Дипломный проект - Реконструкция подстанции "Поклевская" с применением микропроцессорных защит

В дипломном проекте будет проведен анализ оборудования ПС и предложена идея по замене части оборудования. Рассмотрены варианты реконструкции закрытого распределительного устройства 10 кВ (ЗРУ-10) подстанции «Поклевская» с номинальным напряжением 110/10 кВ. Так же обоснована целесообразность замены оборудования, у которого истек срок эксплуатации. Так же проведен технико-экономический расчет реконструкции КРУ-10 кВ. Выполнен расчет заземления и освещения ПС «Поклевская». Рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проекта.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ    8 ст.
1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ И ПОДСТАНЦИИ «ПОКЛЕВСКАЯ» 9 ст.
2.АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ 11 ст.
2.1 Основное оборудование на подстанции 11 ст.
2.2 Организация контроля режимов работы подстанции и технического учета электроэнергии 15 ст.
2.3 Релейная защита и автоматика  подстанции 16 ст.
3.ИССЛЕДОВАНИЕ НАГРУЗКИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ  ПОДСТАНЦИИ 23 ст.
4.РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ      27 ст.
4.1 Составление исходной расчетной схемы 28 ст.
4.2 Расчет токов короткого замыкания     29 ст.
5. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ЗАКРЫТОГО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА 10 кВ 36 ст.
5.1 Выбор комплектного распределительного устройства 36 ст.
5.2 Выбор коммутационной аппаратуры: выключателей 37 ст.
5.3 Выбор токоведущих частей 10 кВ 42 ст.
5.4 Выбор трансформаторов тока и напряжения.     46 ст.
5.5 Выбор опорных изоляторов для крепления жёстких шин 50 ст.
5.6 Выбор ограничителей перенапряжения 51 ст.
6.ВЫБОР И РАСЧЕТ УСТАВОК МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ 54 ст.
6.1 Общая характеристика микропроцессорных терминалов защит REF 541 54 ст.
6.2 Функции защиты терминала REF 541 56 ст.
6.3 Методика выбора и расчет уставок на отходящих линиях 58 ст.
6.4 Расчет емкостных токов 62 ст.
6.5 Расчет уставок  на отходящих линиях 10 кВ 63 ст.
6.4 Выбор уставок на секционных и вводных выключателях 66 ст.
6.5 Дифференциальная защита шин 10 кВ     68 ст.
6.6 Расчет релейной защиты трансформаторов 69 ст.
7.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЙТЕЛЬНОСТИ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА   73 ст.
7.1 Расчет освещения 75 ст.
7.2 Расчет заземляющего устройства 78 ст.
7.3 Пожарная безопасность  84 ст.
7.4 Условия труда работников 85 ст.
7.5 Вентиляция и отопление 86 ст.
7.6 Мероприятия по производственной санитарии 86 ст.
7.7 Экология     87 ст.
8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА 95 ст.
8.1 Стоимость оборудования 95 ст.
8.2 Капитальные затраты 96 ст.
8.3 Эксплуатационные расходы 97 ст.
8.4 Расчет ущерба от недоотпуска электроэнергии потребителям при отказе или неселективном срабатывании средств автоматики 99 ст.
8.5 Расчёт стоимости потребляемой электроэнергии 101 ст.
8.6 Экономическая эффективность вложений… 103 ст.
9. РАЗРАБОТКА ЛИСТОВ РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ ПО МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ  104 ст.
9.1 Разработка листов рабочей тетради 104 ст.
9.2 Обоснование разработки листов рабочей тетради 107 ст.
9.3 Листы рабочей тетради 107 ст.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 111 ст.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 113 ст.
Приложение А – Главная схема электрических соединений ПС «Поклевская» после реконструкции 116 ст.
Приложение Б – Схема замещения  ПС «Поклевская» 117 ст.
Приложение В – Карта уставок и карта селективности118 ст.
Приложение Г – Карта уставок 119 ст.
Приложение Д – Схема защиты и управления 120 ст.
Приложение Е - Технико-экономические показатели 121 ст.

Чертежи проекта:
Главная схема электрических соединений  ПС «Поклевская» после реконструкции  
Схема замещения  ПС «Поклевская» 
Карта уставок и карта селективности 
Карта уставок
Схема защиты и управления
Технико-экономические показатели

Подстанция «Поклевская» была введена в эксплуатацию в 1960 г. и тогда объединяла три класса напряжения - 110;35 и 10 кВ. В результате реконструкций,  проведенных в 1973 и 1982 годах, подстанция была преобразована из ПС 110/35/10 кВ в ПС 110/10 кВ а также добавлено 2 новых присоединения 110 кВ.На напряжении 110 кВ ПС «Поклевская» связана по двум ВЛ –110 кВ  с ПС «Маян», и по одной ВЛ - 110 кВ с ПС «Ощепково», транзит осуществляется по ВЛ – 110 кВ Ощепково - Поклевская. 
От шин низшего напряжения осуществляется питание распределительной сети от одной секционированной системы шин на номинальном напряжении 10 кВ.

На ПС 110/10  «Поклевская» установлено три силовых трансформатора типа ТДН-16000/110 мощностью 16000 кВА и ТДН-10000/110 мощностью 10000 кВАкоторый находится в консервации. Распределение электроэнергии осуществляется с помощью распределительных устройств: ОРУ – 110  кВ, ЗРУ – 10 кВ и РУСН – 0,4 кВ и РУПТ-0,23 кВ (постоянного оперативного тока).
ОРУ 110 кВ выполнено по схеме: «Две рабочие системы шин, секционированные выключателем, с выключателями в цепях присоединений». К данной схеме должна предусматриваться обходная система шин но в нашем случаи её не спроектировали в целях экономии средств и исходя из категорий надёжности потребителей.  Ошиновка открытого распределительного устройства выполнена проводом марки АС – 185.
Территория ОРУ – 110 кВ отделена от хозяйственно-бытовых строений железобетонным ограждением. Оборудование в местах установки располагается либо на железобетонных стойках (пофазный разъединитель, разрядники),  либо на железобетонных фундаментах с металлическими конструкциями (разъединители, трансформаторы напряжения). Маслонаполненное оборудование (силовые трансформаторы, высоковольтные выключатели) установлено в огражденных железобетонными плитами маслоприемниках. 
Для защиты от прямых ударов молнии на ОРУ – 110 кВ предусмотрены  отдельностоящие молниеотводы и молниеотводы, расположенные на порталах. Кабели оперативных цепей, цепей управления, релейной защиты и автоматики закрыты плитами, одновременно служащими пешеходной дорожкой по территории открытого распределительного устройства.
На  ОРУ – 110/10 кВ размещено следующее оборудование: 
-    силовые трансформаторы типа 2 ТДН-16000/110 и ТДН-10000/110;
-    коммутационная аппаратура: высоковольтные масляные выключатели типа МКП-110 М, разъединители РНДЗ-1,2-110/1000, 630, 600; SOHK-2-110-1250; 
-    измерительные трансформаторы тока и напряжения типа ТВ-110 600/5; НКФ-110-57 У1;
-    ограничители перенапряжений типа ОПНп-110/550/77/10-3УХЛ1;
-    на питающих и отходящих линиях предусматривается установка аппаратов высокочастотной обработки  отдельных фаз и грозатроса ВЗ-600, 630-0,5, 0,25; 
-    бумажно-масляные конденсаторы связи типа СМК-110/  -0,0064 и 5 СМП –110/ -6,4; 
-    фильтры присоединения типа ФПМ-6400/51-1000 и 5 ФП-97-6400/51-1000;
-    подвесная изоляция собрана в изолирующие подвески УСТ-110;
-    Трансформаторы собственных нужд типа ТМ-160/10/0,4 и ТМ-250/10/0,4;
-    Устройство для компенсации ёмкостных токов линий 10 кВ типа РДМР-485/10. 
Закрытое распределительное устройство ЗРУ – 10 кВ собрано по схеме  «Одна рабочая система сборных шин секционированная выключателем». Ошиновка выполнена алюминиевыми полосовыми шинами – А (100х10). 
Электрические соединения силовых трансформаторов с РУ – 10 кВ осуществляется гибкими проводами 2 х АС – 300/39, собранные в шинные мосты. Прокладка контрольных кабелей, кабелей связи, кабелей потребителей собственных нужд осуществляется по ЗРУ – 10 кВ закрыто под полами в кабельных каналах. 
Для предотвращения снижения температуры в зимний период в помещениях ЗРУ ниже минус 25 0С, а также для просушки  в переходные периоды предусматривается устройство электроотопления. В качестве нагревательных приборов приняты электропечи (конвектора) типа ПТЭ-4 мощностью 2 кВт каждая, которые управляются как вручную, так и автоматически от датчиков температур. ЗРУ – 10 кВ набрано ячейками КРУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной выпускной квалификационной работе были рассмотрены вопросы реконструкции ПС 110/10 кВ «Поклевская», которая необходима из-за износа оборудования. 
Данная работа посвящена повышению надёжности системы электроснабжения Талицких электрических сетей. Актуальность реконструкции ПС 110/10 кВ «Поклевская» заключается в значительном износе установленного оборудования. 
На подстанции производим выбор нового электрооборудования для надежной работы системы и для экономий электроэнергии. Все электрические устанавливаемые аппараты проверены по условиям термической и электродинамической стойкости. При этом электрические аппараты в системе электроснабжения надежно работают как в нормальном длительном режиме, так и в условиях аварийного кратковременного режима, простоты и компактны в конструкции, удобны и безопасны в эксплуатации.
Проектом принята, комплектное распределительное устройство фирмы ЭТЗ «Вектор»  D-12 PL.
Вакуумные выключатели типа BB/TEL-10-20/1600 У2 для секционного и вводов и BB/TEL-10-20/1000 У2 для присоединений. 
Измерительные трансформаторы тока типа ТОЛ-10 и трансформаторы напряжения типа НАМИ-10.
Так как надёжная работа электроустановок немыслима без развитой энергетической системы, то имеет место правильное выполнение и настройка релейной защиты и противоаварийной автоматики. Поэтому в работе произведён выбор релейной защиты и автоматики на микропроцессорных устройствах REF 541, что дает возможность повысить чувствительность защит и значительно уменьшить время их срабатывания, что в совокупности с высокой надежностью позволяет существенно снизить величину ущерба от перерывов в электроснабжении. В проекте производим расчёт дифференциальной защиты силового трансформатора на терминале SPAD346C от междуфазных коротких замыканиях и расчёт максимальной токовой защиты от внешних коротких замыканий на терминале REF 541.
Для повышения надёжности и бесперебойности работы систем электроснабжения применемаем противоаварийную автоматику (АПВ и АВР). Их функции в проекте выполняют микропроцессорные устройства защиты REF 541, содержащиеся в программной логической части.
В разделе по безопасности жизнедеятельности рассмотрены вопросы охраны труда работников, разработаны мероприятия от воздействия опасных и вредных факторов. Произведён расчёт заземления и освещения помещений ПС «Поклевская» а так же проанализировано влияние подстанции на окружающею среду и способы минимизации этого влияния. 
Отметим что реконструкция ПС 110/10 кВ «Поклевская» позволила решить такие проблемы как:
1)надежность и бесперебойность работы уставок и системы в целом;
2)перспектива внедрения новых технологических комплексов и средств автоматизации.
Таким образом, ПС 110/10 кВ «Поклевская» отвечает всем требованиям, предъявляемым к оборудованию.