов короткого замыкания и расчетных нагрузок произвел выбор элегазовых выключателей на 110 кВ типа 3АРIFG-110, маломасляных выключателей на 35 кВ типа С-35 и вакуумных выключателей на 10 кВ типа ВВ/TEL-10, а также разъединителей на 110 кВ типа РЛНД-2-110/1000, на напряжение 35 кВ типа РЛНДЗ-2-35/1000. Для подключения приборов учета и релейной защиты на подстанции произведен выбор измерительных трансформаторов тока на 110 кВ типа ТРГ-110, на 35 кВ типа ТФН-35 и на 10 кВ типа ТЛМ-10.

Защита подстанции «Леоново» от прямых ударов молнии выполняется при помощи шести стержневых молниеотводов. Высота отдельно стоящих стержневых молниеотводов составляет 25 м.

Для устройства заземления выбран стальной прут диаметром 16 мм, длиной 5 м, способ установки электродов-ввертывание. Верхние концы вертикальных стержней, погруженные на глубину 0,7 м и привариваются к стальному горизонтальному электроду (стальная полоса 40х5 мм).

В разделе «Экономическая эффективность реконструкции электрооборудования» произведен экономический выбор силовых трансформаторов. Из приведенного расчета видно, что наиболее экономически целесообразным является первый вариант, с двумя реально установленными трансформаторами типа ТДТН-16000/110. Экономический эффект составил 443,67 тыс. руб. в год.

Спроектированная электрическая часть подстанции 110/35/10 кВ «Леоново» отвечает нормам основных нормативных документов по экономичности, надёжности, электробезопасности и качеству электроэнергии.

Литература

Нормативные правовые акты

1. Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23.11.2009 N 261-ФЗ.

2. Постановление Правительства РФ от 15 апреля 2014 г. № 321 «Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики».

Учебники, монографии, диссертация, статьи

3. Алиев И.И. Электрические аппараты: учебное пособие для сред. проф. образования / И.И. Алиев, М.Б. Абрамов - М.: РадиоСофт, 2020. - 214 с.

4. Большам Я.М. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей [Текст] / Я.М. Большам, В.И. Крупович, М.Л. Самовер. – М.: Энергия, 2020. – 696 с.

5. Ерошенко С.А. Расчет токов коротких замыканий в энергосистемах / С.А. Ерошенко, А.О. Егоров, М.Д. Сенюк, М.Р. Загидулин, К.А. Зиновьев, А.И. Хальясмаа: учебное пособие – М.: Урал. ун-та, 2021. - 104 с.

6. Ершов А.М. Системы электроснабжения Ч.1. Основы электроснабжения: курс лекций / – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2020. – 245 с.

7. Ершов А.М. Релейная защита в системах электроснабжения напряжением 0,38-110 кВ: учебное пособие - М.: Инфра-Инженерия, 2022. - 608 с.

8. Ершов А.М. Системы электроснабжения. Ч.2: Электрические нагрузки. Компенсация реактивной мощности: курс лекций / – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2020. – 230 с.

9. Зуев Э.Н. Технико-экономические основы проектирования электрических сетей [Текст] / Э.Н. Зуев. – М.: Энергоатомиздат, 2020. – 72 с.

10. Извеков Е.А. Проектирование систем электроснабжения / Е.А. Извеков, И.В. Лакомов, В.В. Картавцев. Курсовое проектирование: учебное пособие - М.: Лань, 2022. - 152 с.

11. Карякин, Р.Н. Заземляющие устройства электроустановок [Текст] / Р.Н. Карякин. – М.: Энергосервис, 2020. – 374 с.

12. Киреева Э. А. Электроснабжение и электрооборудование цехов промышленных предприятий: учебное пособие - М.: Кнорус, 2022. - 368 с.

13. Кудрин Б. И. Электроснабжение [Текст] / Б. И. Кудрин, М. Г. Ошурков, Б. В. Жилин – М.: Феникс, 2020. – 382 с.

14. Куксин А.В. Электроснабжение промышленных предприятий: учебное пособие - М.: Инфра-Инженерия, 2023. - 156 с.

15. Малафеев С.И. Надежность электроснабжения: учебное пособие - М.: Лань, 2023. - 368 с.

16. Миронов Ю.М. Электрооборудование и электроснабжение электротехнологических установок / Ю.М. Миронов, А.Н. Миронова: учебное пособие - М.: ИНФРА-М, 2022. - 470 с.

17. Немировский А.Е. Электрооборудование электрических сетей, станций и подстанций / А.Е. Немировский, Л.Ю. Крепышева, И. Ю. Сергиевская - М.: Инфра-Инженерия, 2022. - 174 с.

18. Ополева Г.Н. Электроснабжение промышленных предприятий и городов: учебное пособие - М.: Форум, 2021. - 416 с.

19. Полуянович Н.К. Монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт систем электроснабжения промышленных предприятий – М.: Лань, 2022. - 396 с.

20. Рябкова, Е.Я. Заземление в установках высокого напряжения [Текст] / Е.Я. Рябкова. – М.: Энергия, 2020. – 224 с.

21. Сазыкин В.Г. Расчет электрических нагрузок в системах электроснабжения АПК: метод. указания / В.Г. Сазыкин, А.Г. Кудряков. – Краснодар: КубГАУ, 2020. – 54 с.

22. Файбисович Д. Л. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: ЭНАС, 2020.

23. Фризен, В.Э. Расчет и выбор электрооборудования низковольтных распределительных сетей промышленных предприятий: учебное пособие / В.Э. Фризен, С.Л. Назаров. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2023. - 180 с.

24. Шеховцов В. П. Осветительные установки промышленных и гражданских объектов: В.П. Шеховцов учебное пособие.3-е изд. - М.: ФОРУМ, 2020. - 453 с.

25. Щербаков Е.Ф. Электроснабжение и электропотребление в строительстве: учебное пособие / Е.Ф. Щербаков, А.Л. Дубов, Д.С. Александров - М.: Лань, 2023. - 512 с.

Интернет-ресурсы

26. Энергетика и промышленность России – информационный портал [Электронный ресурс]. – URL: http://www.eprussia.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

27. Сайт Министерства Энергетики РФ [Электронный ресурс]. – URL: http://www.minenergo.gov.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

28. Сайт ФГБУ Российское энергетическое агентство Министерства Энергетики РФ [Электронный ресурс]. – URL: http://rosenergo.gov.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

29. Сайт «Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы» [Электронный ресурс]. – URL: http://www.fsk-ees.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

30. Нормативная документация, статьи, программы, книги, проекты, чертежи и многое другое, по всем разделам энергетики [Электронный ресурс]. – URL: http://glavnyenergetyk.narod.ru/index.htm (по состоянию на 05.02.2025).

31. Сайт второй генерирующей компании оптового рынка электроэнергии [Электронный ресурс]. – URL: http://www.ogk2.ru (по состоянию на 05.02.2025).

32. Энергетика: оборудование, документация [Электронный ресурс]. – URL: http://forca.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

33. Обзор компаний, занимающихся производством релейной защиты и автоматики [Электронный ресурс]. – URL: http://kruobzor.ru/index.php/companies/proizvoditeli-relejnoj-zashchity (по состоянию на 05.02.2025).

34. Сайт Некоммерческого партнерства «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике» [Электронный ресурс]. – URL: http://www.srzau-np.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

35. Системный оператор Единой энергетической системы [Электронный ресурс]. – URL: http://so-ups.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

36. Сайт, посвященный инновациям в энергетике [Электронный ресурс]. – URL: http://www.chekltd.com/ (по состоянию на 05.02.2025).

37. Энергетический инжиниринг [Электронный ресурс]. – URL: http://www.ntc-retec.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

Портал потребителей электроэнергии [Электронный ресурс]. – URL: http://www.energo-consultant.ru/ (по состоянию на 05.02.2025).

38. Сайт «Школа для электрика» [Электронный ресурс]. – URL: http://electricalschool.info/maschiny/ (по состоянию на 05.02.2025).

39. Информация в сфере энергетики [Электронный ресурс]. – URL: http://www.energosoft.info/ (по состоянию на 05.02.2025).