Дипломная работа "Проектирование районной электрической сети 110 кВ"

Скачать:  diplom-pz.zip [2,66 Mb] (cкачиваний: 7)  

Аннотация

В данном дипломном проекте рассмотрены вопросы проектирования электрической сети с учетом существующей линии 110 кВ. Рассмотрено три вариантов развития сети, при этом для всех вариантов произведен выбор напряжения сети, сечений ЛЭП, трансформаторов на понижающих подстанциях и схемы распределительных устройств.

Из трёх схем путем технико-экономического сравнения для дальнейшего рассмотрения по качеству электроэнергии приняты две схемы.

В соответствии с заданием спроектирована подстанция 110/10 кВ. Связь с системой по ВЛ 110 кВ, потребитель предприятие машиностроения, P_max10=20 МВт.

В проекте составляется единственный вариант структурной схемы для узла 5 первого варианта развития сети, производится выбор трансформаторов, расчет количества линий, выбор схем распределительных устройств, разрабатывается схема питания собственных нужд подстанции. Для этой схемы производится расчет токов короткого замыкания. По полученным данным расчета токов короткого замыкания производим выбор выключателей, разъединителей, токоведущих частей подстанции.

В разделе спец. вопроса рассмотрена система кондиционирования и вентиляции проектируемой ПС.

Annotation

In this thesis project the issues of designing the electrical network based on the existing 110 kV line . Three variants of the network , while for all variants produced selection voltage, cross sections of transmission lines , transformers and substations at reducing circuit switching .

Of the three schemes by comparing the feasibility for further consideration on the quality of electricity taken two schemes .

In accordance with the task designed 110/10 kV substation . Communication with the system at 110 kV overhead lines , consumer mashinostroenie , Pmax10 = 20 MW.

In the project is the only option the block diagram for node 5 of the one embodiment of the network selects transformers , calculation of the number of lines , the choice of switching circuits , developed scheme of auxiliary supply substation. For this scheme, calculated short circuit currents. The data obtained for calculating short-circuit selects circuit breakers, disconnectors , current-carrying parts of the substation.

In the spec. Questions Select logical protection tires.

Содержание

Введение................................................................................................................ 12

1. Задачи и цели проекта....................................................................................... 14

1.1 Современный подход при проектировании электрических сетей и подстанций 14

1.2 Требования к электрической сети с точки зрения надежности...................... 16

1.3 Организация проектирования электрической сети......................................... 17

1.4 Основы проектирования электрических подстанций..................................... 19

1.5 Основные положения по проектированию подстанций 35-220 кВ............... 22

2. Проект сети и ПС 110/10 кВ............................................................................. 30

2.1 Понятие электрической сети........................................................................... 30

2.2 Разработка схем развития электрической сети............................................... 31

2.3. Расчет потокораспределения сети.................................................................. 33

2.4 Выбор номинального напряжения сети.......................................................... 37

2.5 Выбор сечений линий электропередач на участках сети................................ 39

2.5.1 Расчет токораспределения в сети................................................................. 39

2.5.2 Выбор сечений линий электропередач........................................................ 41

2.6 Выбор трансформаторов на понижающих подстанциях............................... 46

2.7 Выбор схем электрических соединений РУ подстанций на стороне ВН....... 48

2.8 Экономическое сопоставление вариантов развития сети............................... 50

2.8.1 Общие положения........................................................................................ 50

2.8.2 Экономическое сопоставление вариантов................................................... 52

2.9 Расчет установившихся режимов сети............................................................ 57

2.9.1 Расчет установившихся режимов максимальных нагрузок варианта 2...... 57

2.9.2 Расчет установившихся послеаварийных режимов варианта 1................... 68

2.10 Составление структурной схемы................................................................... 74

2.11 Выбор числа и мощности трансформаторов связи...................................... 75

2.12 Расчет количества линий............................................................................... 81

2.13 Выбор схем распределительных устройств.................................................. 83

2.13.1 Выбор схемы распределительного устройства на высоком напряжении 110 кВ 83

2.13.2 Выбор схемы РУ на низком напряжении 10 кВ........................................ 83

2.14 Разработка схем питания собственных нужд................................................ 85

2.15 Расчет токов короткого замыкания.............................................................. 88

2.15.1 Составление расчетной схемы................................................................... 88

2.15.2 Составление схемы замещения цепи и определение ее параметров......... 89

2.15.3 Расчет тока короткого замыкания в точке К1........................................... 90

2.15.4 Расчет тока короткого замыкания в точке К2........................................... 91

2.15.5 Расчет тока короткого замыкания в точке К3........................................... 92

2.16 Выбор выключателей и разъединителей...................................................... 95

2.16.1 Выбор выключателей на стороне 110 кВ.................................................. 95

2.16.2 Выбор разъединителей на стороне 110 кВ................................................ 96

2.16.3 Выбор выключателей РУНН 10 кВ........................................................... 97

2.17 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения..................... 99

2.17.1 Выбор измерительных трансформаторов на стороне 110 кВ................... 99

2.17.2 Выбор измерительных трансформаторов на стороне 10 кВ................... 103

2.18 Выбор токоведущих частей........................................................................ 105

2.18.1 Выбор шин и ошиновок на ОРУ – 110 кВ.............................................. 105

2.19 Выбор конструкции распределительных устройств................................... 107

2.20 Технико – экономический расчет............................................................... 109

3 Организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ......... 111

3.1 Общие положения......................................................................................... 111

4 Расчет систем кондиционирования и вентилирования подстанции................ 117

Заключение.......................................................................................................... 128

Список литературы.............................................................................................. 129

Приложение А – Ведомость проекта

Приложение Б – Ведомость спецификаций

Приложение В – Проверка расчетов в программе Rastr

Введение

Тема дипломного проекта проектирование районной электрической сети 110 кВ, а так же рассмотрение вопросов проектирования ПС 110/10 кВ входящая в состав данной сети. Дипломный проект разработан на основании документов ПУЭ, НТП, ПТБ.

В соответствии с дипломным заданием было предложено спроектировать ПС 110/10 мощностью Р=20 МВт.

Р_{mах 10} = 20 МВт,

cosj = 0,9,

Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределения электрической энергии. Энергетические системы образуют крупные энергообъединения (ОЭС).

В электрической части энергосистем могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы электрооборудования электростанций и подстанций, линий электропередачи и электроустановок потребителей электроэнергии.

Релейная защита осуществляет автоматическую ликвидацию повреждений и ненормальных режимов в электрической части энергосистем и является важнейшей автоматикой, обеспечивающей их надежную и устойчивую работу.

Релейная защита осуществляет непрерывный контроль за состоянием всех элементов электростанций энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений релейная защиты должна выявить поврежденный участок и отключить его от энергосистемы, воздействуя на соответствующие специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения.

При возникновении ненормальных режимов релейная защита также должна выявлять их и в зависимости от характера нарушения либо отключать оборудование, если возникла опасность его повреждения, либо производить автоматические операции, необходимые для восстановления нормального режима, либо осуществлять сигнализацию оперативному персоналу, который должен принимать меры к ликвидации ненормального режима.

В современных энергетических системах значение релейной защиты особенно возрастает в связи с бурным ростом мощностей энергосистем, объединением их в единые электрически связанные системы в пределах нескольких областей, всей страны, и даже нескольких государств. Характерным для современных энергосистем является развитие сетей высокого и сверхвысокого напряжения, с помощью которых производится объединение энергетических систем и передача больших потоков электрической энергии от мощных электростанций к крупным центрам потребления.

В России строятся крупнейшие тепловые, гидравлические и атомные электростанции, увеличивается мощность энергетических блоков. Соответственно растет мощности электрических подстанций, усложняется конфигурация электрических сетей и повышается их нагрузка. Рост нагрузок, увеличение протяженности линий электропередачи, ужесточение требований к устойчивости энергосистем осложняют условия работы релейной защиты и повышают требования к ее быстродействию, чувствительности и надежности. В связи с этим идет непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты, направленный на создание все более совершенных защит, отвечающих требованиям современной энергетики.

Широкое распространение в связи с этим получает применение в устройствах релейной защиты полупроводниковых приборов, микросхем и микропроцессоров. Используются ЭВМ для расчета уставок защиты, поскольку такие расчеты в современных энергосистемах очень трудоемки и занимают много времени.

1 Задачи и цели проекта

1.1 Современный подход при проектировании электрических сетей и подстанций

Распределительные электрические сети – это динамически непрерывно развивающаяся система, которая призвана обеспечивать электроснабжение жизненно важных потребителей электроэнергии. В условиях постоянного износа оборудования, конструкций, их физического и морального старения, непрерывного роста нагрузок, актуальны реконструкция, модернизация и новое строительство электрических сетей. В связи с этим важным является грамотное проектирование распределительных сетей, применение при нем совершенных методов и алгоритмов расчета, новых конструктивных элементов, оборудования, материалов,новых технологий монтажа. В связи с тем, что распределительные сети относятся к массовым объектам, реализация в проектах новых направлений позволяет экономить огромные материальные и финансовые ресурсы. Поэтому важно, чтобы в процессе обучения проектировщик освоил современные и перспективные теоретические методы расчета и приобрел практические навыки проектирования распределительных электрических сетей.

Огромную роль в системах электроснабжения играют электрические подстанции - электроустановки, предназначенные для преобразования и распределения электроэнергии. Электрическая подстанция— часть системы передачи и распределения электрической энергии, в которой происходит повышение или понижение значенияэлектрического напряженияс использованиемтрансформаторов. Различают два вида электрической подстанции: распределительная и трансформаторная. Распределительная подстанция работает на одном напряжении и служит узлом для потребителей и других подстанций. На трансформаторной используются трансформаторы для повышения или понижения напряжения. Чаще всего встречаются совмещенные подстанции. Они являются важным звеном в системе электроснабжения. При проектировании подстанции стараются использовать типовые решения, схемы и элементы, что приводит к унификации оборудования подстанции и как следствие к удешевлению обслуживания и проектировочной стоимости. Но на практике, при проектировании подстанции приходится учитывать особенности месторасположения и другие исходные условия.

Современные энергетические системы состоят из сотен связанных между собой элементов, влияющих друг на друга. Однако проектирование всей системы от электростанций до потребителей с учетом особенностей элементов с одновременным решением множества вопросов (выбора ступеней напряжения, схем станций, релейной защиты и автоматики, регулирования режимов работы системы, перенапряжений) нереально. Поэтому общую глобальную задачу необходимо разбить на задачи локальные, которые сводятся к проектированию отдельных элементов системы: станций и подстанций, частей электрических сетей в зависимости от их назначения (районных, промышленных, городских, сельских), релейной защиты и системной автоматики и т.д. Однако проектирование должно проводиться с учетом основных условий совместной работы элементов, влияющих на данную проектируемую часть системы.

Намеченные проектные варианты должны удовлетворять следующим требованиям: надежности, экономичности, удобства эксплуатации, качества энергии и возможности дальнейшего развития.

Выпускная квалификационная работа должнаобобщить знания, полученные студентом по данной и смежным дисциплинам.

В ходе дипломного проектирования демонстрируются навыки пользования справочной литературой, ГОСТами, едиными нормами и укрупненными показателями, таблицами, номограммами.

Целью дипломного проектирования является систематизация и расширение теоретических знаний, углубленное изучение проблем электрических систем и сетей, овладение навыками самостоятельного решения инженерных задач по профилирующей специальности.

В задачу дипломного проектирования входит изучение практических инженерных методов решения комплексных вопросов сооружения линий электропередач, подстанций и других элементов электрических сетей и систем. В процессе проектирования применяются знания, полученные при изучении курса «Электроэнергетические системы и сети» и смежных дисциплин.

Особенность проектирования электрических систем и сетей заключается в тесной взаимосвязи технических и экономических расчетов.

1.2 Требования к электрической сети с точки зрения надежности

В зависимости от выполняемых функции, возможностей обеспечения схемы питания от энергосистемы, величины и режимов потребления электроэнергии и мощности, особенностей правил пользования электроэнергией потребителей принято делить на следующие основные группы:

·промышленные и приравненные к ним;

·производственные сельскохозяйственные;

·бытовые;

·общественно-коммунальные (учреждения, организации, предприятия торговли и общественного питания и др.).

К промышленным потребителям приравнены следующие предприятия: строительные, транспорта, шахты, рудники, карьеры, нефтяные, газовые и другие промыслы, связи, коммунального хозяйства и бытового обслуживания.

Промышленные потребители являются наиболее энергоемкой группой потребителей электрической энергии.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие категории:

ЭлектроприемникиI категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб экономике, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Перерыв электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

ЭлектроприемникиII категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и значительного количества городских и сельских жителей.

ЭлектроприемникиIII категории – все остальные электроприемники, не подходящие по определению под определение I и II категорий.

1.3 Организация проектирования электрической сети

Проектирование развития электрических сетей осуществляется в иерархической последовательности и включает в себя выполнение комплекса внестадийных проектных работ, к которым относятся следующие.

1. Разработка схемы развития ЕЭС и ОЭС. В составе указанных работ задачами проектирования являются обоснование развития основной электрической сети, выбор конфигурации, основных параметров и очередности сооружения основной сети напряжением 500 кВ и выше (ЕЭС) и 220 кВ и выше (ОЭС). Схемы развития ЕЭС и ОЭС разрабатываются, как правило, по заданию ОАО «ФСК ЕЭС» и МЭС.

2. Разработка схем развития распределительных сетей. Задачами проектирования являются разработка и обоснование развития сети, а также определение очередности строительства отдельных объектов на проектный уровень с учетом перспективы. Схемы разрабатываются по заданию МРСК (или ее филиалов), муниципалитетов, сельских кооперативов и отдельных потребителей электроэнергии.

3. Разработка схем развития распределительных сетей 110 кВ и выше для сетей энергосистемы в целом или для крупных энергосистем по отдельным сетевым районам (как правило, в границах отдельной области).

Схемы развития распределительных сетей 110 кВ и выше разрабатываются на основе решений, принятых по схемам развития ОЭС, отдельных сетевых районов или крупных потребителей электроэнергии.

Разработка схем внешнего электроснабжения объектов народного хозяйства (электрифицируемых участков железных дорог, нефте- и газопроводов, промышленных узлов, отдельных предприятий и др.) ведется в соответствии с намеченными сроками их строительства (расширения, реконструкции) по исходным данным заказчиков работ: РАО «РЖД», проектных институтов отдельных отраслей, акционерных обществ, юридических и физических лиц и др.

Такая организация проектирования обеспечивает возможность корректировки ранее намеченных планов развития электрических сетей (в той части, в которой они не реализованы) на основе уточненной исходной информации.

Общие требования по организации проектирования электросетевого объекта изложены в постановлении Правительства РФ от 16 февраля 2008г. №87. Разъяснения о порядке применения Положения, утвержденного настоящим постановлением, дает Министерство регионального развития РФ. По вопросам, входящим в компетенцию иных федеральных органов исполнительной власти, указанные разъяснения даются по согласованию с федеральными органами исполнительной власти, осуществляющими функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в соответствующей сфере.

Положение устанавливает состав разделов проектной документации и требования к содержанию этих разделов.

Объекты капитального строительства в зависимости от назначения и характерных признаков подразделяются на объекты производственного назначения (здания, сооружения, ПС и др.), линейные объекты (трубопроводы, дороги, линии электропередачи и др.), а также объекты непроизводственного назначения.

Проектная подготовка строительства состоит из трех этапов:

1-й этап — определение цели инвестирования, назначения и мощности объекта строительства, номенклатуры продукции, места (района) размещения объекта с учетом принципиальных требований и условий заказчика (инвестора). В соответствии с принятыми на данном этапе решениями местного органа исполнительной власти заказчик приступает к разработке обоснований инвестиций в строительство;

2-й этап — разработка «Обоснований инвестиций» в объеме, достаточном для принятия заказчиком (инвестором) решения о целесообразности дальнейшего инвестирования, согласования с исполнительной властью предварительного выбора места размещения объекта и разработки проектной документации;

3-й этап — разработка, согласование, экспертиза и утверждение проектной документации, получение решения об отводе земельного участка под строительство. Основным проектным документом на строительство объекта является, как правило, проект строительства. На основании утвержденного проекта строительства разрабатывается рабочая документация по объекту.

1.4 Основы проектирования электрических подстанций

Подстанции являются узловыми точками в системах электроснабжения (СЭС), обеспечивающими прием и преобразование электроэнергии для электроснабжения электроустановок различного технологического назначения. В зависимости от функции подстанции выполняются трансформаторными или преобразовательными, двигатель-генераторными, выпрямительными.

При проектировании подстанций необходимо решать задачи, обусловленные:

• требованиями потребителей (производственно-технологические и территориальные требования, напряжение, мощность, требуемые надежность и соблюдение качества электрической энергии и др.);

• условиями подключения к существующей СЭС (например, пропускная способность, надежность и качество электрической энергии в основных узлах СЭС, безопасность работ при эксплуатации и пр.);

• требованиями эксплуатации (ремонтоспособность, проведение оперативных переключений, гибкость, учитывающая перспективу роста или сворачивания производства).

Подстанции и распределительные устройства (РУ), являясь узловыми точками СЭС, отделяются от элементов СЭС коммутационными аппаратами, которые обеспечивают целевое включение и выключение их в нормальных и аварийных режимах. Таким образом, коммутационные аппараты представляют собой одновременно соединяющие элементы между самостоятельными частями СЭС. С точки зрения основных выполняемых функций РУ и коммутационные аппараты можно разделить на функционально самостоятельные участки (рисунок1.l):

• питание (В) электрической энергией реализуется через коммутационный аппарат (функция − подключение), кабельную или воздушную линию электропередачи (функция − передача) и трансформатор (функция − преобразование);

• распределение (Р) электрической энергии реализуется через участки сборных шин;

• потребление (П) электрической энергии; единство «рабочая маши- на − привод − присоединение».

К другим функциям, подлежащим реализации при проектировании, относятся:

• разъединение, т. е. создание видимых точек разрыва при ремонте;

• измерение интересующих параметров процесса электроснабжения;

• контроль процесса распределения электроэнергии.

Распределение: расположение РУ небольшой мощности в непосредственной близости к потребителям с их непосредственным присоединением или без силовых выключателей (защита от короткого замыкания осуществляется предохранителями); коммутационными аппаратами являются контакторы (при ручном управлении) или магнитные пускатели (при дистанционном управлении).

Технически и экономически целесообразные предельные значения РУ являются важнейшим фактором для проекта основной схемы РУ. Необходимо обратить внимание на соотношения между номинальной мощностью и мощностью при коротком замыкании, а также на динамическую и термическую устойчивость при коротких замыканиях в РУ и затраты на сооружение РУ.

Вследствие высокой плотности нагрузки, большого количества потребителей, общих высоких требований к надежности и относительно небольших расстояний в промышленных СЭС подстанции являются эле- ментами, определяющими стоимость всей СЭС. По своему количеству и по количеству ячеек они значительно разнообразнее по объему, чем СЭС коммунального электроснабжения.

От построения основной схемы подстанции зависит возможность питания и распределения электроэнергии в соответствии с требованиями к мощности, качеству и надежности.

Разработка основного соединения осуществляется функционально-самостоятельных участков П, Р и В. Связи между функцией и структурой, а также разработка принципиальной основной схемы определяют следующие зависимости:

• определение числа групп потребителей в соответствии с производственно-технологическими и территориальными условиями, с уровнями напряжения, а также с требованиями качества и надежности; они являются основой при решении необходимого количества секций сборных шин Р_i;

• учет отказов секций сборных шин Р_iвследствие повреждений или плановых прекращений работы, а также их одновременного возобновления является основой при определении необходимого количества резервных секций сборных шин;

• в результате согласования питающих вводов в подстанцию В_i с сек-циями сборных шин P_i с учетом надежности можно определить количество требуемых источников питания.

1.5 Основные положения по проектированию подстанций 35-220 кВ

Основные положения по проектированию подстанций определены в «Рекомендациях по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высоким напряжением 35−750 кВ» [2].

Приведем отдельные требования, касающиеся схем подстанций.

Рекомендации распространяются на вновь сооружаемые, расширяемые, а также подлежащие техническому перевооружению и реконструкции подстанции и переключательные пункты напряжением 35−750 кВ.

Они предназначены для руководителей и специалистов проектных и эксплуатационных организаций электроэнергетики.

Рекомендации по технологическому проектированию подстанций (ПС) определяют основные положения по проектированию ПС и переключательных пунктов (ПП) переменного тока с высшим напряжением 35−750 кВ, включая ПС и распределительные устройства (РУ) заводского изготовления. Рекомендации распространяются на вновь сооружаемые, расширяемые, а также подлежащие техническому перевооружению и реконструкции (ТПВ и РК) ПС и ПП напряжением 35−750 кВ.

При проектировании указанных ПС с учетом существующих схем РУ, компоновок оборудования, конструкций зданий и вспомогательных сооружений возможны обоснованные отступления от настоящих рекомендаций. Указанное не распространяется на требования, связанные с техникой безопасностью, пожаробезопасностью, экологией. При проектировании ПС руководствуются Правилами устройства электроустановок, настоящими рекомендациями, а также другими нормативными документами.

При проектировании подстанций обеспечивается:

• надежное и качественное электроснабжение потребителей;

• внедрение передовых проектных решений, обеспечивающих соответствие всего комплекса показателей подстанций современному мировому техническому уровню;

• высокий уровень технологических процессов и качества строительных и монтажных работ;

• соблюдение требований экологической безопасности и охраны окружающей среды;

• ремонтопригодность применяемого оборудования и конструкций;

• передовые методы эксплуатации, безопасные и удобные условия труда эксплуатационного персонала.

Проектирование новых подстанций выполняется на базе обоснований, содержащих основные технические решения, экономическую оценку эффективности инвестиций, а также финансовые показатели реконструируемой подстанции, в том числе себестоимость передачи электроэнергии, прибыль, рентабельность и срок инвестиций.

Проектирование ПС выполняется на основании:

• схемы развития энергосистемы;

• схемы организации ремонта, технического и оперативного обслуживания (схемы организации эксплуатации) энергосистемы;

• схемы развития средств управления общесистемного назначения, включающей релейную защиту и автоматику аварийного режима (РЗА), противоаварийную автоматику, а также схемы развития систем диспетчерского управления и систем учета энергии и мощности;

• схемы организации плавки гололеда на ВЛ в прилегающем к ПС районе.

Из схем развития энергосистемы и сетей района принимаются следующие исходные данные:

• район размещения ПС;

• нагрузки на расчетный период по годам и их рост на перспективу с указанием распределения их по напряжениям и категориям (%);

• число, мощность и номинальные напряжения трансформаторов;

• соотношения номинальных мощностей обмоток трехобмоточных трансформаторов;

• уровни и пределы регулирования напряжения на шинах ПС и необходимость дополнительных регулирующих устройств с учетом требований к качеству электроэнергии;

• необходимость, тип, количество и мощность источников реактивной мощности, в том числе шунтирующих реакторов;

• число присоединяемых линий напряжением 35 кВ и выше и их нагрузки (число линий 6, 10 кВ и их нагрузки − по данным заказчика);

• рекомендации по схемам электрических соединений ПС;

• режимы заземления нейтралей трансформаторов;

• места установки, число и мощность шунтирующих реакторов и других защитных средств ограничения перенапряжения в сетях 110 кВ и выше;

• места установки, число и мощность дугогасящих реакторов для компенсации емкостных токов в сетях 35 кВ и выше (для сети 6, 10 кВ − по данным заказчика);

• требования по обеспечению устойчивости электропередачи (энергосистемы);

• требования к схемам управления общесистемного назначения;

• расчетные значения токов однофазного и трехфазного КЗ с учетом развития сетей и генерирующих источников на срок до 10 лет, считая от предполагаемого срока ввода ПС в эксплуатацию, а также мероприятия по ограничению токов КЗ.

Из схем организации ремонта, технического и оперативного обслуживания (схем организации эксплуатации) энергосистем принимаются следующие исходные данные:

• форма и структура ремонтно-эксплуатационного обслуживания и оперативно-диспетчерского управления ПС;

• технические средства для ремонтно-эксплуатационного обслуживания и оперативно-диспетчерского управления ПС;

• граница раздела обслуживания объектов различнымиэнергообъединениями и энергопредприятиями.

Из схем организации плавки гололеда на ВЛ в прилегающем к ПС районе принимаются следующие исходные данные:

• необходимость и способ плавки гололеда на проводах и тросах ВЛ, отходящих от ПС;

• количество устанавливаемых на ВЛ дистанционных сигнализаторов гололедообразования.

Из схем управления общесистемного назначения принимаются следующие данные:

• объемы реконструкции устройств релейной защиты и вторичных цепей самой ПС (при расширении и модернизации) и ПС прилегающей сети;

• объемы реконструкции средств противоаварийной автоматики (ПА), автоматического регулирования частоты и мощности (АРЧМ), напряжения (АРН) прилегающей сети;

• данные о необходимости установки дополнительных коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов.

Проект (рабочий проект) ПС выполняется на расчетный период (5 лет с момента предполагаемого срока ввода в эксплуатацию), а также с учетом перспективы ее развития.

При проектировании ПС рассматриваются вопросы по приведению схемы прилегающей электрической сети и ее отдельных элементов в соответствии с:

• выполненной и утвержденной схемой развития электрических сетей энергосистемы или ее отдельных элементов;

• обеспечением требований законодательства в области охраны окружающей среды и сбережения энергоресурсов.

В распределительной сети энергосистемы новое строительство и техническое перевооружение существующей сети направлено на обеспечение:

• необходимой надежности построения схем электрической сети, при которой обеспечиваются нормативные требования;

• инструкций, касающихся внешнего электроснабжения отдельных потребителей (групп потребителей);

• оптимизации работы электрической сети путем обеспечения условий регулирования напряжения (установка трансформаторов с РПН и др.), при которых достигается надлежащее качество напряжения у потребителей в нормальных и расчетных послеаварийных режимах работы электрической сети;

• ограничения токов к. з.

Выбор площадки для строительства ПС производится в соответствии с требованиями земельного, водного законодательства, законодательными актами по охране природы и использованию природных ресурсов на основании схемы развития электрических сетей района или схемы электроснабжения конкретного объекта и проектов планировки городов и поселков. Площадка ПС по возможности размещается вблизи центра электрических нагрузок, дорог, населенных пунктов, как правило, на не- пригодных для сельскохозяйственного использования землях.

Схемы электрических распределительных устройств напряжением 6−750 кВ выбираются с учетом схем развития энергосистемы, электроснабжения объекта и других внестадийных работ по развитию электрических сетей. На ПС могут использоваться 2 и более трансформаторов, устанавливаются, как правило, трехфазные трансформаторы.

Применяемые трансформаторы поставляются с устройством автоматического регулирования напряжения под нагрузкой. На стороне высшего напряжения (ВН) силовых трансформаторов подстанций 35, 110 кВ не используются предохранители. На стороне 6 и 10 кВ предусматривается, как правило, раздельная работа трансформаторов. Степень ограничения токов к. з. определяется с учетом применения наиболее легкого оборудования, кабелей и проводников. При необходимости компенсации емкостных токов в сетях 35, 10 и 6 кВ на ПС устанавливаются дугогасящие заземляющие реакторы с плавным или ступенчатым регулированием индуктивности.

Выбор электротехнического оборудования осуществляется на основе исходных данных о примыкающих электрических сетях, особых условиях окружающей среды, данных по росту нагрузок, передаваемой мощности, развитию электрических сетей на расчетный период и учета перспективы развития ПС на последующий период. Мощность трансформа- торов выбирается так, чтобы при отключении наиболее мощного из них на время ремонта или замены оставшиеся в работе (с учетом их допусти- мой по техническим условиям на трансформаторы перегрузки и резерва по сетям среднего напряжения (СН) и низшего напряжения (НН)) обеспечивали питание нагрузки. При выборе типов выключателей рекомендуется руководствоваться следующим: в открытом РУ 110 кВ и выше предусматриваются выключатели наружной установки отечественного или импортного производства; в закрытом РУ 110 кВ должны, как пра- вило, устанавливаться КРУЭ; в ОРУ 35 кВ − элегазовые или вакуумные выключатели; в РУ 6 и 10 кВ − шкафы КРУН с вакуумными или элегазовыми выключателями. При замене выключателей, отслуживших свой срок (напряжением 35 кВ и выше), применяются, как правило, элегазовые выключатели.

Разрядники в качестве средств защиты от перенапряжений на вновь проектируемых ПС 110−750 кВ не применяются. Количество комплектов и место установки ОПНЗ−750 кВ выбираются в соответствии с требованиями ПУЭ. ОПН устанавливаются для защиты трансформаторов, автотрансформаторов и шунтирующих реакторов в цепи их присоединений до выключателя. Проектирование заземляющих устройств выполняется в соответствии с нормированием по допустимому напряжению прикосновения либо по допустимому сопротивлению растекания.

ПС 35−750 кВ сооружаются, как правило, открытого типа.

ПС 35 и 110 кВ преимущественно проектируются комплектными, заводского изготовления. Применение некомплектных подстанций обосновывается проектом.

Сооружение закрытых ПС напряжением 35−220 кВ предусматривается в случаях:

• расположения ПС глубокого ввода с трансформаторами 16 МВ А и более на селитебной территории городов;

• расположения ПС на территории городов, когда это диктуется градостроительными соображениями;

• расположения ПС в районах с большими снежными заносами, в зонах сильных промышленных уносов и в прибрежных зонах с сильнозасоленной атмосферой;

• необходимости снижения уровня шумов до допустимых пределов.

РУ 6 и 10 кВдля комплектных трансформаторных ПС выполняются в виде КРУН или КРУ, устанавливаемых в закрытом помещении.

РУ 6 и 10 кВ закрытого типа могут применяться:

• в районах, где по климатическим условиям, условиям загрязнения атмосферы или наличия снежных заносов и пыльных уносов невозможно применение КРУН;

• при числе шкафов более 25;

• для размещения КРУ СН ПС 500 кВ и выше;

• при наличии обоснования.

На ПС 35−330 кВ с упрощенными схемами на стороне ВН с минимальным количеством аппаратуры, размещаемых в районах с загрязненной атмосферой, рекомендуется открытая установка оборудования ВН и трансформаторов с усиленной внешней изоляцией. Закрытая установка возможна при обосновании.

Уровень изоляции оборудования ОРУ выбирается в зависимости от степени загрязнения атмосферы природными или производственными уносами.

ЗРУ 35−330 кВ применяются в районах:

• с загрязненной атмосферой, где применение ОРУ с усиленной изоляцией или аппаратурой следующего класса напряжения с учетом ее обмыва не эффективно, а удаление ПС от источника загрязнения экономически нецелесообразно;

• требующих установки оборудования исполнения ХЛ при отсутствии такого исполнения;

• стесненной городской и промышленной застройки;

• с сильными снегозаносами и снегопадами, а также с особо суровыми климатическими условиями и при стесненных площадках при соответствующем технико-экономическом обосновании;

• где необходимо снижение уровня шумов до допустимых пределов.

На всех ПС устанавливаются не менее двух трансформаторов собственных нужд мощностью не более 630 кВА. Для сети собственных нужд переменного тока принимается напряжение 380/220 В системы TN-С или TN-C-S. Питание сети оперативного тока от шин собственных нужд осуществляется на выходе 220 В.

Кабели, прокладываемые в пучках или в расположении общеподстанционного пункта управления (ОПУ), используются с изоляцией, не распространяющей горение (с индексом НГ).

На ПС 110 кВ и выше, как правило, применяется оперативный постоянный ток (ОПТ) напряжением 220 В. Источником напряжения ОПТ служит аккумуляторная батарея (АБ), работающая с зарядно-подзарядным агрегатом (ЗПА) в режиме постоянного подзаряда.

На ПС используется выпрямленный оперативный ток и переменный оперативный ток. В проекте ПС должны быть решены в соответствии с ПУЭ и «Рекомендациями...» [2] следующие вопросы:

• управление, автоматика и сигнализация;

• оперативная блокировка неправильных действий при переключениях в электроустановках;

• релейная защита;

• противоаварийная автоматика;

• автоматизированное управление, АСУТП, диспетчерское управление;

• средства связи;

• вспомогательные сооружения (масляное, пневматическое и газовое хозяйство);

• водоснабжение, канализация, противопожарные мероприятия, отвод масла;

• ремонт, техническое и оперативное обслуживание;

• охранные мероприятия и биологическая защита;

• учет электроэнергии;

• охрана окружающей среды.

2 Проект сети и ПС 110/10 кВ.

2.1 Понятие электрической сети

Развитие энергетики России, усиление связей между энергосистемами требует расширения строительства электроэнергетических объектов, в том числе линий электропередач и подстанций напряжением 35-110кВ переменного тока.

В настоящее время ЕЭС России включают в себя семь параллельно работающих объединений энергосистем: Центра, Средней Волги, Урала, Северо-запада, Востока, Юга и Сибири.

Производство электроэнергии растет во всем мире, что сопровождается ростом числа электроэнергетических систем, которое идет по пути централизации выработки электроэнергии на крупных электростанциях и интенсивного строительства линий электропередач и подстанций.

Проектирование электрической сети, включая разработку конфигурации сети и схемы подстанции, является одной из основных задач развития энергетических систем, обеспечивающих надёжное и качественное электроснабжение потребителей. Качественное проектирование является основой надежного и экономичного функционирования электроэнергетической системы.

Проектирование электрической сети сводится к разработке конечного числа рациональных вариантов развития электрической сети, обеспечивающих надежное и качественное электроснабжение потребителей электроэнергией в нормальных и послеаварийных режимах. Выбор наиболее рационального варианта производится по экономическому критерию. При этом все варианты предварительно доводятся до одного уровня качества и надежности электроснабжения. Экологический, социальный и другие критерии при проектировании сети учитываются в виде ограничений.

2.2 Разработка схем развития электрической сети

Схемы электрических сетей должны обеспечить необходимую надежность электроснабжения, требуемое качество энергии у потребителей, удобство и безопасность эксплуатации, возможность дальнейшего развития сети и подключения новых потребителей.

В соответствии с ПУЭ нагрузки Iкатегории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания (допускается от двух секций шин районных подстанций).

В большинстве случаев двухцепная ЛЭП не удовлетворяет требованиям надежности электроснабжения потребителей I и IIкатегорий, так как при повреждении опор возможен перерыв питания. Для таких потребителей следует предусматривать не менее двух одноцепных линий. Для электроприемников III категории допустимо питание по одной линии при технико-экономическом обосновании такого варианта, то есть при учете ущерба от недоотпуска электроэнергии при перерыве питания.

Для каждого потребителя I и IIкатегорий на его подстанции устанавливаются по два понижающих трансформатора с распределительным устройством на высокой стороне.

При разработке вариантов электроснабжения потребителей (рисунки 2.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.2.4, 2.2.5), учтено наличие двух существующих линий 110 кВ сечением АС-240 между питающей подстанцией 1 и узлом 2 мощностью 30 МВт.

Рисунок 2.2.1 – Вариант 1

Рисунок 2.2.2 – Вариант 2

Рисунок 2.2.3 – Вариант 3

2.3 Расчет потокораспределения сети

В сетях с односторонним питанием потокораспределение рассчитывается следующим образом. Последовательно, начиная от самых отдаленных потребителей, складываем мощности узлов, встречающихся при приближении к источнику. Таким образом, получаем перетоки мощности на всех радиальных участках сети.

В случае сети замкнутого типа, перетоки необходимо рассчитывать, используя правило «моментов», представив сеть замкнутого типа в виде сети с двухсторонним питанием. При этом мощность каждого источника такой сети определяется по формуле:

; , (2.3.1)

где – соответственно, определяемые активная и реактивная мощности источников;

– активная и реактивная составляющие в узлах потребителей;

– расстояние противоположенного источника до данного потребителя;

– общее расстояние между источниками.

На остальных участках мощность определяется по закону Кирхгофа.

Если в кольце имеются участки с двумя и более параллельными цепями, то необходимо эти участки привести к эквивалентным длинам:

(2.3.2)

где l – длина линии;

n – число параллельных ветвей.

Расчет потокораспределения (вариант 1)

Полностью кольцевая схема развития сети.

Рисунок 2.3.1 – Схема потокораспределения (вариант 1)

Рассчитаем кольцевую сеть по формулам (3.1) – (3.2):

Расчет потокораспределения (вариант 2)

Схема электрической сети только с радиальными участками

Рисунок 2.3.2 – Схема потокораспределения (вариант 3)

Расчет потокораспределения (вариант 3)

Схема со смешанным соединением узлов: присутствуют одна кольцевая часть.

Рисунок 2.3.3 – Схема потокораспределения (вариант 3)

2.4 Выбор номинального напряжения сети

Для расчета напряжения будем использовать формулу (2.4.1) дающую удовлетворительные результаты для шкалы напряжений от 35 до 1150 кВ:

, (2.4.1)

где P – передаваемая по линии мощность, МВт;

l – длина линии, км;

n – количество параллельных цепей на участке.

Рассмотрим выбор номинального напряжения сети на примере варианта 1.

Среднее значение:

(2.4..2)

Вычисления напряжений в других узлах сети производятся аналогично, по формулам (2.4.1–2.4.2). Результаты сведем в таблицы 2.4.1–2.4.3.

Таблица 2.4.1 Расчет U_н для варианта 1

Таблица 2.4.2 Расчет U_н для варианта 2

Таблица 2.4.3 Расчет U_н для варианта 3

Учитывая существующую ЛЭП 110 кВ, перетоки мощности по участкам и длины линий для всех рассматриваемых вариантов (рис. 2) выбран класс номинального напряжения 110 кВ.

2.5 Выбор сечений линий электропередач на участках сети

2.5.1 Расчет токораспределения в сети

Для определения сечений, необходимо рассчитать узловые токи и токи на каждом участке по формуле :

, (2.5.1)

где – передаваемая по участку мощность.

Рисунок 2.5.1 – Экономические интервалы сечений для одноцепных линий (для стальных опор) I-II районом по гололеду.

Рисунок 2.5.2 – Экономические интервалы сечений для двухцепных линий (для стальных опор) I-II районом по гололеду.

Затем производится выбор ближайшего большего сечения.

Далее производится проверка выбранных сечений в возможных аварийных режимах по допустимому току, при этом должно соблюдаться условие:

< , (2.5.1)

где –допустимый ток, определяемый из таблицы.

Токи нагрузок узлов определяем по формуле:

кА;

кА;

кА;

кА.

кА;

Вариант 1.

Определим токи на участках сети по формуле.

кА;

кА;

кА;

кА;

кА;

кА;

Рисунок 2.5.3 – Схема токораспределения (вариант 1)

Рисунок 2.5.4 – Схема токораспределения (вариант 2)