Дипломная работа на тему "Реконструкция подстанции Гежская 110/6 кВ"

ГлавнаяЭнергетика → Реконструкция подстанции Гежская 110/6 кВ




Не нашли то, что вам нужно?
Посмотрите вашу тему в базе готовых дипломных и курсовых работ:

(Результаты откроются в новом окне)

Текст дипломной работы "Реконструкция подстанции Гежская 110/6 кВ":


Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Общая характеристика объекта

1.2 Анализ существующей системы электроснабжения

1.3 Анализ вариантов модернизации или реконструкции

1.4 Разработка технического задания (определение состава и этапов проектирования)

1.5 Выводы по главе 1

Глава 2. РАСЧЁТ И АНАЛИЗ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ

2.1 Определение расчётных нагрузок потребителей ПС «Гежская» 110/6 кВ

2.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

2.3 Выбор и обоснование контрольных точек расчёта и вида тока короткого замыкания

2.4 Составление расчётной схемы и схемы замещения

2.5 Расчёт токов короткого замыкания в рассматриваемых точках системы электроснабжения

2.6 Выводы по главе 2

Глава 3. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

3.1 Выбор и проверка подстанционного электрооборудования (по условию длительного режима электропотребления)

3.1.1 Выбор и расчёт питающей линии

3.1.2 Выбор оборудования на стороне 110 кВ

3.1.2.1 Комплектная блочная трансформаторная подстанция КТПБР-110/6

3.1.2.2 Выбор и проверка высоковольтных выключателей

3.1.2.3 Выбор и проверка разъединителей

3.1.2.4 Выбор и проверка трансформаторов тока

3.1.3. Выбор оборудования на стороне 6 кВ

3.1.3.1 Комплектные распределительные устройства серии КУ-10ц

3.1.3.2 Выбор и проверка выключателей

3.1.3.3 Выбор и проверка трансформаторов тока

3.1.3.4 Выбор трансформаторов напряжения

3.1.3.5 Выбор и проверка предохранителей

3.1.4 Многофункциональный счетчик электрической энергии ЕВРО-Альфа

3.2 Выводы по главе 3

Глава 4. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА

4.1 Анализ и выбор микропроцессорных средств защиты систем электроснабжения

4.2 Выбор вида и типа защит элементов системы электроснабжения ПС «Гежская»

4.3 Расчёт и выбор уставок МТЗ и токовой отсечки

4.3.1 Расчёт токовой отсечки

4.3.2 Расчёт максимальной токовой защиты

4.4 Расчёт дифференциальной защиты трансформатора

4.5 Противоаварийная автоматика

4.6 Составление карты селективного действия РЗиА

4.7 Выводы по главе 4

Глава 5. СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

5.1 Одноуровневая и многоуровневые системы

5.2 Система управления MicroSCADA

5.3 Автоматизация ПС 110/6 кВ «Гежская»

5.4 Выводы по главе 7

Глава 6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6.1 Расчёт параметров и выбор технических средств заземлителей

6.1.1 Охрана и условия труда работников

6.1.2 Перечень опасных и вредных производственных факторов

6.1.3 Мероприятия по охране труда работников

6.1.4 Повышение квалификации рабочих кадров и разработка мероприятий от воздействия опасных и вредных факторов

6.2 Выводы по главе 6

Глава 7. РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОНОМИЧСЕКОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА

7.1 Расчёт капитальных затрат на электрооборудование

7.2 Расчёт эксплуатационных затрат

7.3 Расчёт численности обслуживающего и ремонтного персонала

7.4 Расчёт стоимости потребляемой электроэнергии

7.5 Расчёт эффективности инвестиций

7.6 Выводы по главе 7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список используемой литературы

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Новые рубежи развития энергетики нашей страны повышают роль электрической энергии во всех сферах народного хозяйства. Рост производительности труда и снижения себестоимости продукции являются необходимым условиями энергетического прогресса общества, развития единого народно-хозяйственного комплекса страны. Одно из главных средств выполнения этого условия- это механизация и автоматизация технологических процессов, осуществляемых на основе энерговооруженности производства, которая возрастает за счёт совершенствования и внедрения электрооборудования.

Реконструкция подстанции представляет собой сложный процесс принятия решений по схемам электрических соединений, составу электрооборудования и его размещению, связанных с производством расчётов, пространственной компоновкой, оптимизацией фрагментов и объекта в целом. Этот процесс требует системного подхода при изучении объекта реконструкции, а также использование результатов новейших достижений науки техники, и передового опыта проектных работ, строительно- монтажных и эксплуатационных организаций.

Процесс реконструкции электрических подстанций, электрических сетей и систем заключается в составлении описаний объектов, предназначенных для производства, передачи и распределении электроэнергии. Эти описания составляют совокупность документов, необходимых для создания нового энергетического оборудования установок.

Электрические станции и подстанции реконструируются как составляющие единой энергетической системы (ЕЭС), объединенной энергосистемы (ОЭС) или районной энергетической системы (ЭЭС).

Основные цели реконструкции электрических станций, подстанций, сетей и энергосистем:

– производство, передача и распределение заданного количества электроэнергии;

– надёжная работа установок и энергосистем в целом;

– заданное качество электроэнергии;

– снижение ежегодных издержек и ущерба при эксплуатации установок энергосистемы.

ОАО «Пермэнерго» является региональной электросетевой компанией осуществляющей передачу электрической энергии по распределительным сетям напряжение 0,4- 110 кВ. Предприятие обслуживает территорию Пермского края общей площадью 160,6 тыс. кв. км с населённым пунктом почти 3 млн. человек.

Основными задачи ОАО «Пермэнерго» являются надёжная и бесперебойная поставка электроэнергии потребителям, удовлетворение возрастающего спроса на электроэнергию, поддержание качества отпускаемой электроэнергии в соответствии с требованиями ГОСТа.

ПС «Гежская» 110/6 кВ принадлежит к Березниковским электрическим сетям ОАО «Пермэнерго» и находится в зоне расположения Гежского месторождения нефти с высоким уровнем потребления электрической энергии. В 2005 году от ООО «УралОйл» поступил запрос в связи с увеличением добычи нефти на увеличение потребляемой мощности, что в данный момент невозможно ввиду недостаточной мощности установленных трансформаторов.

В дипломном проекте приведено обоснование увеличение мощности за счет замены силовых трансформаторов, обоснование необходимых схем их подключения. А также выбор пуско - регулирующих устройств, выключателей, устройств компенсации реактивной мощности, рассмотрены вопросы защит и автоматизации электрооборудования подстанции «Гежская».

Глава 1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Общая характеристика объекта

Проект выполняется на основании:

–  Технического задания на проектирование ООО «УралОйл»

–  Договора №659 от 04.09.2006г. на выполнение проектно-изыскательских работ по объекту: «Реконструкция подстанции «Гежская».

Исходными данными для проектирования послужили следующие нормативные документы:

–  задание на проектирование «Реконструкция подстанции «Гежская»;

–  технические условия ОАО «ПЕРМЭНЕРГО» №046/1-05/57 от 02.11.06г. на реконструкцию ПС 110/6 «Гежская»;

–  изменение технических условий ОАО «ПЕРМЭНЕРГО» №046/1-05/60 от 28.11.06г.;

–  технические условия ОАО «ПЕРМЭНЕРГО» Филиал Березниковские электрические сети №102-7/6598 от 21.12.06г. в части организации связи и передачи телеметрии с ПС «Гежская»;

–  письмо ООО «УралОйл» № 246 от 01.02.2007 г. о выдаче исходных данных для разработки разделов «Организация труда работников» и ООС;

–  мероприятия по организации учёта электроэнергии ООО «Энергобаланс» Филиал «Пермский» №200 от 26.12.2006г.;

Подстанция «Гежская» 110/6 кВ находится в зоне расположения Гежского месторождения нефти ЦДНГ-3 ООО «УралОйл» с высоким уровнем потребления электрической энергии.

В административном отношении площадка ПС «Гежская» расположена в Соликамском районе Пермского края, на территории Гежского нефтяного месторождения. Ближайшим населенным пунктом является г. Красновишерск, расположенный в 16 км северо-западнее подстанции.

Нефтяная промышленность относиться к потребителям I-ой категории по электроснабжению, в связи с непрерывным технологическим процессом, поэтому на подстанции необходимо установить два трансформатора и обеспечить их питание от двух независимых линий энергосистемы.

Повышенное внимание уделяется вопросам качества электроэнергии, объясняемое главным образом значительными экономическими и экологическими ущербами, возникающими при пониженном качестве электроэнергии или полном его отсутствии.

1.2 Анализ существующей системы электроснабжения

Питание подстанции осуществляется отпайкой от ВЛ-110 кВ

«Бумажная – Красновишерск» №1 и №2, которые входят в состав северного кольца (Приложение лист1).

Основными коммутационными аппаратами подстанции «Гежская» являются масляные выключатели, разъединители, автоматические выключатели, предохранители.

ПС состоит из силовых трансформаторов ОРУ 110 кВ и ЗРУ 6 кВ.

К оборудованию ОРУ 110 кВ относятся:

разъединители, масляные выключатели, трансформаторы тока, разрядники (Приложение А.1).

Разъединители служат для разъединения и переключения участков цепи, находящихся под напряжением, но не под нагрузкой. Разъединители создают необходимый видимый разрыв электрической цепи, требуемый условиями эксплуатации электроустановок.

Выключатели предназначены для включения, отключения и переключения электрической цепи под нагрузкой. Они должны отключать и включать токи, как в нормальном, так и в аварийном режиме работы электроустановок. По роду дугогасящей среды подразделяются на масляные, воздушные, газогенерирующие, вакуумные, элегазовые.

Трансформаторы тока применяются в установках напряжением до 1 кВ и выше. Они относятся к измерительным трансформаторам и предназначены для расширения предела измерения измерительных приборов, а в высоковольтных цепях, кроме того, для изолирования приборов и реле от высокого напряжения.

Разрядники предназначены для защиты электрического оборудования от внешних и внутренних перенапряжений.

К ЗРУ 10 кВ относится следующее оборудование: шины, масляные выключатели, трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, разрядники (Приложение А.1).

Шины изготавливают из меди, алюминия, стали. Имеют круглое, прямоугольное или коробчатое сечение. В зависимости от величины тока нагрузки шины собираются из одной, двух, трёх и т.д. полос в одном пакете на фазу.

Токоведущие части электроустановок крепят и изолируют друг от друга и по отношению к земле при помощи изоляторов. Изоляторы изготавливают из фарфора, т. к. он обладает высокой механической и электрической прочностью, и достаточной теплоёмкостью. В последнее время для изготовления изоляторов применяется стекло и кремнеорганические материалы. Изоляторы делятся на опорные, подвесные, проходные.

Трансформаторы напряжения применяются для измерения напряжения в сетях до и свыше 1000 В.

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования одной величины в другую.

Схема ПС представляет собой подстанцию с двусторонним питанием, выключателями ВМТ-110/1250, с трансформаторами тока ТВТ-110-100/5 в линиях 110 кВ и силовыми трансформаторами ТМН-6300/110, ТМН-2500/110 (имеющим встроенное устройство РПН).

Схема подстанции состоит из вводов высокого напряжения трансформаторов и отходящих линий низкого напряжения.

ЗРУ-6кВ выполнено комплектным модульным распределительным устройством, без реакторов на отходящих линиях, масляными выключателями ВМП-10/1500 с приводом ПЭ-11.

На стороне 6 кВ между линиями энергосистемы установлена ремонтная перемычка. Схема позволяет соединить оба трансформатора к одной линии. Данная схема позволяет сохранить в работе трансформатор при устойчивом повреждении на его линии, совпавшим с ревизией второго трансформатора, питающегося по другой линии.

Для питания собственных нужд переменного тока и оперативных цепей 220В установлены два трансформатора ТМ 63/6/0,4.

Управление выключателями 110 кВ обеспечивается со щита управления. Управление вводными выключателями 6 кВ и выключателями отходящих линий производится со шкафов РУ-6 кВ.

Управление разъединителями ручное. Питание оперативных цепей предусмотрено на постоянном токе 220 В.

Устройство центральной сигнализации предусматривает индивидуальную световую и общую звуковую предупреждающую и аварийную сигнализацию с передачей на диспетчерский пункт.

С подстанции «Гежская» 110/6 кВ получают напряжение 6 кВ такие потребители как комплектные трансформаторные подстанции, установленные на каждом фидере.

Паспортные данные установленного на подстанции оборудования приведены в Приложении А.1.

1.3 Анализ вариантов модернизации или реконструкции

При модернизации схем электрических сетей должна обеспечиваться экономичность их развития и функционирования с учётом рационального сочетания сооружаемых элементов сети с действующими.

Схема электрической сети должна быть гибкой и обеспечивать сохранение принятых решений её развитию при возможных небольших отклонениях:

1)  уровней электрических нагрузок и балансов мощности от планируемых;

2)  трасс ВЛ и площадок ПС от намеченных;

3)  сроков ввода в работу отдельных энергообъектов.

На всех этапах реконструкции сети следует предусматривать возможность её преобразования с минимальными затратами для достижения конечных схем и параметров линии ПС. При проектировании развития электрических сетей необходимо обеспечить снижение потерь электроэнергии до экономически обоснованного уровня.

Схема электрической сети должна допускать возможность эффективного применения современных устройств релейной защиты (РЗ), режимной и противоаварийной автоматики (ПА).

В соответствии с действующими нормативными документами схемы ПС к системообразующей сети должны обеспечивать надёжность питания энергооузлов и транзит мощности по принципу «N-1».

Схема и параметры электрической сети должны обеспечивать надёжность электроснабжения, при котором в случае отключения линии или трансформатора сохраняется питание потребителей без ограничения нагрузки с соблюдением нормативного качества электроэнергии.

Прежде всего поводом для реконструкции в 2005 году от ООО «УралОйл» послужил запрос ОАО «Пермэнерго» в связи с увеличением добычи нефти на увеличение потребляемой мощности, что в данный момент невозможно ввиду недостаточной мощности установленных трансформаторов.

При отказе от реконструкции (увеличении мощности):

1. Уже с 2005 г. возможны длительные перерывы в электроснабжении потребителей по причине отказов оборудования подстанции, в результате – снижение полезного отпуска электроэнергии и прибыли от реализации электроэнергии;

2. Возможно привлечение руководителей предприятия к ответственности за нарушение договорных обязательств в отношении абонентов;

3. Невозможно удовлетворение запросов предприятий с высоким уровнем потребления электроэнергии на увеличение потребляемой мощности, следовательно – отказ от дополнительной прибыли.

В связи с этим предусмотрено:

Замена трансформатора 110/6 кВ мощностью 2,5 МВА на трансформатор мощностью 6,3 МВА с реконструкцией ячеек 110, 6 кВ.

В результате проведения реконструкции:

1. Обеспечивается надёжное электроснабжение потребителей.

Техническим заданием на проектирование определена необходимость увеличения установленной мощности подстанции, что обеспечивает наличие технической возможности увеличения полезного отпуска электроэнергии.

2. Создание имиджа ОАО «Пермэнерго» как надёжного и делового партнёра в отношениях с областной администрацией, крупными предприятиями, что позволит успешно вести и развивать бизнес в области.

3. Увеличивается капитализация компании, так как после проведения реконструкции вновь установленное оборудование ставится на баланс Березниковских электрических сетей ОАО «Пермэнерго», с последующим начислением амортизационных отчислений, соответственно увеличится амортизационный фонд предприятия.

ГОСТ 14209- 85 «Нагрузочная способность трансформаторов и автотрансформаторов» позволяет осуществить рациональную загрузку силовых трансформаторов и обеспечить оптимальный выбор номинальной мощности трансформаторов при проектировании или реконструкции ПС. В соответствии с «Рекомендациями по технологическому проектированию подстанций переменного ока с высшим напряжением 35-750 кВ» выбор мощности трансформаторов осуществляется следующим образом.

Мощность трансформаторов выбирается так, чтобы при отключении мощности одного из них на время ремонта или замены оставшиеся в работе, с учётом их допустимой (по техническим условиям) перегрузки и резерва по сетям СН и НН, обеспечивали питание полной нагрузки.

При росте нагрузок (в нашем случае) сверх расчётного уровня увеличение мощности ПС производиться, как правило, путём замены трансформаторов на более мощные. Установка дополнительных трансформаторов должна быть обоснована и согласована с заказчиков.

Решение о замене трансформатора принимается на основании данных о фактическом состоянии работающих трансформаторов, надёжности их работы за истекший период, техническом уровне, фактическом сроке эксплуатации в отношении к нормативному сроку работы, росту нагрузок, развитии примыкающих электрических сетей и изменении главной схемы электрических соединений ПС.

При замене одного из двух трансформаторов ПС проверятся условия, обеспечивающее параллельную работу оставшегося в работе и нового трансформаторов в автоматическом режиме регулирования напряжения на соответствующей стороне. При применении линейных регулировочных трансформаторов проверяется их динамическая и термическая стойкость при КЗ на стороне регулируемого напряжения.

Выбор мощности трансформаторов на ПС при нефтеперекачивающих станциях (НПС) следует производить с учётом обеспечения ими полной производительности и нормальных оперативных переключений технологических агрегатов (пуск резервного, а затем остановка рабочего) в режиме длительного отключения одного трансформатора.

1.4 Разработка технического задания (определение состава и этапов проектирования)

1.  Основание для проектирования

1.1 План-прогноз капитального строительства по БЭС на 2007 г.;

1.2 Технические условия ОАО «Пермэнерго».

2. Характер строительства

2.1 Реконструкция.

3. Требования к режиму предприятия

3.1 Режим работы постоянный, круглосуточный.

4. Особые условия строительства

4.1 В рабочем проекте предусмотреть демонтаж и утилизацию заменяемого оборудования.

5. Основные технико- экономические показатели

5.1 Подстанция предназначена для электроснабжения Гежского месторождения нефти ЦДНГ-3 по 9 отходящим фидерам.

6. Основные технические решения

6.1  На стороне 110 кВ принять существующую схему. Предусмотреть проектом замену масляных выключателей ВМТ-110кВ силовых трансформаторов Т1 и Т2 на элегазовые выключатели ВГТ-110-40/2500 производства «Уралэлектротяжмаш»;

6.2  Вместо установленных в ОРУ-110 кВ вентильных разрядников РВС-110 установить ограничители перенапряжения ОПН-110 кВ;

6.3  Предусмотреть проектом замену трехобмоточного силового трансформатора Т2 типа ТМН-2500/110 на трансформатор типа ТМН-6300/110 с напряжением обмоток 110/6 кВ, с автоматическим регулированием напряжения под нагрузкой и модернизацией существующих панелей защит;

6.4  Выполнить систему маслоотведения силовых трансформаторов с устройством маслосборников, ливнемаслостоков, подземного маслоуловителя;

6.5  Предусмотреть (при необходимости) замену металлических траверс и стоек порталов 110 кВ, металлоконструкций, стоек под оборудование и контура заземления ПС. Необходимость замены определить по результатам обследования при проведении ПИР;

6.6  На стороне 6 кВ предусмотреть замену масляных выключателей ВМП-110К-1500 элегазовыми выключателями типа ВР1-10-20-630;

6.7  Принять комплектную блочную трансформаторную подстанцию КТПБР-110/6 с трансформаторами мощностью 6.3 МВА, климатического исполнения ХЛ1;

6.8  ОРУ- 110 кВ выполнить из унифицированных транспортабельных блоков, выполненных в виде металлических опорных конструкций, на которых смонтированы аппараты высокого напряжения с элементами жёсткой и гибкой ошиновки;

6.9  ЗРУ- 6 кВ выполнить в виде металлического сооружения КРПЗ-10 состоящего из отдельных транспортабельных блоков (8 штук);

6.10  Все оборудование и модули установить на стойки, фундаменты высотой 0,5 м;

6.11  Защиту всех элементов подстанции предусмотреть в объеме ПУЭ с применением микропроцессорных устройств типа Micom P632 и Р139;

6.12  На шинах 6 кВ установить 2 БСК, по 1350 кВар каждая;

6.13  Установить электронные счетчики типа ЕВРО-Альфа по учету расхода электроэнергии по 6 и 110 кВ;

6.14  На ЩУ выполнить цепи телеметрии со счетчиками для организации АСКУЭ;

6.15  Предусмотреть полный комплект противоаварийной автоматики АВР и АПВ;

6.16  Ошиновку подстанции выполнить сталеалюминевым проводом АС-70/11 (110 кВ);

6.17  Заземление на подстанции выполнить заново. В целях снижения сопротивления контура заземления, в траншею с горизонтальным заземлением засыпать глину, толщиной 0,4 м;

6.18  Установить аппаратуру телемеханики и связи в ОПУ;

6.19  Согласно техническим условиям телемеханизацию подстанции предусмотреть в следующем объёме:

- телесигнализация положения выключателей 110 кВ;

- телесигнализация положения выкл. ввода и секционного 6кВ;

- текущие телеизмерения тока на вводах 110 кВ и 6 кВ;

- текущее телеизмерение напряжения на каждой секции шин 6 кВ.

6.20  Систему телемеханизации подстанции 110/6 кВ выполнить на аппаратуре АКП «Исеть» разработки НТК «Интерфейс» г.Екатеринбург;

6.21  Организовать передачу сигналов ТМ, ТС, ТУ, ТИ по радиоканалам.

6.22  Молниезащиту на подстанции выполнить заново;

6.23  Заземление на подстанции выполнить заново;

6.24  Предусмотреть места заземления пожарной техники на ОРУ-110 кВ.

7. Разработка демонстрационных материалов

7.1 Разработка не требуется.

8. Основные требования к технике безопасности

8.1 Выполнить в соответствии с нормами (Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности ПБ 08-624-03) и действующим законодательством.

9. Условия строительства

9.1 В проекте предусмотреть демонтаж и утилизацию заменяемого оборудования.

10. Особые условия проектирования

10.1 Документацию в 2-х экземплярах для проведения торгов на строительство и приобретения оборудования в составе:

- техническое задание на реконструкцию ПС;

- ведомость объемов работ;

- ведомость строительных материалов;

- ведомость оборудования;

- обзорные чертежи;

- стоимость работ, в том числе: строительных работ, электромонтажных и пусконаладочных работ.

10.2 К проекту приложить сводную спецификацию на строительные материалы и конструкции;

10.3 Рабочий проект согласовать в установленном порядке;

11. Проектная организация

11.1 Определится на конкурсной основе.

12. Строительная организация

12.1 Определится на конкурсной основе.

13. Срок выполнения проекта

13.1 Проект выполнить в 2008 году.

Выводы по главе 1

В данной главе были рассмотрена общая характеристика ПС 110/6 кВ «Гежская». Реконструируемая ПС 110/6 кВ «Гежская» находится в зоне Гежского месторождения нефти с высоким уровнем потребления электроэнергии.

Питание подстанции осуществляется отпайкой от ВЛ-110 кВ «Бумажная – Красновишерск» №1 и №2, которые входят в состав северного кольца.

В главе проведён анализ существующей системы электроснабжения до реконструкции, описано установленное на подстанции оборудование.

Также проведён анализ вариантов реконструкции, отмечены основные требования, предъявляемые к электрическим сетям и возможные ситуации при отказе от реконструкции.

Была поставлена задача на реконструкцию на основании технических условий и технического задания, выданных заказчиком на проект.

Глава 2. РАСЧЁТ И АНАЛИЗ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ

2.1 Определение расчётных нагрузок потребителей ПС «Гежская» 110/6 кВ

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок (ЭН). По значению электрических нагрузок выбирают или проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения. В случае излишнего увеличения расчётных электрических нагрузок увеличиваются капитальные затраты, что приводит к неполному использованию дефицитного оборудования и проводникового материала. Эксплутационные расходы и надёжность работы электрооборудования также зависят от правильности выбора нагрузок, если в расчётах будут занижены электрические нагрузки, то величина потерь электроэнергии в электрической системе возрастает, что в конечном итоге приведёт к быстрому износу оборудования и увеличению эксплуатационных расходов.

Электрические нагрузки потребителей определяют выбор всех элементов системы электроснабжения: линий электропередачи, трансформаторных подстанций, питательных и распределительных сетей. Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при реконструкции и эксплуатации электрических сетей.

При рассмотрении вопроса о реконструкции ПС «Гежская» 110/6 кВ существуют такие характерные места определения расчетных электрических нагрузок: определение общей расчетной нагрузки на шинах 6 кВ каждой секции ПС, необходимой для выбора числа и мощности трансформаторов, устанавливаемых на ПС и выбора отключающих аппаратов, устанавливаемых на стороне низшего напряжения 6 кВ трансформаторов ПС.

При определении расчетных нагрузок должны учитываться:

а) постоянное совершенствование производства (автоматизация и

механизация производственных процессов) увеличивает расход электроэнергии, потребляемой предприятием. Это обстоятельство влечет за собой рост электрических нагрузок;

б) графики нагрузок по каждому фидеру (изменяются во времени, растут и по мере совершенствования техники производства выравниваются);

в) перспективы развития производства и, следовательно, перспективный рост электрических нагрузок потребителей в ближайшие 10 лет.

Расчет электрических нагрузок различных узлов системы электроснабжения выполним, прежде всего с целью выбора сечения питающей и распределительной сетей, числа и мощности трансформаторов подстанции. Расчёт нагрузок потребителей подстанции «Гежская» произведём по суммарной поминальной мощности трансформаторов на каждом фидере шины 6 кВ. Расчёт представим в виде таблицы.

Таблица 2.1 Расчёт нагрузок потребителей ПС «Гежская» 110/6 кВ

Примечание:

1) По суммарной мощности трансформаторов на КТП вычислим номинальный и рабочий максимальный токи на каждом фидере.

2) Расчёт максимального рабочего тока конденсаторной установки вычислим по следующим формулам:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.А.

2.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Выбор рациональной мощности силовых трансформаторов является одной из основных задач при оптимизации систем промышленного электроснабжения. Выбор силовых трансформаторов следует осуществлять с учетом экономически целесообразного режима их работы и соответствующего обеспечения резервирования питания потребителей при отключении одного из трансформаторов. Мощность силовых трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечивать питание всех приемников электроэнергии промышленных предприятий.

ПС «Гежская» 110/6 кВ находится в зоне расположения Гежского месторождения нефти с высоким уровнем потребления электрической энергии. Если из двух работающих трансформаторов будет поврежден и отключен трансформатор, меньший по мощности (2500 кВА), то трансформатор 6300 кВА с допустимой перегрузкой 1,4 обеспечит нагрузку большую, чем нужно, т.е. 6300 × 1,4 = 8820 кВА. Но если отключится трансформатор 6300 кВА, то трансформатор 2500 кВА сможет обеспечить всего лишь нагрузку 3500 кВА, что в нашем случае в связи с увеличением потребления не обеспечит надёжности.

Таким образом, при установке трансформаторов 2,5 и 6,3 МВА на ПС нельзя обеспечить экономически целесообразный режим работы трансформаторов и потребную мощность в аварийном режиме. Последнее можно выполнить только при условии завышения номинальной мощности, которая в нормальном режиме будет недоиспользоваться.

Согласно ГОСТ 14209-69 и 11677-75 условия нормальной работы силовых масляных трансформаторов предусматривают, чтобы:

1)  температура окружающей среды была равной 20оС;

2)  превышение средней температуры масла над температурой окружающей среды составляло для систем М и Д 44оС;

3)  превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над средней температурой обмотки было равно 130оС;

4)  отношение потерь КЗ к потерям ХХ было рано пяти (принимают наибольшее значение запаса по нагреву изоляции);

5)  при изменении температуры на 6оС от среднего ее значения при номинальной нагрузке, равной 85оС, срок службы изоляции изменялся вдвое (сокращался при повышении температуры или увеличивался при ее понижении);

6)  во время переходных процессов в течение суток наибольшая

температура верхних слоев масла не превышала 95оС и наиболее

нагретой точки металла обмотки 140оС. Это условие справедливо только для эквивалентной температуры окружающей среды, равной 20оС. При снижении этой температуры необходимо следить за нагрузкой трансформатора по контрольно-измерительным прибора и во всех случаях не допускать превышение нагрузки сверх 150% номинальной (ГОСТ 14209-69).

Выбор числа, типа и мощности силовых трансформаторов для питания потребителей подстанции производят на основании расчетов и обоснований по графикам электрических нагрузок.

1.  Определяем число трансформаторов на подстанции, исходя из обеспечения надежности питания с учетом категории потребителей;

2.  Намечаем возможные варианты номинальной мощности выбираемых трансформаторов с учетом допустимой нагрузки их в нормальном режиме и допустимой перегрузки в аварийном режиме;

3.  С учетом возможности расширения или развития подстанции решаем вопрос о возможной установке более мощных трансформаторов на тех же фундаментах.

Нефтяная промышленность относиться к потребителям I-ой категории по электроснабжению, в связи с непрерывным технологическим процессом. Согласно ПУЭ потребители первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания. Из этого следует, что на реконструируемой подстанции необходимо установить два трансформатора, мощностью достаточной для принятия всей нагрузки первой категории одним трансформатором в аварийном режиме, с учетом работы с допустимой перегрузкой в часы пик.

Перегрузка трансформаторов допускается сверх номинального тока до 40% общей продолжительностью не более 6 часов в сутки в течение 5 суток подряд, при условии что коэффициент загрузки в нормальном режиме не превышал 93%.

Выбор номинальной мощности трансформаторов ПС осуществляем по полной расчётной мощности (п. 2.1):

Проверяем возможность работы выбранного трансформатора в аварийном режиме:

Определим коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Данный трансформатор подходит для установки на модернизируемой подстанции, т.к. в аварийном режиме он способен полностью принять на себя нагрузку также учитывая заданные условия о будущем увеличении нагрузки потребителей, окончательно останавливаемся на варианте замены масляного трансформатора 2,5 МВА трансформатором мощностью 6,3 МВА типа ТМН 6300/110.

2.3 Выбор и обоснование контрольных точек расчёта и вида тока короткого замыкания

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение коротких замыканий в сети или в элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определить токи КЗ и по ним выбрать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

Места расположения точек КЗ выбирают таким образом, чтобы при КЗ проверяемое электрооборудование, проводники находились в наиболее неблагоприятных условиях. Например, для выбора коммутационной аппаратуры необходимо выбирать место КЗ непосредственно на их выходных зажимах, выбор сечения кабельной линии производят по току КЗ в начале линии. Места расположения точек КЗ при расчётах релейной защиты определяют по ее назначению – в начале или конце защищаемого участка.

Выделим что место короткого замыкания в зависимости от назначения выбирается из следующих основных соображений:

1. Ток КЗ должен проходить по ветвям, для которых выбирается (проверяется) аппаратура или рассчитываются параметры релейной защиты;

2. Для определения наибольшего значения тока КЗ при данном режиме место короткого замыкания выбирается у места установки защиты (в начале линии, до трансформатора и т.д., считая от источника питания). Для определения наименьшего значения тока КЗ место короткого замыкания выбирается в конце защищаемого участка или в конце следующего (резервируемого) участка для проверки резервирующего действия защиты;

3. Для согласования чувствительности двух устройств релейной защиты место короткого замыкания выбирается в конце зоны действия того устройства, с которым ведётся согласование;

4. Для определения коэффициентов распределения место короткого замыкания выбирается в конце участка, следующего за узлом, в котором «происходит подпитка или распределение токов КЗ».

Исходя из вышесказанного произведём расчёт токов КЗ на шинах 110, 6 кВ и на отходящих фидерах в дальнейшем для расчёта релейной защиты в точках начала и конца защищаемого участка.

Выбор вида КЗ в расчётах релейной защиты определяется её функциональным назначением и может быть трёх-, двух-, однофазным и двухфазным КЗ на землю. Для определения электродинамической стойкости аппаратов и жестких шин в качестве расчётного принимают трёхфазное КЗ; для определения термической стойкости аппаратов, проводников - трёхфазное или двухфазное КЗ в зависимости от тока. Проверку отключающей и включающей способностей аппаратов проводят по трёхфазному или по однофазному току КЗ на землю (в сетях с большими токами замыкания на землю) в зависимости от его значения. Трёхфазные КЗ являются симметричными, так как в этом случае все фазы находятся в одинаковых условиях. все остальные виды КЗ являются несимметричными, поскольку при каждом их них фазы находятся не в одинаковых условиях и значения токов и напряжений в той или иной мере искажаются.

В нашем случае необходимым и достаточным условием является расчёт трёх- и двухфазных токов короткого замыкания.

2.4 Составление расчётной схемы и схемы замещения

Расчет токов короткого замыкания произведем исходя из значений токов короткого замыкания на шинах 110 кВ ПС «Бумажная», письмо «Пермского РДУ» «О токах короткого замыкания». Для вычисления токов КЗ составим расчетную схему, затем схему замещения.

Составление расчётной схемы. Расчётную схему составляют в однолинейном изображении; в неё вводят все источники, участвующие в питании места КЗ, и все элементы системы электроснабжения (трансформаторы, линии, выключатели), расположенные между ними и местом КЗ. Синхронные компенсаторы учитывают как источники питания. На расчётной схеме указывают основные параметры элементов (мощности, напряжения КЗ трансформаторов, длины и сечения линий, сопротивления источников и т.д.) и намечают точки КЗ.

Составление схемы замещения. По расчётной схеме составляют схему замещения, где все её элементы заменяют сопротивлениями, приведёнными к базисным условиям. Затем преобразуют и упрощают схемы замещения в направлении от источника до точки КЗ.

Для трансформаторов, высоковольтных линий и коротких участков распределительной сети обычно учитывают только индуктивные сопротивления. При значительной протяженности сети (кабельной и воздушной) учитываются так же их активные сопротивления, так как в удаленных от генераторов точках КЗ сказывается снижение ударного коэффициента.

Для отдельных элементов схемы принимают следующие значения индуктивных сопротивлений:

а) для трансформаторов, если пренебречь их активным сопротивлением, напряжение КЗ Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (%) численно равно их индуктивному сопротивлению х (%);

б) для ВЛ напряжением выше 1 кВ значение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. = 0,4 Ом/км;

в) для КЛ напряжением 6 – 20 кВ величина Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. = 0,08 Ом/км;

Активное сопротивление линии, выражаемое в Ом/км, учитывается при их большом удельном сопротивлении и в расчете определяются по выбранному сечению s или находятся по справочным таблицам.

2.5 Расчёт токов короткого замыкания в рассматриваемых точках системы электроснабжения

Расчётная схема в нашем случае будет выглядеть следующим образом, расчёт ведём из значения токов КЗ на шинах 110 кВ, в максимальном и минимальных режимах, численные значения указаны на расчётной схеме (рисунок 2.1).

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 2.1 Расчетная схема для определения токов КЗ

Составим общую схему замещения ПС «Гежская» для основных точек короткого замыкания, за основные точки принимаем точки на шинах 110 и 6 кВ, и точки замыкания на трансформаторах собственных нужд (Рисунок 2.2).

Расчёт ведём в именованных единицах, активным сопротивлением пренебрегаем. При расчёте токов КЗ в в максимальном и минимальном режимах все величины сравниваются с базисными, в качестве которых принимаем базисную мощность Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. за базисную мощность принимаем мощность одного трансформатора ПС «Гежская» 110/6 кВ Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.= 6,3 МВА. В качестве базисного напряжения принимаем среднее напряжение той ступени, на которой имеет место КЗ (в нашем случае Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.= 6,3; 115;).

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 2.2 Схема замещения для определения токов КЗ точек К1-К4

Расчеты производим для режима раздельной работы питающих линий и трансформаторов ПС, считая, что секции шин 6 кВ работают раздельно. Расчёты точек К1 и К2 производим учитывая положение переключателя РПН в минимальном, среднем и максимальном положении. Расчёт сводим в Приложение А.2.

После расчёт тока короткого замыкания, необходимо вычислить значение ударного тока. Ударный ток КЗ определяется из выражения:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.,

где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - ударный коэффициент, учитывающий участие апериодического тока в образовании ударного тока.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Величина зависит от соотношения индуктивного и активного сопротивлений цепи КЗ и может быть принята 1,8 - при КЗ в установках и сетях напряжением свыше 1000 В.

По данным расчётов получаем, что токи КЗ протекающие по стороне ВН трансформатора, в зависимости от положения переключателя РПН, отличаются почти в 2 раза. На стороне 6 кВ разница токов меньше в 1,4 раза. Реально невозможно использовать весь диапазон РПН, и диапазон изменения токов КЗ меньше.

В нашем случае при расчёте токов КЗ учитывался весь диапазон изменения тока, и в таблицу сводим только подходящие для нас значения, полученные при расчёте во всех положениях переключателя, это ток короткого замыкания в на стороне 110 кВ 6,89 и 3,36 кА, 2,62 и 1,41 КА на стороне 6 кВ.

Для расчёта точек К3 и К4 на трансформаторах собственных нужд ведём из расчёта что базовое напряжение на шине КЗ кВ.

Расчёт точки К3:

Полное сопротивление до точки КЗ, с учётом сопротивления энергосистемы Z = 32.195 Ом. Исходя из этого получим значения трёхфазного и двухфазного токов КЗ:

Расчёт для точки К4 соответствует расчёту КЗ в точке К3, т.к трансформаторы имеют одинаковые мощности, а соответственно и расчётные данные....


Здесь опубликована для ознакомления часть дипломной работы "Реконструкция подстанции Гежская 110/6 кВ". Эта работа найдена в открытых источниках Интернет. А это значит, что если попытаться её защитить, то она 100% не пройдёт проверку российских ВУЗов на плагиат и её не примет ваш руководитель дипломной работы!
Если у вас нет возможности самостоятельно написать дипломную - закажите её написание опытному автору»


Просмотров: 1448

Другие дипломные работы по специальности "Энергетика":

Эксплуатация электрооборудования цеха по ремонту наземного оборудования ЗАО Центрофорс

Смотреть работу >>

Реконструкция подстанции Сорокино 110/10/10

Смотреть работу >>

Модернизация релейной защиты на тяговой подстанции Улан-Удэ на базе микропроцессорной техники

Смотреть работу >>

Разработать лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов

Смотреть работу >>

Электроснабжение восточной части Феодосийского района электрических сетей с разработкой сетей резервного источника питания потребителей

Смотреть работу >>