Дипломный проект - Реконструкция подстанции 110/10 кВ «Лавля» Борисовского района с разработкой схем автоматизации подстанции

В дипломном проекте предложены технические решения и рекомендации для реконструкции подстанции «Лавля». Разработаны предложения по совершенствованию схемы распределительного устройства и замене электрического оборудования. На подстанции «Лавля» произведён выбор силовых трансформаторов, коммутационных аппаратов, трансформаторов собственных нужд, трансформаторов напряжения,  средств релейной защиты и автоматики на современное оборудование. Для выбора электрического оборудования подстанции был произведен расчет токов короткого замыкания. Предложенные технические решения по реконструкции подстанции также имеют экономическое обоснование. 
Приведенные в проекте расчеты и графическая часть базируются на действующей нормативной и справочной информации и литературе. Расчеты выполнены с учетом основных требований «Правил устройства электроустановок». Проектируемая схема подстанции отвечает всем требованиям надежности эксплуатации оборудования.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.1 Общие сведения об электрических сетях
1.2 Характеристика подстанции «Лавля»
1.3 Анализ электрического хозяйства подстанции «Лавля»
1.3.1 Главная схема электрических соединений подстанции
1.3.2 Описание распределительных устройств
1.4 Основное электрическое оборудование подстанции
1.4.1 Силовые трансформаторы и трансформаторы собственных нужд
1.4.2 Основное коммутационное оборудование
1.4.3 Измерительное оборудование, приборы учёта электрической энергии
1.4.4 Средства защиты оборудования от перенапряжений
1.5 Описание комплектного распределительного устройства
2 ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Анализ и оценка графиков нагрузок силовых трансформаторов
2.2 Выбор оптимальной мощности силовых трансформаторов подстанции «Лавля»
2.3 Составление схемы электрических соединений
2.4 Расчет токов короткого замыкания подстанции «Лавля»
2.5 Выбор оборудования
2.5.1 Выбор выключателей и разъединителей
2.5.2 Выбор ячеек КРУ – 10 кВ
2.5.3 Выбор ограничителей перенапряжения
2.5.4 Выбор токоведущих частей
2.5.5 Выбор измерительных приборов и измерительных трансформаторов
2.6 Организация молниезащиты подстанции
3 РАЗАРБОТКА СХЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ПОДСТАНЦИИ
3.1 Выбор терминалов защит
3.2 Расчёт дифференциальной защиты
3.3 Выбор уставок защит
4 ОХРАНА ТРУДА
4.1 Анализ состояния охраны на предприятии
4.2 Разработка мер безопасности при монтаже и эксплуатации реконструируемого объекта
4.3 Обеспечение пожарной безопасности ПС 110/10 кВ «Лавля»
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
5.1 Сущность и актуальность разработки
5.2 Выбор вариантов технических решений и их сравнительная характеристика
5.3 Натуральные технико-экономические показатели
5.4 Капиталовложения
5.5 Годовые эксплуатационные издержки
5.6 Себестоимость передачи электроэнергии
5.7 Вероятный ущерб от перерывов в электроснабжении
5.8 Показатели эффективности инвестиций в проект
5.8.1 Критерий совокупных дисконтированных затрат
5.9 Оформление результатов расчета. Аналитическое заключение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

Чертежи проекта:
1 План местности
2 Схема привязки ПС
3 Схема электрических соединений под-станции
4 Схема собственных нужд
5 Схема расположения оборудования
6 Схемы автоматизации подстанции
7 Схематическое изображение зоны защиты от прямых ударов молнии
8 Технико-экономические показатели

Электрическая подстанция 110/10 кВ «Лавля» представляет собой электроустановку для приёма, преобразования и распределения электрической энергии. Подстанция включает в себя распределительные устройства  (ОРУ-110кВ, РУ-10кВ), два трансформатора (ТДН-4000/110/10), устройства управления и другие вспомогательные устройства. Питание подстанции осуществляется по двум воздушным линиям: ВЛ-110 Толочин и ВЛ-110 Славное.

При необходимости секционирования линий, мощности трансформа-торов до 63 MBА включительно и напряжении 35-220 кВ рекомендуются мостиковые схемы. На подстанции “Лавля”, схема ОРУ 110 кВ представ-лена в виде мостика с выключателем в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов.
Вышеизложенная схема применяется на стороне 110 кВ при мощности трансформаторов до 25 MBА включительно. Ремонтная перемычка с разъединителями РП-110 №1, РП-110 №2 нормально отключена одним разъединителем, РП-110 №1 (графическая часть лист 2).  
Выключатель СМВ-110 в мостике включен, если по линиям W1, W2 происходит транзит мощности. Если необходимо исключить параллельную работу линий W1и W2 с точки зрения ограничения токов КЗ, выключатель СМВ-110 отключен. При повреждении трансформатора (Т1) отключается    выключатель со стороны 10 кВ МВ-10 Т-1, включается короткозамыкатель КЗ-110 Т-1, отключается отделитель ОД-110Т-1, а затем разъединитель ЛР-110 на Толочин.       
Если по режиму работы сети необходимо восстановить в работе линию W1, то автоматически включается выключатель на питающем конце этой линии и выключатель мостика СМВ-110, таким образом, транзит по     линиям W1 и W2 восстановлен. Ремонтная перемычка используется при ревизии выключателя СМВ-110, для этого включается РП-110 №1, отключаются СМВ-110 и CP-110 №1, CP-110 №2. Транзит по линиям W1, W2 осуществляется по ремонтной перемычке, трансформаторы Т-1, Т-2 в работе.

Схема ЗРУ 10 кВ представляет собой схему с одной секционирован-ной системой сборных шин. 
Электрическая энергия поступает на сборные шины и по ним распределяется к отдельным отходящим линиям. Таким образом, сборные шины являются узловым пунктом схемы соединения, через который про-текает вся мощность подстанции. Повреждение или разрушение сборных шин означает прекращение подачи электроэнергии потребителям. Поэтому сборным шинам уделяют серьезное внимание при проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок.
На подстанции «Лавля» имеется два трансформатора. В целях повышения надежности снабжения потребителей электроэнергией  на подстанции выполнено секционирование шин, т. е. шины поделены на две части. К каждой секции присоединено равное число трансформаторов и от-ходящих линий.
Секционирование шин обеспечивает схеме большую эксплуатационную гибкость (при выходе из работы одной секции шин отключается толь-ко часть вводов и отходящих линий). 
Отдельные секции шин соединены между собой секционным разъединителем СР-10 и выключателем СМВ-10. При секционировании шин разъединителем, последний  большей частью разомкнут. При этом обе секции         работают раздельно, и при повреждении одной из секций питания лишается только часть потребителей. Кроме того, при раздельной работе трансформаторов снижаются токи короткого замыкания на стороне вторичного напряжения.
В случае повреждения трансформатора его отключают и обе секции соединяют между собой выключателем. 
Допустима также работа с включенным секционным разъединителем и выключателем для обеспечения равномерного распределения нагрузки между питающими линиями. В этом случае при аварии на одной из секций прекращается питание электроэнергией всех потребителей на время, необходимое для разделения секций. В случае же автоматического отключения одного из источников питания второй источник будет перегружен в течение времени, необходимого для отключения неответственных потребите-лей. 
При работе с замкнутым выключателем его снабжают максимальной токовой защитой, которая автоматически отключает поврежденную секцию. 
На подстанции одиночной секционированной системы шин резервирующие друг друга отходящие линии присоединены к различным секциям шин.
1.4 Основное электрическое оборудование подстанции
1.4.1 Силовые трансформаторы и трансформаторы собственных нужд
На электрической подстанции 110/10 кВ «Лавля» установлено два силовых двухобмоточных трансформатора: Т1 и Т2 типа ТДН-4000/110/10. Нейтрали обмоток трансформаторов в нормальном состоянии разземлены для снижения токов короткого замыкания. 
Мощность потребителей собственных нужд подстанции не велика, поэтому они присоединяются к сети 380/220В через понижающие транс-форматоры типа ТМ-63/10/0,4. Трансформаторы собственных нужд при-соединены отпайками к вводам силовых трансформаторов Т1 и Т2 и защищены предохранителями типа ПК-10. 

Основными коммутационными аппаратами в ОРУ-110 кВ являются разъединители, отделители и короткозамыкатели.
В качестве коммутационного аппарата, предназначенного для отключения и включения электрических цепей без тока или с незначительным током и для создания видимого разрыва в воздухе, на действующей электрической подстанции 110/10 кВ «Лавля» используются разъединители ти-па РНДЗ-2-110.
Для соединения нейтралей силовых трансформаторов Т1 и Т2 с кон-туром заземления электрической подстанции установлены  заземлители ти-па ЗОН-110.
В КРУ-10 кВ установлены маломасляные подвесные выключатели типа ВМПП-10. 

На вводах силовых трансформаторов на стороне 110 кВ установлены трансформаторы тока типа ТВТ-110, на стороне 10 кВ – ТПОЛ-10. Также на низкой стороне установлены трансформаторы тока типа   ТПЛ-10.
В ЗРУ- 10 кВ для измерения напряжения относительно земли установлен трансформатор напряжения типа НТМИ-10.
Контроль над режимами работы основного и вспомогательного оборудования на электрической подстанции осуществляется с помощью кон-трольно-измерительных приборов:
–    амперметров класса точности 1,5;
–    вольтметров класса точности 1,5;
–    счётчиков активной энергии СА3У-И675М класса точности 2,0;
–    счётчиков реактивной энергии СР4У-И673М класса точности 2,0.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Предприятие Борисовских электрических сетей  преобразует, пере-дает и распределяет электроэнергию. Общая численность персонала 650 человек. В состав ОЭС входят 5 районов электросетей и 11 служб. На балансе предприятия находятся 43 подстанции. На предприятии эксплуатируется 250 единиц транспорта и механизмов, средства связи и АСУ.
Основной задачей филиала является: техническое обслуживание и ремонт распределительных сетей, линий электропередачи, подстанций, средств защиты, автоматики и электрических измерений, технический надзор за строящимися энергетическими объектами, надежное и бесперебойное электроснабжение потребителей электроэнергии.
В дипломном проекте рассмотрены вопросы реконструкции подстанции «Лавля» Борисовских электрических сетей. 
Произведен анализ электрического хозяйства, рассмотрено основное электрическое оборудование подстанции. 
Произведен анализ суточных графиков нагрузок трансформаторов, распределение нагрузки по трансформаторам, анализированы состав и характеристика потребителей питающихся от подстанции. Установлено, что наибольшие нагрузки будут в будние дни зимнего периода. Было принято решение в ходе реконструкции  провести замену трансформаторов.
Выполнен расчет токов короткого замыкания, необходимый  для проверки выбираемого силового и коммутационного электрооборудования на правильную работу, а так же для выбора и оценки устройств ре-лейной защиты, был произведен выбор силовых трансформаторов, транс-форматоров напряжения, трансформаторов собственных нужд, разъединителей, ограничителей перенапряжений, выключателей 110кВ и 10кВ, сборных шин, ячеек КРУН, трансформаторов тока, а также контрольно-измерительных приборов. Все оборудование было выбрано с учетом рас-четов и заменено на более современное.
Разработаны схемы автоматизации подстанции на современных микропроцессорных блоках защит MiCOM Р632,143,122. Данные виды защит удовлетворяют всем требованиям, обеспечивают высокую точность измерений и постоянство характеристик.
Произведен расчет  молниезащиты подстанции.  Для защиты оборудования открытого распределительного устройства от прямых ударов молнии выбраны 4стержневых молниеотвода высотой h=25(м).
Рассмотрены вопросы структуры организации охраны труда на предприятиях  электрических  сетей,  особенности организации охраны труда и техники безопасности на подстанции, а также уделено внимание расчёту контура заземления подстанции «Лавля».
Выполнен расчет показателей экономической эффективности, в результате установлено, что проект реконструкции является.
Мероприятия по реконструкции электрической части ПС «Лавля» являются экономически обоснованными и могут в перспективе быть реализованы.