Реферат (стр. 1 )

РЕФЕРАТ

Данный курсовой проект содержит проверочный расчет понижающе-передающей подстанции 110/10/6 кВ “Юго-западная” и рекомендации по дальнейшей модернизации и эксплуатации подстанции.

Ил. 6; Табл. 16; Библ.: 10 назв.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ВЛИЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА РАБОТУ

ПОДСТАНЦИИ “ЮГО-ЗАПАДНАЯ” 7

2. ГЛАВНАЯ СХЕМА ПОДСТАНЦИИ “ЮГО-ЗАПАДНАЯ” 10

2.1. Общие сведения о схемах электроустановок 10

2.2. Основные требования к главным схемам

электроустановок 10

2.3. Структурная схема подстанции “Юго-западная” 13

3. НАГРУЗКИ ПОДСТАНЦИИ 15

3.1. Картограмма нагрузок с определением условного

центра электрических нагрузок 15

3.2. Определение зоны рассеивания центра

электрических нагрузок 21

4. ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ “ЮГО-ЗАПАДНАЯ “ 28

4.1. Выбор типа, числа и мощности трансформаторов

подстанции “Юго-западная” 28

4.2. Расчет токов короткого замыкания 34

4.3. Выбор токоведущих частей 42

4.4. Выбор электрооборудования распределительных

устройств подстанции 46

5. ОЦЕНКА УРОВНЯ-НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ПОДСТАНЦИИ

“ЮГО-ЗАПАДНАЯ” 57

6. СЕТЕВОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ПРИ

ОРГАНИЗАЦИИ РЕМОНТНЫХ РАБОТ 65

7. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА 70

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 76

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время электрическая энергия является наиболее широко используемой формой энергии, так как ее легко можно преобразовать в другие виды энергии. Широ­кое распространение электрической энергии обусловлено относительной легкостью ее получения и возможностью ее передачи на большие расстояния. Огромную роль в системах электроснабжения играют электрические подстанции - электроустановки, предназначенные для преобразования и распределения электроэнергии, В России, как и в других западных странах, для производства и распределения электрической энергии используют трехфазный переменный ток частотой 50 Гц (в США и Японии принята частота 60 Гц) . Применение трехфазного тока частотой 50 Гц обу­словлено большей экономичностью сетей и установок трех­фазного тока по сравнению с сетями и установками однофазного переменного тока, а также возможностью применения в качестве электропривода наиболее надежных, простых и дешевых асинхронный электродвигателей.

Очевидно, что электрическая энергия является наиболее удобным и дешевым видом энергии. Рассмотрение во­просов электроснабжения промышленных предприятий обу­словлено широким применением электроэнергии в промышленности.

Электрические подстанции являются важным звеном в системе электроснабжения. Они осуществляют преобразова­ние и распределение электроэнергии. Поэтому рассмотре­ние работы электрических подстанций является важным этапом в подготовке грамотного специалиста.

При проектировании подстанции стараются использо­вать типовые элементы и схемы, что приводит к унифика­ция оборудования подстанции и как следствие к удешевле­нию ее обслуживания и проектировочной стоимости. Но при проектировании подстанции приходится учитывать особен­ности месторасположения и других исходных условий.

Развитие промышленности и сельского хозяйства не­разрывно связанно с ростом энергопотребления.

Подстанция предназначена для питания коммунально-бытовых и промышленных потребителей Центрального и За­падного потребителей районов города.

К установке на подстанции принимались два трансфор­матора мощностью по 25 МВ×А, сегодня один трансформатор заменен на трансформатор большей мощности 40 МВ×А, из-за отсутствия финансов пока не получается заменить оставшийся трансформатор 25 МВ×А на трансформатор большей мощности. На уровне 1980 года учитывалась частичная разгрузка подстанции при аварийном выходе одного из трансформаторов по сети 6-10 кВ.

В связи с тем, что существующие распределительные сети в городе Липецке эксплуатируются на напряжение 6 кВ, а для районов новой застройки должно вводится на­пряжение 10 кВ, на подстанции установлены трехобмоточ­ные трансформаторов 110/10/6 кВ. Подстанция присоединя­ется к двухцепному ответвлению от линии 110 кВ подстанции Правобережная и подстанции Привокзальная и на стороне 110 кВ коммутируется по схеме «блок линия - трансформатор» с установ­кой в цепях трансформаторов.

С момента пуска подстанции “Юго-западная” менялись требо­вания к оборудованию, оно обновлялось, изменялись на­грузки потребителей подстанции.

Проверочный расчет проводится для установления со­ответствия мощности подстанции мощности потребителей получающих питание от подстанции. Проверяется также оп­тимальность эксплуатируемой схемы электроснабжения, оборудования подстанции, соответствие выбранных сечений кабелей величине проходящих по ним токов. С этой целью выполняются расчеты мощности и токов короткого замыка­ния.

Целью данного курсового проекта является проверка спроектированной схемы электроснабжения и выбранного оборудования подстанции требованиям на современном эта­пе. Проверочный расчет включает в себя определение расчетных нагрузок, выбор мощностей и числа трансформато­ров, расчет распределительных сетей, выбор электрических аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств (РУ) подстанции, выбор схемы и па­раметров защиты.

Для оптимально решения системы электроснабжения производится технико-экономическое сравнение нескольких вариантов и выбирается наиболее экономически выгодный из них (сравниваются варианты примерно одинаковые по надежности).

1. ВЛИЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА РАБОТУ ПОДСТАНЦИИ

“ЮГО-ЗАПАДНАЯ”

Надежность электротехнических устройств в значительной степени зависит от условий эксплуатации. Удары, вибрация, перегрузки, резкие перепады температуры, повышенная влажность, электрические и магнитные поля, песок, плесень, вызывающие коррозию жидкость и газы - все влияет на работу электроустройства. Поэтому особенно важно, чтобы обслуживающий персонал хорошо знал уровень, продолжительность, характер воздействия каждого из этих факторов и степень их влияния на надежность работы электротехнических устройств: от этого зависит срок службы электроустановок.

Место расположения подстанции - город Липецк находится в центрально-черноземной полосе России. Климатические условия региона характеризуются как умеренно-конти-нентальные. По скоростному напору ветра этот район II. Грозовая активность в пределах 40-60 часов в году, что является средним показателем. В зависимости от места размещения при эксплуатации электрического оборудования ГОСТ существует пять категорий изделий. Электрическое оборудование РУ-110 кВ относится к первой категории изделий. Оборудование этого исполнения предназначено для эксплуатации в умеренном климате. Оно располагается на открытом воздухе и подвержено действию всех неблагоприятных факторов окружающей среды. Установки релейной защиты, автоматики и измерений имеют четвертую категорию исполнения. Оборудование этого исполнения предназначено для эксплуатации в помещениях с искусственным климатом - нет резких перепадов температуры и давления, пыле-, водо-, грязезащита. К таким помещениям относятся блочные или кирпичные отапливаемые сооружения. Климатические условия эксплуатации электрооборудования 1-й и 4-й категории исполнения представлены в табл. 1.

Таблица 1

Климатические условия эксплуатации электрооборудования

Категория исполнения электро-оборудования	Температура воздуха при эксплуатации, 0С	Относительная влажность воздуха при эксплуатации
Рабочая	Предельная	среднемес. знач. в наиболее теплый и влажный период	Продолжительность воздействия, мес
Верхнее значение	Нижнее значение	Среднее значение	Верхнее значение	Нижнее значение
1	40	-45	10	45	-50	80% при 20 0С	6
4	35	1	20	40	1	65% при 20 0С	12

Подстанция “Юго-западная” расположена в черте города. Объект расположен между юго-западной котельной, гормолзаводом и другими потребителями, это очень выгодно с экономической точки зрения. Но в тоже котельная является источником экологического загрязнения в рассматриваемом районе. Это воздействие необходимо учесть при выборе электрического оборудования и дальнейшей эксплуатации объекта.

На подстанции осуществляется прием, трансформация и передача электроэнергии. Весь технологический процесс не оказывает никакого негативного влияния на окружающую среду. Однако, экологическую опасность представляет масло, находящееся в автотрансформаторах и выключателях. Нельзя допускать утечки масла так, как это может не только привести к аварийному режиму, но и к загрязнению почвы и грунтовых вод. Отработанное масло должно вывозится с территории подстанции для последующей переработки.

Электрооборудование подстанции работает в продолжительном режиме. Нагрузка и ее характер определяются совокупно всеми потребителями, которые имеют одинаковую нагрузку. В следствии этого суточные и сезонные колебания нагрузки незначительны. Поэтому решающее влияние на график нагрузки оказывают объемы производства. Исходя из этого расчет рабочих нагрузок значительно упрощается, но имеет свои индивидуальные особенности.

2. ГЛАВНАЯ СХЕМА ПОДСТАНЦИИ “ЮГО-ЗАПАДНАЯ”

2.1. Общие сведения о схемах электроустановок

Главная схема электрических соединений подстанции — это совокупность основного электрооборудования (транс­форматоры, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними соединениями.

Выбор главной схемы является определяющим при про­ектировании электрической части “Юго-западная”, так как он оп­ределяет полный состав элементов и связей между ними. Выбранная главная схема является исходной при составле­нии принципиальной схемы электрических соединений, схем собственных нужд, схем вторичных соединений, монтажных схем и так далее. В условиях эксплуатации вместе с принципиальной, главной схемой применяется упрощенная оперативная схема. При проектировании электроустановки до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электро­энергии, на которой показывают основные функциональные части электроустановки (распределительные устройства, трансформаторы) и связи между ними.

2.2. Основные требования к главным схемам

электроустановок

При выборе схемы электроустановок должны учитываться различные факторы.

Значение и роль подстанции для энергосистемы. Подстанция может предназначаться для питания отдельных потребителей или крупного района, для связи частей энергосистемы или различных энергосистем. Роль подстанции определяет ее схему.

Положение подстанции в энергосистеме, схемы и напряжения прилегающих сетей. Шины высшего напряжения подстанции могут быть узловыми точками энергосистемы, осуществляя объединение на параллельную работу несколь­ких электростанций. В этом случае через шины происходит переток мощности из одной части энергосистемы в другую - транзит мощности. При выборе схем таких электроуста­новок в первую очередь учитывается необходимость сохра­нения транзита мощности. Подстанции могут быть тупико­выми, проходными, отпаечными; схемы таких подстанций будут различными даже при одном и том же числе трансформаторов.

Категория потребителей по степени надежности электроснабжения. Все потребители с точки зрения надежности электроснабжения разделяют на три категории:

- электроприемники I категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может привлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб, повреж­дение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников питания, перерыв допускается лишь на время автоматического восстановления питания.

- электроприемники II категории — электроприемники, перерыв электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемников II категории допускается питание по одной воздушной линии, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток. Допускается питание по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присое­диненных к одному общему аппарату. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены поврежденного трансформатора за время не более 1 суток допускается питание от одного трансформатора.

- электроприемники III категории — все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Перспектива расширение подстанции и прилегающего участка сети. Схема и компоновка подстанции должна вы­бираться с учетом возможного увеличения количества при­соединений при развитии энергосистемы. Поэтапное разви­тие схемы подстанции не должно сопровождаться коренными переделками. Это возможно лишь тогда, когда при выборе схемы подстанции учитываются перспективы ее развития.

Из всего комплекса условий, влияющих на выбор главной схемы подстанции, можно выделить основные тре­бования:

- надежность электроснабжения потребителей;

- приспособленность к проведению ремонтных работ;

- оперативная гибкость электрической схемы;

- экономическая целесообразность.

2.3. Структурная схема подстанции “Юго-западная”

Подстанция “Юго-западная” получает питание по линиям 110 кВ “Московская”, “Привокзальная”. На подстанции осуществляется понижение напряжения 110 кВ до 10 кВ и 6 кВ. Потом по кабельным ли­ниям 6 и 10 кВ электрическая энергия передается прием­никам. Для распределения энергии по кабельным линиям 6 кВ и 10 кВ используется радиальная схема. Радиальная схема выбрана по ряду причин:

- приемники электроэнергии размещены в разных на­правлениях от подстанции;

- радиальная схема более надежна по сравнению с магис тральной схемой;

- в данной схеме электрическая энергия передается прямо к приемникам, без ответвлений на пути для питания других потребителей,

На подстанцию “Юго-западная” электроэнергия поступает на открытое распределительное устройство 110 кВ по двух цепной воздушной ЛЭП, затем трансформируется и распре­деляется между потребителями в закрытом распределительном устройстве 6,10 кВ.

Подстанция “Юго-западная” имеет две секции шин по 6 кВ и две секции шин по 10 кВ. Каждый из двух трансформаторов питает свои секции шины 6 и 10 кВ с одним выключателем на цепь. Шины имеют секционный выключатель. Эта схема выбрана в следствии того, что к шинам присоединено большое количество приемников, а также необходимостью сто процентного резервирования. Обе системы шин нахо­дятся в работе при соответствующем фиксированном распределении всех присоединений. В нормальном режиме ра­боты секционный выключатель отключен и каждый трансформатор питает свою секцию шин. При выходе из строя одного из трансформаторов, он отключается, сраба­тывает секционный выключатель и питание всех потребителей производится через второй трансформатор. Такое распределение присоединений увеличивает надежность схе­мы. Такая схема имеет свои недостатки:

- повреждение шиносоединительного выключателя рав­ноценно короткому замыканию на обеих системах шин, то есть приводит к отключению всех присоединений;

- большое количество операций с короткозамыкателями, отделителями и разъединителями при выводе в реви­зию и ремонт трансформаторов усложняет эксплуатацию распределительного устройства;

Все эти недостатки делают работу подстанции менее надежной.

3. НАГРУЗКИ ПОДСТАНЦИИ

3.1. Картограмма нагрузок с определением условного центра электрических нагрузок

При выборе схемы электроснабжения существенную помощь оказывает картограмма нагрузок. Картограммой нагрузок называют план, на котором изображена картина средней интенсивности распределения нагрузок приёмников электроэнергии. Для её построения на плане потребителей обслуживаемых исследуемой подстанцией, наносится в соответствующем масштабе электрическая нагрузка в виде кругов, площади которых представляют собой расчётные мощности приёмников электроэнергии. В качестве центра круга выбирают центр электрических нагрузок (ЦЭН) приёмника, а радиусы круга связывают с расчётной мощностью приёмника электроэнергии. Правильное расположение распределительной подстанции сокращает потери, расход материала, уменьшает эксплуатационные и финансовые расходы. Она наглядно показывает проектировщику распределение нагрузок по предприятию. Значение ЦЭН находят из условия равенства расчётной мощности Рi и площади круга

Pi=¶·r2ai·m,

где Pi - мощность i-го цеха;

rai - радиус круга;

m - масштаб картограммы.

Откуда

,

Радиусы, построенные для картограммы реактивных нагрузок определяются аналогично. Выбранный для построения картограммы нагрузок масштаб m=500 кВТ/см2. Электрические нагрузки приёмников, а также соответствующие значения радиусов окружностей приведены в таблице 2, картограмма нагрузок на рис. 1 и рис. 2.

Таблица 2

Исходные данные для построения картограммы нагрузок

№	Наименование приёмника	Нагрузка	Коэффи-циент мощности	Радиус окружности, мм для нагрузки	Координаты
Pi, кВТ	Qi, кВар	rai	rрi	Хi, м	Yi, м
1	РП-18	4803	1405	0,96	17,5	9,4	4030	1600
2	РП-22	1983	727	0,94	11,2	6,8	780	1170
3	РП-30	8600	1914	0,98	23,4	11,0	1280	1240
4	РП-34	123	71	0,87	2,8	2,1	3870	1730
5	РП-36	7600	1722	0,98	22,0	10,5	1520	1890
6	РП-39	120	30	0,97	2,8	1,4	1860	1570
7	РП-46	2146	330	0,99	11,7	4,5	6480	2200
8	НКС	163	81	0,90	3,2	2,3	130	950
9	СТО ВАЗ	655	88	0,99	6,5	2,4	6280	1350
10	Минводы	318	36	0,99	4,5	1,5	6830	1220
11	Юго-западная котельная	12259	4653	0,93	28,0	17,2	6570	1370
12	КНС	3153	133	0,99	14,2	2,9	6710	1340
13	Гаражи металлист	640	2	1,00	6,4	0,3	4030	2490
14	Энергоремонт	251	211	0,76	4,0	3,7	6430	1320
15	Гормолзавод	7921	2167	0,96	22,5	11,7	4280	2310
16	Политехнический институт	190	40	0,98	3,5	1,6	4110	470
17	ЦНС	1496	72	0,99	9,8	2,1	970	1290

Для нахождения зоны рассеивания ЦЭН и размещения цеховой подстанции необходимо найти центр электрических нагрузок. Цеховую подстанцию следует располагать как можно ближе к этому центру и по возможности в зоне рассеивания, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить как протяженность распределительных сетей высокого напряжения, так и цеховых электрических сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии.