Реконструкция подстанции "Гежская" 110/6 кВ

В данной главе были выбраны и просчитаны точки короткого замыкания, т.е. такие точки, в которых электрооборудование, проводники находятся в наиболее неблагоприятных условиях. Произведены расчеты коротких замыканий с целью определения токов, протекающих по участкам сети в максимальном режиме и в минимальном режиме.

Токи короткого замыкания в дальнейшем необходимы для выбора электрооборудования, выбора средств ограничения токов короткого замыкания и для расчета уставок релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Глава 3. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

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

Высокую надёжность всех отраслей народного хозяйства страны обеспечивает современное электротехническое оборудование.

Особую роль в этом играют изделия и оборудование установленные в режимах питания и электроснабжения, причём как в сетях низкого, так и высокого напряжения.

В настоящее время перед энергетиками остро стоит задача технического перевооружения парка электротехнического оборудования. для решения этой задачи необходимо владеть информацией о современном его состоянии, новых типах, технических характеристиках, принципах действия, области применения оборудования, а также теоретических обоснованиях их работы, что позволит специалистам энергетикам в их работе реально определит состояние оборудования и существенно повысить электробезопасность, надёжность, безаварийность и экономичность работы электроснабжения.

Электрические аппараты, шины и кабели на подстанции выберем по условиям длительной работы и проверим по условиям КЗ в соответствии с указаниями «Правил устройств электроустановок» и руководящих указаний по расчёту коротких замыканий, выбору и проверке аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания [1].

При этом для всех аппаратов производится:

1.                 выбор по напряжению;

2.                 выбор по нагреву при длительных токах;

3.                 проверка на электродинамискую стойкость(согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями с номинальным до 60 А включительно);

4.                 проверка на термическую стойкость (согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищённые плавкими предохранителями);

5.                 выбор по форме исполнения (для наружной и внутренней установки).

Оборудование выбираем исходя из технического задания на разработку проекта и технических условий ОАО «Пермэнерго» № 046/1-05/57 от 02.11.2006г.

3.1.1 Выбор и расчёт питающей линии

При модернизации воздушных линий рекомендуется ориентироваться на утверждённую схему развития энергосистемы или электросетей на ближайшие пять лет, а с учётом перспективы на 10 лет. Для линий напряжением 35-110 кВ это условие является обязательным.

Трасса линий электропередач должна быть по возможности кратчайшей. Для проектирования необходимо применять вариант в наибольшей степени обеспечивающий оптимальные условия строительства и эксплуатации, и наносящий минимальный ущерб окружающей среде.

Определим расчётный ток ЛЭП:

А

где  – номинальная мощность трансформатора подключенного к линии, кВА;  – номинальное напряжение линии, кВ.

По экономической плотности тока определим экономическое сечение провода:

мм 2

где  – экономическая плотность тока, определяемая по таблице, в зависимости от числа часов использования максимума нагрузки в год и максимума материала провода.

В соответствии с ПУЭ провод марки: АС – 150 с А.

Проверяем сечение провода по нагреву: А,        

где  – длительно допустимый ток для данного провода, для марки АС – 150 равен 440 А.

Условия окружающей среды – нормальные. 429 < 440 А.

Так как условие выполняется, значит, провод по нагреву подходит. Проверяем выбранное сечение провода по потере напряжения в линии. В сетях высокого напряжения (U > 35 кВ) нет необходимости выбирать сечение проводника по допустимой потере напряжения. Во - первых, к ним непосредственно не подключаются электроприемники. Во-вторых, на подстанциях, связывающих сети 110 кВ с сетями низшего напряжения, всегда устанавливаются трансформаторы с регулированием напряжения у электроприемников. И в-третьих, в таких сетях активное сопротивление не больше индуктивного и изменение сечения проводника не оказывает существенного влияния на величину потери напряжения.

Надежная работа подстанции «Гежская» 110/6 кВ может быть обеспечена только тогда, когда каждый выбранный аппарат соответствует как условиям номинального режима работы, так и условиям работы при коротких замыканиях. Поэтому электрооборудование сначала выбирают по номинальным параметрам, а затем осуществляют проверку на действие токов короткого замыкания (расчёт токов короткого замыкания представлен в главе 2.6).

3.1.2 Выбор оборудования на стороне 110 кВ

Электрические аппараты в системе электроснабжения должны надежно работать как в нормальном длительном режиме, так и в условиях аварийного кратковременного режима. К аппаратам предъявляется ряд общих требований надежной работы: соответствие номинальному напряжению и роду установки; отсутствие опасных перегревов при длительной работе в нормальном режиме, термическая и динамическая устойчивость при коротких замыканиях, а так же такие требования как простота и компактность конструкций, удобство и безопасность эксплуатации, малая стоимость.

При реконструкции ПС «Гежская» на стороне 110 кВ принимаем схему «Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий». Для возможности работы силовых трансформаторов как с разземлной, так и с заземленной нейтралью 110 кВ, предусмотрим установку в нейтралях заземлителей и ограничителей перенапряжения.

На стороне 110 кВ примем комплектную блочную трансформаторную подстанцию КТПБР-110/6 производства ЗАО «Высоковольтный союз» с трансформаторами мощностью 6,3 МВА, климатического исполнения ХЛ1.

ОРУ-110 кВ выполним из унифицированных транспортабельных блоков, выполненных в виде металлических опорных конструкций, на которых смонтированы аппараты высокого напряжения с элементами жёсткой и гибкой ошиновки. Сторона 110кВ комплектуется элегазовыми выключателями ВГТ-110-40/2500, производства «Уралэлектротяжмаш». Для ограничения напряжения при реконструкции ПС «Гежская» используется ограничители перенапряжения ОПН на стороне высокого напряжения 110 кВ ОПН-110/80-10 УХЛ1 (Приложение лист 2).

3.1.2.1 Комплектная блочная трансформаторная подстанция КТПБР-110/6

Комплектные трансформаторные подстанции блочные, производства Ровенского завода высоковольтной аппаратуры, КТПБР-110/10(6) предназначены для приёма, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц с номинальным напряжением 110и 10(6) кВ. Подстанции служат для электроснабжения промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных потребителей, объектов строительства и транспорта.

Подстанции предназначены для работы в условиях климатического района У категории размещения I (в соответствии с ГОСТ 15150), рассчитаны для работы в I-IV районах по ветру и гололёду.

В составе КТПБР поставляются следующие основные блоки и элементы:

1)                один или два силовых трансформатора мощностью от 2 500 кВА до 40 МВА;

2)                реакторы масляные заземляющие дугогасящие;

3)                блоки открытых распределительные устройств 110 кВ, с элементами жесткой и гибкой ошиновки;

4)                распределительные устройства 10 кВ, которые комплектуются шкафами КРУ серий КУ-10Ц с вакуумными выключателями ВР1 и ВР2, и монтируются в капитальном строении или собираемом на месте строительства подстанции из отдельных транспортабельных секций сооружении;

5)                общестанционный пункт управления;

6)                оборудование и аппаратура связи и телемеханики, источники резервного питания;

7)                шкафы трансформаторов собственных нужд мощностью от 25 до 250 кВА;

8)                устройства грозозащиты, заземления и освещения, а так же ограждение;

9)                запасные части инструменты и принадлежности, комплект средств индивидуальной и противопожарной защиты, а так же другие блоки и элементы в соответствии с проектом подстанции.

Сторона подстанций с высоким напряжением 110 кВ комплектуется элегазовыми выключателями ВГТ-110-40/2500 (производства "Уралэлектротяжмаш", Россия).

3.1.2.2 Выбор и проверка высоковольтных выключателей

Выбор и проверка высоковольтных выключателей производится по номинальному напряжению сети, номинальному току, отключающейся способности, электродинамической и термической стойкости.

Условия выбора выключателей:

1) Выбор по номинальному напряжению:

,                                                                                 (2.1)

где  – номинальное напряжение аппарата, кВ;  – номинальное напряжение сети, кВ.

2) Выбор по номинальному току:

,                                                                                    (2.2)

где  – номинальный ток аппарата, А;  – максимальный действующий рабочий ток цепи, А,

Выбранные аппараты необходимо проверить по условиям электродинамической и термической стойкости.

а) Проверка на электродинамическую стойкость:

,                                                                                         (2.3)

где  – ток электродинамической устойчивости, кА;  – ударный ток короткого замыкания, кА.

б) Проводники, аппараты не должны нагреваться выше максимальной температуры, установленной нормами для кратковременного нагрева при прохождении через них тока КЗ.

 , (2.4)

где – номинальный ток термической стойкости, который аппарат может выдержать без повреждений в течение время ; – установившейся ток КЗ;  – приведенное время действия КЗ, равное 0,6 с.

Проверяем выключатель по отключающей способности:

,                                                                                      (2.5)

где  – ток отключения, с; – ток отключения, кА.

В настоящее время в устройствах 110- 220 кВ широко применяются элегазовые выключатели. В качестве дугогасительной, теплопроводящей и изолирующей среды в них применяется элегаз. В нашем случае сторона 110 кВ комплектуется элегазовыми выключателями типа ВГТ-110-40/2500.

Технические характеристики выключателя представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Технические характеристики выключателя ВГТ-110-40/2500

Преимущества выключателя:

1. Отключение емкостных токов без повторных зажиганий, что обеспечивается за счет высокой собственной электрической прочности элегаза и оптимизированного перемещения контактов;

2.    Снижение эксплуатационных затрат;

3. Низкий уровень шума, т.е. пригоден для установки в жилых районах;

4.    Высокая надежность, обусловленная малыми приводными силами,

отдельными дугогасильными контактами, двойными уплотненными кольцами во всех уплотнениях, за счет чего обеспечена минимально допустимая интенсивность утечки, надежными комплектующими узлами;

5. Простота монтажа и сдачи в эксплуатацию;

6. Выключатель предназначен для использования в экстремальных условиях.

Выбор и проверку выключателей производим по следующим параметрам (Таблица 3.2):

Таблица 3.2 Условия выбора и проверки выключателей

3.1.2.3 Выбор и проверка разъединителей

Непрерывно растущий спрос на электроэнергию предъявляет повышенные требования к распределительным устройствам и их элементам. В этой связи надежность, а также низкие расходы на эксплуатацию играют большую роль. Опыт эксплуатации постоянно отражается в разработке новых изделий и улучшении существующих.

Из анализа технических требований на реконструкцию следует, что в ячейках силовых трансформаторов Т1 и Т2 принимаем на стороне 110 кВ комплектную блочную трансформаторную подстанцию КТПБР-110/6, укомплектованную разъединителями типа РГНП.2-110/1000 и ОПН-110-80-10.

Разъединители серии РНГП предназначены для создания видимых разрывов в электрических цепях и (в случае необходимости) заземления отключенных участков. Они также пригодны для коммутации малых токов или токов, при которых на их выводах не происходит значительного изменения напряжения. Технические характеристики разъединителя представлены в таблице 3.3:

Таблица 3.3 Технические характеристики выключателя РНГП.2-110/1000

Выбор и проверку разъединителей производим по следующим параметрам (Таблица 3.4):

Таблица 3.4 Условия выбора и проверки разъединителей

Разъединители данного типа устанавливаем на ремонтной и шинной перемычках, а так же на вводах 110 кВ.

3.1.2.4 Выбор и проверка трансформаторов тока

Вместе с разъединителями в ячейках силовых трансформаторов Т1 и Т2 производится замена трансформаторов тока.

Трансформаторы тока выбираем по номинальному напряжению, первичному и вторичному токам, по роду установки (внутренняя, наружная) конструкции, классу точности и проверяем на термическую и электродинамическую стойкость при КЗ. Номинальный первичный ток выбирается с учётом параметров основного оборудования, его перегрузочная способность.

Класс точности ТТ выбирается соответственно необходимой точности измерения: для измерительных приборов класса точности 1 и 1,5 – ТТ класса 0,5; для приборов класса 2,5 – ТТ класса 1; для расчётных счётчиков – ТТ класса 0,5.

Выбор трансформаторов тока:

1. Выбор по номинальному напряжению по формуле (2.1).

2. Выбор по номинальному току по формуле (2.2).

Выбор трансформаторов тока необходимо проверить по условиям электродинамической и термической стойкости, формулы (2.3) и (2.4).

Для ввода 110 кВ силового трансформатора выбираем трансформатор тока марки ТФЗМ-110Б- IV.

Трансформаторы тока марки ТФЗМ-110Б-IV отличаются высокой надежностью, отсутствием существующих эксплутационных затрат. Конструкция трансформаторов устойчива к воздействию окружающей среды, а высокий класс точности измерительной обмотки 0,2 позволяет использовать их для коммерческого учета электроэнергии. Предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам, устройствам защиты и управления в установках переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 110-220 кВ. Технические характеристики трансформатора тока представлены в таблице 3.5

Таблица 3.5 Технические характеристики ТТ ТФЗМ--110Б-IV

Выбор и проверку трансформаторов тока производим по следующим параметрам (Таблица 3.6):

Таблица 3.6 Условия выбора и проверки трансформаторов тока

Устанавливаем трансформаторы тока на вводах 110 кВ силовых трансформаторов.

3.1.3 Выбор оборудования на стороне 6 кВ

Вследствие морального и физического износа устаревшего оборудования модернизируемой подстанции имеется необходимость замены его на более совершенное с использованием современных технологий в области высоких напряжений, а конкретней установка вакуумных выключателей и микроконтроллерной РЗиА.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11