Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Системы электроснабжения»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

_________И.В. Игнатенко

"____"___________2016 г.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ПC 220 кВ

Пояснительная записка выпускной квалификационной работе бакалавра

БР 13.03.02 ПЗ

Студент Д.В. Ламанова

Руководитель Е.В. Гажемон

Нормоконтроль С.А. Власенко

Хабаровск – 2016

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

(ДВГУПС)

Электроэнергетический институт Кафедра Системы электроснабжения

(наименование УСП) (наименование кафедры)

Направление (специальность) 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

(код, наименование направления или специальности)

УТВЕРЖДАЮ:

Зав.кафедрой_____________

«_____» _____________2016 г.

З А Д А Н И Е

на выпускную квалификационную работу (ВКР) студента

Ламанова Дарья Валерьевна

(фамилия, имя, отчество)

1.Тема ВКР: «Модернизация ПС 220 кВ ».

утверждена приказом по университету от «_15_» _июня_ 2016 г. № _664^а_

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР «_20_»_июня_ 2016 г.

3. Исходные данные к ВКР сведения о существующей ПС 220 кВ «Князе-Волконка», однолинейная схема и спецификация оборудования установленного на существующей ПС, значения токов трехфазного КЗ на шинах ПС в максимальном режиме работы энергоситемы, контрольные замеры нагрузок в зимний и летний максимум по каждому фидеру подстанции, данные прогнозных нагрузок на ПС в период до 2020 г.

4.Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

1) Объем модернизации подстанции 220 кВ «Князе-Волконка» 2) Характеристика источника электроснабжения 3) Расчет токов короткого замыкания. 4) Принципиальная электрическая схема 5) Собственные нужды 6) Расчет нагрузок постоянного оперативного тока 7) Расчет емкости аккумуляторной батарей 8) Изоляция, защита от перенапряжений. 9) Выбор и проверка оборудования подстанции.

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

1) Однолинейная схема подстанции (существующий вариант); 2) Расчет токов короткого замыкания на ПС; 3) Выбор и проверка выключателей и разъединителей; 4) Выбор и проверка трансформатора собственных нужд ПС; 5) Однолинейная схема подстанции (вариант после модернизации).

6. Консультанты по ВКР (с указанием относящимся к ним разделов ВКР)

7. Дата выдачи задания __17 апреля 2016 г.

Календарный план выполнения

выпускной квалификационной работы

Студент______________________________________________ Д.В. Ламанова

Руководитель ВКР _____________________________________ Е.В. Гажемон

ABSTRACT

The object of study is the substation "Knyaze-Volkonka". The result was the modernization of the substation, the change in the circuits of main electric connections, installation of the second autotransformer to increase the reliability. Check and the choice of modern gas-insulated and vacuum equipment to meet the requirements of reliability, safety, ease of use and durability. The basic constructive and technical-operational characteristics: for the proposed installation have been calculated, the necessary measures to ensure uninterrupted operation of the substation and equipment as long as possible.

РЕФЕРАТ

Проект содержит 73, страниц, 9 рисунков, 19 таблиц, 17 источников.

ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ПС, ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ, ВЫБОР СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ РУ ПС, РАСЧЕТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, ВЫБОР ОБОРУДЫВАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД, РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНЫХ РАБОЧИХ ТОКОВ, ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДЫВАНИЯ,

Объектом исследования является подстанция «Князе-Волконка».

Цель проекта – создание проекта модернизации подстанции «Князе-Волконка» на основе современных, прогрессивных технических решений.

В результате будет модернизирована подстанция с установкой второго автотрансформатора и применением современного элегазового и вакуумного оборудования, удовлетворяющих требованиям надежности, безопасности, долговечности и удобства эксплуатации. В результате расчетов разработана схема главных электрических соединений, будет рассчитана молниезащита подстанции.

Расчеты выполнялись по методикам, изложенным в учебной и справочной, нормативной и научно-технической литературе.

Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели: на проектируемом объекте были рассчитаны мероприятия, необходимые для обеспечения бесперебойной работы подстанции и оборудования на максимально длительный срок.

Данная модернизация подстанции позволит повысить надежность электроснабжения и качество электроэнергии у потребителей, а так же снизить потери электроэнергии и как следствие затраты на эксплуатацию.

СОДЕРЖАНИЕ

С

ВВЕДЕНИЕ 9

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ПС 220 кВ «КНЯЗЕ-ВОЛКОНКА» 11

1.1 Краткая характеристика и назначение объекта 11

1.2 Анализ существующей схемы электрических соединений и элементов подстанции. 11

1.3 Потребители подстанции «Князе-Волконка» 12

2 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ 13

3 ВЫБОР СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ РУ ПОДСТАНЦИИ 16

3.1 Выбор схемы РУ напряжением 220 кВ 16

3.2 Выбор схемы РУ напряжением 110 кВ и 35 кВ 17

4 РАСЧЕТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 19

4.1 Расчет токов короткого замыкания при параллельной работе двух автотрансформаторов 20

4.1.1 Расчёт тока короткого замыкания в точке К1 20

4.1.2 Расчёт тока короткого замыкания в точке К2 21

4.1.3 Расчёт тока короткого замыкания в точке К3 23

4.2 Расчет токов короткого замыкания при раздельной работе двух автотрансформаторов 24

4.2.2 Расчёт тока короткого замыкания в точке К2 25

4.2.3 Расчёт тока короткого замыкания в точке К3 25

5 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД 27

5.1 Выбор трансформатора собственных нужд 27

5.2 Оперативный ток 28

5.2.1 Расчет нагрузок постоянного оперативного тока 29

5.2.2 Расчет емкости аккумуляторной батареи 31

5.2.3 Расчет зарядно-выпрямительного устройства 32

6 РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНЫХ РАБОЧИХ ТОКОВ 33

7 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ОБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ 35

7.1 Выбор и проверка выключателей 35

7.2 Выбор и проверка разъединителей 39

7.3 Выбор и проверка измерительных трансформаторов токов (ТТ) 42

7.3.1 Расчет по выбору мощности вторичных обмоток трансформатора тока 42

7.4 Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения 44

7.5 Выбор и проверка ограничителей перенапряжения 45

7.6 Выбор шин 46

7.6.1 Условия выбора и проверки гибких шин 46

7.6.2 Условия выбора и проверки жестких шин 49

7.7 Выбор и проверка изоляторов. 51

7.8 Молниезащита 53

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 57

ПРИЛОЖЕНИЕ А 59

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 62

ПРИЛОЖЕНИЕ В 63

ПРИЛОЖЕНИЕ Г 65

ПРИЛОЖЕНИЕ Д 68

ПРИЛОЖЕНИЕ Е 71

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 73

ВВЕДЕНИЕ

Энергетика обеспечивает электроэнергией и теплом промышленные предприятия, сельское хозяйство, транспорт, коммунально-бытовые нужды городов и посёлков. Электрическая энергия является наиболее универсальным видом энергии. Она может просто и экономично преобразовываться в другие виды энергии – тепловую, механическую, световую и т. д. при помощи электроприёмников. Каждый ЭП может присоединяться к электрической сети и отключаться от неё по мере надобности. Таким образом, основным назначением электроэнергии является передача энергии, от места выработки к месту потребления.

Надёжное электроснабжение является основой для успешной деятельности, а также качественного и количественного роста показателей любого предприятия. В электроэнергетике, и электроснабжении в частности, надежность понимается как задача обеспечения потребителей электроэнергией в необходимом количестве и надлежащего качества. Как бы аккуратно, тщательно и предусмотрительно ни проектировались, ни строились, ни эксплуатировались системы электроснабжения, целый ряд случайных непредвиденных причин может либо прекратить подачу электроэнергии потребителям, либо недопустимо снизить ее качество. Поэтому необходимо разработать и использовать средства обеспечения надежности. Таковыми являются резервирование, техническое обслуживание, ремонт и управление процессами производства, передачи и распределения электроэнергии.

Резервирование можно определить как повышение надежности. В свою очередь, оно подразделяется на структурное, функциональное, временное и информационное.

В настоящее время подстанция «Князе-Волконка» представляет собой электроустановку, в состав которой входят: ОРУ-220 кВ, ОРУ-110 кВ, ОРУ-35 и один автотрансформатор мощностью 63 MBА. По схеме присоединения к питающей электрической сети подстанция отпаечная с заходом одной линии ВЛ-220 кВ. Средняя обмотка автотрансформатора напряжением 110 кВ подключена к одной несекционированной системе шин, от которой питается подстанция «Елабуга». Распределительное устройство открытого типа ОРУ-35 кВ с элегазовыми выключателями и питает подстанцию «Дубки».

В данной выпускной квалификационной работе выполнено модернизация электрической подстанции 220/110/35 кВ «Князе-Волконка».

Для увеличения надежности на подстанции «Князе-Волконка», в настоящее время, планируется установка второго автотрансформатора, что в свою очередь, является структурным резервирование.

В связи с указанными обстоятельствами необходимо заменить схему главных электрических соединений ОРУ 220 кВ подстанции на более подходящую схему с двумя автотрансформаторами, следовательно, схему ОРУ 110 кВ и ОРУ 35 кВ также требуют изменений.

Кроме того необходимо проверить существующее оборудование подстанции и увеличить его количество. Существующее оборудование должно удовлетворять расчетные нагрузки.

В процессе проектирования будут рассмотрены вопросы, связанные с требованиями к устанавливаемым схемам присоединения.

Расчет токов короткого замыкания (КЗ) выполнен в соответствии с РД 153-34.0-20.257-98 «Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания к выбору электрооборудования» .

Расчет произведен в целях проверки соответствия основного оборудования распределительных устройств 220 кВ, 110 кВ и 35 кВ расчетным токам КЗ, для данного вида работ применяется расчет для средних значений без учета регулирования.

Для выбора оборудования присоединения ПС 220 кВ «Князе-Волконка» необходимо произвести определение максимальной расчетной нагрузки.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ПС 220 кВ «КНЯЗЕ-ВОЛКОНКА»

1.1 Краткая характеристика и назначение объекта

ПС 220 кВ «Князе-Волконка», расположенной по адресу: Россия, Хабаровский край, село Князе-Волконка, ул. Партизанская. Собственником подстанции является МЭС Востока филиала ПАО «ФСК ЕЭС». Подстанция введена в эксплуатацию в августе 1999 г. и предназначена для распределения и передачи электрической энергии.

Питание ПС происходит от Зейской и Бурейской ГЭС по ВЛ 220 кВ отпайкой марки провода АСО – 400 Хабаровская ТЭЦ-3 – Хехцир- (Л-223). ПС является ответвительной (отпаечной).

Подстанция ограждена по периметру, предусмотрена подъездная автодорога.

Рельеф площадки подстанции спокойный с уклоном, обеспечивающим сток поверхностных вод.

Климатические условия:

- расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли для IV снегового района –240 кгс/см2 (2,4 кПа).

- нормативное значение ветрового давления для III ветрового района для здания высотой до 10 м – 38 кгс/м2 (0,38 кПа).

Здания и сооружения приняты в эксплуатацию с 1999 г.

Проект подстанции в архитектурно - строительной части зданий и сооружений, разработан в соответствии с действующими на тот период времени нормами проектирования.

1.2 Анализ существующей схемы электрических соединений и элементов подстанции.

Распределительное устройство (далее РУ) высшего напряжения 220 кВ, среднего напряжения 110 кВ и низшего напряжения 35 кВ выполнено в открытом виде (ОРУ).