Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Системы электроснабжения»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

_______________ И.В. Игнатенко

"____"___________2016 г.

ПОДСТАНЦИЯ «УРГАЛ 220/110/35/10 КВ»
С КОМПЕНСАЦИЕЙ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ В СЕТИ 35 КВ

Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе

БР 13.03.02 ПЗ

Студент А.А. Бушуев

Руководитель А.М. Константинов

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_______________ И.В. Игнатенко

«_____» ______________2016 г.

ЗАДАНИЕ

на выпускную квалификационную работу студента

Бушуева Андрея Анатольевича

(фамилия, имя, отчество)

1.Тема ВКР: «Подстанция «Ургал 220/110/35/10 кВ» с компенсацией емкостных токов в сети 35 кВ »

утверждена приказом по университету от «15_» 06.2016 г. № 664а__

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР «_ » _____ 2016 г.

3. Исходные данные к ВКР Проектная и рабочая документация по объекту подстанция «Ургал 220/110/35 кВ», остальные исходные данные приведены в пояснительной записке.

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

1) Климатическая характеристика района.

2) Анализ электрических нагрузок ПС «Ургал».

3) Выбор и замена силовых автотрансформаторов.

4) Проверка основного силового оборудования.

5) Анализ проблемы компенсации емкостных токов.

6) Расчет емкостных токов и выбор дугогасящих реакторов.

7) Замена трансформаторов напряжения на трансформаторы трехфазной антирезонансной группы.

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

1) Нормальная схема электрических соединений ПС 220 кВ Ургал.

2) Генеральный план подстанции «Ургал 220/110/35 кВ».

3) Чертеж реактора дугогасящего РЗДПОМА-700/35.

4) Чертеж реактора дугогасящего ASR 250

6. Дата выдачи задания _________________

Календарный план

выполнения выпускной квалификационной работы

№ п/п	Наименование этапов выполнения выпускной квалификационной работы	Срок выполнения этапов ВКР	Примечание
1	Сбор исходных данных	май 2015
2	Анализ зимних и летних суточных нагрузок	май 2015
3	Замена автотрансформатора и проверка оборудования	июнь 2015
4	Расчет емкостных токов в сети 35 кВ	июнь 2015
5	Выбор дугогасящего реактора	июнь 2015
6	Оформление чертежей	июнь 2015
7	Оформление пояснительной записки ВКР	июнь 2015

Студент _____________________________________________

Руководитель ВКР ____________________________________

ABSTRACT

Purpose - analysis of daily load and on the basis of the load selection and replacement autotransformer , as well as payment of compensation of capacitive currents in the network of 35 kV . The study determined that the auto-transformer must be replaced with a new one of the same rating. Also two solutions to the problem of compensation of capacitive currents were invited. Evaluation of the effectiveness of these methods has been carried out.

РЕФЕРАТ

Проект содержит 64 с., 17 рис., 9 таблиц, 10 источников.

ПЕРЕГРУЗКА, АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ, ЕМКОСТНЫЕ ТОКИ, ОДНОФАЗНОЕ КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ, КОМПЕНСАЦИЯ, ДУГОГАСЯЩИЕ РЕАКТОРЫ, ИЗОЛИРОВАННАЯ НЕЙТРАЛЬ, АНТИРЕЗОНАНСНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Объектом исследования является электроэнергетическая система, в которой возможно добавление новых мощных потребителей электроэнергии, а также в сети 35 кВ которой не установлена нейтраль и частые аварийные ситуации нарушают работу трансформаторов.

Цель работы – анализ суточных нагрузок и на основании этих нагрузок выбор и замена автотрансформатора, а также расчет компенсации емкостных токов в сети 35 кВ.

В результате исследования было определено, что необходимо заменить автотрансформатор на новый, но того же номинала. Также было предложено два варианта решения проблемы компенсации емкостных токов. Была проведена оценка эффективности этих способов.

С.

СОДЕРЖАНИ

ВВЕДЕНИЕ 9

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ПС «УРГАЛ» 10

1.1 Краткая характеристика и назначение объекта 10

1.2 Анализ существующей схемы электрических соединений и элементов подстанции. 11

2 ВЫБОР И ЗАМЕНА АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ 12

2.1 Характеристика электрических нагрузок ПС «Ургал» 12

3 РАСЧЕТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 15

3.1 Расчёт тока короткого замыкания в точке К1 16

3.2 Расчёт тока короткого замыкания в точке К2 17

3.3 Расчёт тока короткого замыкания в точке К3 20

4 РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНЫХ РАБОЧИХ ТОКОВ 22

5 ПРОВЕРКА ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 24

5.1. Проверка выключателей 24

5.2. Проверка разъединителей 27

6 КОМПЕНСАЦИЯ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ В СЕТИ 35 кВ 29

6.1. Анализ проблемы компенсации емкостных токов 29

6.2 Принцип работы автоматического регулятора 35

6.3. Расчет емкостного тока короткого замыкания на землю 38

6.4. Выбор дугогасящих реакторов и трансформаторов для их
подключения 41

6.5. Установка дугогасящего реактора в нейтраль трансформатора 49

7 ЗАМЕНА ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕХФАЗАНОЙ АНТИРЕЗОНАНСНОЙ ГРУППЫ 52

7.1 Выбор трансформатора напряжения 52

7.2 Принцип работы трансформаторов трехфазной группы при однофазном замыкании на землю. 55

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 57

ПРИЛОЖЕНИЕ А 59

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 60

ПРИЛОЖЕНИЕ В 60

ПРИЛОЖЕНИЕ Г 62

ПРИЛОЖЕНИЕ Д 64

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня XXI век – наука шагнула далеко вперед, интенсивность развития увеличивается в геометрической прогрессии. И электрическая энергия на современном этапе развития общества занимает одно из самых главных мест, сравнится с ней, по широте применения могут лишь быстроразвивающиеся информационные технологии, существование которых невозможно без использования электрической энергии.
Выработка и передача электроэнергии - сложный технологический процесс, который требует современного оборудования. Особое внимание необходимо уделить подстанциям, так как они пребывают не в самом лучшем состоянии – оборудование 60-х – 70-х годов прошлого века.

Целью данной ВКР является установка нового оборудования, отвечающего требованиям изменившегося режима работы. Это установка автотрансформаторов большей мощности, а также установка компенсирующего устройства для компенсации емкостных токов короткого замыкания сети 35 кВ и трансформатора напряжения трехфазной антирезонансной группы.

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

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ПС «УРГАЛ»

1.1 Краткая характеристика и назначение объекта

ПС 220 кВ «Ургал», расположенной по адресу: Россия, Хабаровский край, Верхнебуреинский район, п. Чегдомын-2. Собственником подстанции является МЭС Востока филиала ПАО «ФСК ЕЭС». ПС была построена и введена в эксплуатацию в 1985 г. и предназначена для распределения и передачи электрической энергии.

Питание ПС происходит от Зейской и Бурейской ГЭС по ВЛ 220 кВ марки провода АС – 240 Ургал – Этырген (Л-280), Лондоко – Ургал (Л-281) и Ургал – Сулук (Л-279). Являясь узловой подстанцией, она обеспечивает электроэнергией объекты Байкало-Амурской магистрали, промышленные предприятия и население Верхнебуреинского района Хабаровского края. Территория подстанции ограждена по периметру, к подстанции предусмотрена подъездная автодорога.

Рельеф площадки ПС 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 в 1985 г.

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

Рисунок 1.1 – Часть магистральных электрических сетей Востока

1. 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). РУ напряжения 10 кВ выполнено в закрытом виде (ЗРУ). Генеральный план подстанции представлен в графической части.

На стороне ВН ОРУ 220 кВ подстанции «Ургал» используется одна рабочая секционированная выключателем и обходная системы шин (схема 12Н).

На стороне ВН ОРУ 110 кВ ПС используется схема одна рабочая секционированная выключателем система шин (схема 1).

На стороне ВН ОРУ 35 кВ ПС используется схема одна рабочая секционированная выключателем система шин (схема 1).

На стороне 10 кВ используется схема одна, секционированная выключателями, система шин (схема 1). Существующая нормальная схема главных электрических соединений представлена в графической части.

2 ВЫБОР И ЗАМЕНА АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

2.1 Характеристика электрических нагрузок ПС «Ургал»

Для того чтобы определить, необходимо ли увеличить мощность нового трансформатора или оставить прежнюю, проведем анализ загруженности трансформаторов 1АТ и 2АТ за период с 2013 по 2015 год.

В приложении Г приведены данные суточных ведомостей нагрузок ПС за расчетные зимний и летний дни для обоих трансформаторов. По этим данным были построены графики нагрузок (рисунки 2.1.-2.4). В случае если один из трансформаторов выходит из строя, на другом трансформаторе будет суммарная мощность, выдаваемая обоими трансформаторами. Полученные значения суммарной мощности представлены в таблице 2.1.