Проектирование подстанции 110/6 кВ с решением задачи координации изоляции

Содержание

Аннотация

Введение

1. Электрическая схема подстанции

1.1 Цели, задачи и стадии проектирования

1.2 Трансформаторная подстанция

1.3 Показатели и критерии надежности

2. Расчет токов короткого замыкания

3. Выбор электрооборудования подстанции

3.1 Устройство и принцип действия воздушного выключателя типа ВВБ-110 кВ

3.2 Устройство и принцип действия элегазового выключателя типа ВГУ-110У1

3.3 Устройство и технические характеристики вакуумного выключателя ВБЭ-10(6) – 31,5(40)

3.4 Краткая характеристика трансформатора тока ТФЗМ

3.5 Краткая характеристика трансформатора напряжения НТМИ 6-10Кв

3.6 Комплектные распределительные устройства

4. Координация изоляции и защита от перенапряжений

4.1 Координация изоляции

4.2 Защита электрооборудования от импульсов грозовых перенапряжений, набегающих с ВЛ

4.3 Сравнение РВ и ОПН

4.4 Замена вентильных разрядников на ОПН

4.5 Электрический расчет проходного изолятора на 110 кВ с бумажно-масляной изоляцией

4.6 Выбор числа изоляторов в поддерживающих гирляндах подходящей ЛЭП 110 кВ

5. Техника и правила безопасности при работе с электрооборудованием

5.1 Безопасность при работах под напряжением на воздушных линиях электропередачи

5.2 Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ со снятием напряжения

5.3 Эксплуатация устройств защиты ПС от ПУМ

5.4 ТБ при обслуживании разъединителей

5.5 Техника безопасности при эксплуатации ОРУ

Заключение

Литература

Аннотация

Бакалаврской работы студента группы ТВН-1-04 Шакурова Эдуарда Радиковича «Проектирование подстанции 110/6 кВ с решением задачи координации изоляции»

В данной работе:

выбрана главная схема подстанции, схемы распределительных устройств;

был произведен расчет токов короткого замыкания;

выбрано электрооборудование подстанции;

было произведено сравнение вентильных разрядников и ОПН, их замена;

был произведен электрический расчёт ввода на 110 кВ и выбрано число изоляторов в поддерживающих гирляндах подходящей ЛЭП 110 кВ.

Данная работа содержит 8 рисунков и 14 информационных таблиц, прилагаются 4 чертежа формата А1.

Введение

Общая характеристика системы электроснабжения

Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов (трансформаторная подстанция) и распределенных устройств напряжением до 1000 В и выше.

Трансформаторные подстанции являются основным звеном системы электроснабжения. В зависимости от положения в энергосистеме, назначения, величины первичного и вторичного напряжений их можно подразделить на районные подстанции, подстанции промышленных предприятий, тяговые подстанции и др.

Районная подстанция выполнена как главная понизительная подстанция (ГПП) с открытым распределительным устройством (ОРУ), предназначенная для приёма электроэнергии напряжением 110 кВ и преобразования её в напряжение районной сети – 6 кВ для питания населенных пунктов. Схема электрических соединений подстанции на стороне 110 кВ выполнена по блочному принципу – “линия 110 кВ – трансформатор – токопровод 10 кВ” с короткозамыкателями, отделителями и разъединителями. Схема электрических соединений подстанции на стороне 6 кВ выполнена с одной секционированной системой шин.

Согласно технико-экономическому обоснованию на ПС установлены два трансформатора 110/6 кВ мощностью 16000кВ А типа ТДН-16000/110 кВ с автоматическим регулированием напряжения под нагрузкой.

На стороне 6 кВ предусмотрена одна секционированная система шин с оборудованием 20 линейных ячеек 6 кВ.

Питание собственных нужд ПС и цепей оперативного тока осуществляется от двух трансформаторов ТМ-100/6.

Защита оборудования ПС от грозовых волн, набегающих с линий, выполняется с помощью ограничителей перенапряжения, присоединяемых к шинам 110 и 6 кВ.

КРУН-6кВ приняты серии К-37.

Наружное освещение ПС предусмотрено светильниками типа СЗЛ-300-1 и прожекторами ПЗС-35, установленных на блоке опорных изоляторов 110 кВ и на прожекторной площадке отдельно стоящего молниеотвода, наружное освещение эксплуатационного участка - светильниками СПО-300.

Для предотвращения ошибочных действий при оперативных переключениях на ПС предусматривается электромагнитная и механическая блокировки элементов РУ 110, 6 кВ.

Защита ПС от ПУМ осуществляется молниеотводом, установленным на линейном портале 110 кВ и отдельно стоящим молниеотводом.

Оперативный ток принят переменный напряжением 220 В.

1. Электрическая схема подстанции

1.1 Цели, задачи и стадии проектирования

Проектирование электрических станций, подстанций, электрических сетей и систем заключается в составлении описаний еще не существующих объектов, предназначенных для производства, передачи и распределения электроэнергии. Эти описания в графической и текстовой форме составляют содержание проекта, т.е. совокупности документов, необходимых для создания нового энергетического оборудования и установок.

Проектирование электроэнергетических систем и их установок содержит три основных этапа:

1)   рассмотрение перспектив развития на 15-20 лет вперед;

2)   перспективное проектирование на период до 10 лет;

3)   уточнение проектов на период до 5 лет.

На первом этапе составляются технико-экономические доклады (ТЭД) о развитии энергетики регионов и страны в целом. Определяются суммарная мощность нагрузки потребителей, мощности теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), конденсационных, гидравлических, атомных и гидроаккумулирующих электростанций (КЭС, ГЭС, АЭС и ГАЭС), их размещение, состав энергоблоков, необходимый резерв.

На втором этапе разрабатываются схемы энергообъединений, определяются состав станций в каждой энергосистеме и пропускные способности межсистемных и внутрисистемных линий.

На третьем этапе уточняются и корректируются схемы развития энергетического хозяйства страны и районов, а также ведется конкретное проектирование намеченных на втором этапе и утвержденных на третьем этапе объектов: станций, подстанций, линий электропередачи и сетей. На этом же этапе проверяется техническая выполнимость плановых решений, определяются необходимые капиталовложения или проверяется достаточность намеченных капиталовложений.

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

Основные цели проектирования электрических станций, подстанций, сетей и энергосистем следующие:

1) производство, передача и распределение заданного количества электроэнергии в соответствии с заданным графиком потребления;

2)   надежная работа установок и энергосистем в целом;

3)   заданное качество электроэнергии;

4)   сокращение капитальных затрат на сооружение установок;

5)   снижение ежегодных издержек и ущерба при эксплуатации установок энергосистемы.

Первая цель определяется техническим заданием на электроснабжение потребителей определенного народнохозяйственного комплекса или административно-экономического района. Вторая и третья - существующими техническими нормативами. Четвертая и пятая выступают в качестве экономического критерия оптимальности. Оптимальность решения при проектировании означает, что заданный производственный эффект (располагаемая мощность, отпускаемая энергия, уровень надежности и качества) получается при минимальных возможных затратах материальных и трудовых ресурсов.

Алгоритм решения задачи проектирования любой технической системы состоит из ряда проектных процедур и операций.

Техническая система, такая, как электрическая станция или подстанция, имеет, как правило, иерархическую структуру, состоящую из элементов, фрагментов и подсистем. Элемент- это такая часть системы, выбор параметров которого осуществляют посредством простейшей операции. Например, элементами электрической станции являются электрические машины, аппараты, проводники и др.

Совокупность функционально связанных элементов называется фрагментом. Выбор фрагмента осуществляется проектной процедурой, состоящей из ряда операций. Фрагмент характеризуется не только параметрами и числом элементов, но и структурой связей элементов. Фрагментом электрической станции или подстанции является, например, распределительное устройство.

Подсистемой является обособленная часть системы, состоящая из множества фрагментов и имеющая ограниченное число связей с другими подсистемами. Подсистемами в электрической станции можно считать электроустановки собственных нужд, устройства автоматики и управления. Проектирование подсистемы состоит из ряда процедур, каждая из которых дает проектное решение отдельного фрагмента в виде проектного документа.

Совокупность проектных решений фрагментов позволяет установить возможное множество решений для подсистемы и выбрать из них оптимальное по какому-либо критерию. Комплект выбранных решений для всех подсистем дает одно из решений для всего объекта и составляет содержание проекта.

Варьируя критерии выбора оптимальных решений для подсистем и фрагментов, можно сформировать множество возможных вариантов для всей системы. Однако формирование множества и выбор оптимального решения для такой системы, как электрическая станция, возможно только с помощью системы автоматического проектирования. В настоящее время число рассматриваемых вариантов для фрагментов и подсистем ограничивается номенклатурой выпускаемого оборудования и рекомендуемых типовых решений.

Процесс проектирования электрических станций проходит четыре стадии, а именно составление

1) схемы развития отрасли,

2) проекта,

3) рабочего проекта

4) рабочей документации.

Задача создания проекта электрической станции или подстанции как элементов ЭЭС или ОЭС может ставиться и при перспективном и при конкретном проектировании. Проектирование электрических станций ведется в специализированных проектных организациях. Две последние стадии могут быть совмещены, если применяются типовые решения.

Задание на проектирование электрической станции содержится в схеме развития энергосистемы и включает в себя описание типа, местоположения, назначения станции, ее исходных параметров, топлива и источников водоснабжения, режимов работы станции, места в графике нагрузки энергосистемы и местных потребителей, схемы присоединения станции к системе и схемы самой энергосистемы. В задании указываются также плановые сроки проектирования и сооружения и очередность ввода.

Задание на проектирование подстанции энергосистемы и потребительских подстанций включает в себя аналогичную информацию и создается на основе проекта развития энергосистемы, который выполняется институтом «Энергосетьпроект».

Задание на проектирование составляет заказчик проекта (министерство, ведомство, промышленное предприятие и др.) на основании схемы развития энергосистемы и технико-экономического обоснования целесообразности планируемого строительства. Задание согласовывается с проектной организацией и генеральным подрядчиком.

Проект представляет собой совокупность документов, содержащих основные проектные решения станции или подстанции. В состав проекта входят паспорт, технико-экономическое обоснование, смета, документы на технологическую, электрическую, гидротехническую и строительную части.

Рабочий проект и рабочая документация состоят из пояснительной записки с расчетами и рабочих чертежей, по которым производятся строительно-монтажные работы. В рабочем проекте осуществляют корректировку решений в соответствии с замечаниями, полученными при утверждении проекта, уточняют параметры элементов по текущим условиям комплектования оборудования и изготовления на предприятиях. В пояснительной записке указываются важнейшие технико-экономические показатели проектируемой станции (подстанции): общий объем капиталовложений и удельные (на 1 кВт установленной мощности) капиталовложения, удельный (на единицу отпущенной электрической или тепловой энергии) расход условного топлива, годовая выработка энергии, расход энергии на собственные нужды, удельная численность персонала (штатный коэффициент), себестоимость отпущенной энергии, объем важнейших видов строительно-монтажных работ, площадь отчуждаемой территории, сборность строительных конструкций, сроки строительства и ввода очередей, оценка природоохранных свойств объектов станции.

1.2 Трансформаторная подстанция

Трансформаторные подстанции представляют собой электроустановки, предназначенные для преобразования напряжения сетей в целях экономичного распределения энергии в ближайшем районе или дальнейшей ее передачи. Они состоят из следующих частей: одного или нескольких трансформаторов (автотрансформаторов), РУ высшего напряжения, РУ пониженных напряжений (среднего и низшего), вспомогательных устройств. На подстанциях могут быть установлены синхронные компенсаторы, статические конденсаторы и шунтирующие реакторы.

Классификация подстанций затруднительна, поскольку в основу ее могут быть положены различные признаки, а именно: 1) номинальное напряжение сети высшего напряжения, определяющее в.известной мере мощность, занимаемую площадь и стоимость подстанции; 2) число ступеней пониженного напряжения; 3) число трансформаторов (автотрансформаторов) и их единичные мощности; 4) положение подстанции в сети высшего напряжения, определяющее схему РУ этого напряжения; 5) категория потребителей и многие другие.

Главную схему подстанции проектируют на основании разработанной схемы развития электрических сетей системы или схемы развития сетей района. Она должна удовлетворять следующим основным требованиям: а) надежное электроснабжение присоединенных к подстанции потребителей в нормальном и послеаварийном режимах в соответствии с их категориями; б) надежный транзит мощности через РУ высшего напряжения подстанции по межсистемным и магистральным линиям; в) экономически целесообразное значение тока к.з. на стороне среднего и низшего напряжения; г) возможность постепенного расширения подстанции; д) соответствие требованиям противоаварийной автоматики.

Трансформаторы и автотрансформаторы. Выбор между трансформаторами и автотрансформаторами для подстанций решается однозначно в зависимости от принятой системы рабочего заземления связываемых сетей. Эффективно-заземленные сети 110 кВ и выше связывают с помощью автотрансформаторов; исключение из этого правила делается только в случаях необходимости ограничения тока однофазного к.з. К обмоткам низшего напряжения автотрансформаторов могут быть присоединены незаземленные и компенсированные сети. Связь эффективно-заземленной сети с не-заземленной или компенсированной сетью (35 кВ и ниже), а также связь двух незаземленных, компенсированных сетей может быть осуществлена только с помощью трансформаторов, обмотки которых электрически не соединены. На подстанциях с высшим напряжением до 500 кВ включительно, как правило, устанавливают трехфазные трансформаторы (автотрансформаторы). Исключение может быть сделано только для подстанций очень большой мощности или при наличии ограничений по условиям транспорта. В этих случаях применяют группы из двух спаренных трехфазных трансформаторов меньшей мощности или группы из однофазных трансформаторов.

При одной группе однофазных трансформаторов предусматривают резервную фазу, которая может быть присоединена взамен поврежденного трансформатора при помощи перемычек при снятом напряжении. При двух группах однофазных трансформаторов вопрос о целесообразности установки резервной фазы решается в зависимости от наличия резервных связей по сети среднего напряжения. Замена поврежденного трансформатора резервным осуществляется путем перекатки последнего с одного фундамента на другой.

На подстанции устанавливает, как правило, не более двух трансформаторов (автотрансформаторов). На таких подстанциях при отсутствии резервных связей по сетям среднего и низшего напряжений мощность каждого трансформатора выбирают равной 0,65-0,7 суммарной максимальной нагрузки подстанции на расчетный период.

В случае повреждения одного трансформатора второй трансформатор должен обеспечить с допустимой перегрузкой нормальное электроснабжение потребителей, Здесь речь идет об аварийной перегрузке, ограниченной Лишь максимальной температурой обмотки 140°С и масла 115° С.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10