Реконструкция электрической части ПС 110 кВ «Очистные» филиала ПАО «МРСК Центра» – «Белгородэнерго»

Страницы 1 2 3

---

Оглавление

Введени……………………………………………………………………………….
1 Анализ объекта проектирования………………………………………………….
1.2Описание принципиальной схемы электрической подстанции ПС……………
1.3 Оборудование РУ электрической части ПС……………………………………
1.4Недостатки выключателей ВМПЭ – 10………………………………………….
2.Расчёт токов короткого замыкания………………………………………………
2. 1 Расчёт трёхфазных токов короткого замыкания…………………………….
2.2Расчет токов однофазного короткого замыкания……………………………
2.3Расчет токов двухфазного короткого замыкания………………………………
2.4 Расчет токов двухфазного короткого замыкания на землю………………….
3. Проведение мероприятий по реконструкции электрической части ПС………
3.1Выбор элегазового выключателя………………………………………………..
3.2 Проверка выбранного элегазового оборудования …………………………
4Расчёт заземляющего устройства главной понизительной подстанции……….
5 Молниезащита ГПП……………………………………………………………
5.1Расчёт зоны защиты одиночно-стержневым молниеотводом…………………
5.2 Общая защитная зона двух молниеотводов…………………………………
6.Электробезопасность на предприятии…………………………………………..
7. Охрана труда…………………………………………………………….
8. Охрана окружающей среды и экологическая безопасность…………
9. Защита в чрезвычайных и аварийных ситуациях…………………….
10. Оценка эффективности мероприятий по обеспечению безопасности
Заключение…………………………………………………………………………..
Список используемых источников…………………………………………………

Введение

Энергосистема  это объединение электрических и тепловых сетей, электростанций, потребителей, которые связанны общими режимами производства, распределения и потребления электрической энергии и тепла. Часть энергосистемы, состоящая из электростанции, электрических сетей (линии электропередачи и преобразовательные подстанции) и установок потребителей, образует электрическую систему. Перед эксплуатирующими и обслуживающими организациями электрической системы стоит главная цель: бесперебойное электроснабжение потребителей качественной электроэнергией. К выполнению этой цели необходимо подходить комплексно, например:
• строить новые трансформаторные подстанции с установкой более мощных трансформаторов;
• проводить замену деревянных опор на железобетонные;
• проводить замену голого провода на самонесущий изолированный провод ;
Цель бакалаврской работы является достижение надежной и бесперебойной работы электрооборудования, участвующее в технологическом процессе в цехе, на стратегически важном, химическом заводе РФ ПАО «МРСК Центр». Что бы обеспечить должное выполнение поставленной цели произвелось выполнить следующее:
классический расчёт токов короткого замыкания;
выбор на основании расчётов, высоковольтное оборудование и проводники.
Для решения поставленной цели необходимо произвести расчет нагрузки приходящуюся на данную подстанцию с учетом ввода новых потребителей проверить загрузку силовых трансформаторов и выбрать оборудование ПС 110 кВ «АСК-2»

1 Анализ объекта проектирования

Объектом по проведению мероприятий модернизации высоковольтных выключателей электродвигателей, стала подстанция № 89, далее (электрической части ПС ). Она является распределительным пунктом в цехе № 40. Сам цех считается одним из важных цехов, участвующий в технологическом процессе на
«МРСК Центр», в производстве химической промышленности.
Распределительное устройство электрической части ПС имеет номинальное напряжение 6000 в, далее (РУ 110 кВ). От РУ 110 кВ питаются высоковольтные двигатели, номинальным напряжением 6000 В и КТП:
6 дымососов мощностью 250 кВт за единицу. Они вытягивают дым, продукты сгорания из котла, для поддержки нормального горения газа в котле;
5 питательных двигателей мощностью 500 кВт за единицу. Они нагнетают воду в котёл для преобразования пара, который транспортируется в цеха завода;
3 сетевых(отопительных) двигателя по 320 кВт. Они подают пар в сеть отопления цеха в зимнее время, а также дополнительно с основной транспортировкой;
две, двух трансформаторные КТП цеха. В КТП установлены понижающие трансформаторы ТМЗ 1000/6/0.4, питающие все низковольтное оборудования участвующее в технологическом процессе, осветительную нагрузку, а также являются источником собственных нужд всего цеха.
Помимо основного оборудования, РУ питает ещё несколько небольших цехов.

1.2Описание принципиальной схемы электрической подстанции ПС

Электрооборудование электрической части ПС устарело как физически, так и морально, и требует замены на современное, удобное в эксплуатации и обслуживании, более надёжное оборудование.
Питание РУ – 110 кВ подстанции 89, осуществлено путём передачи энергии по кабельным линиям (далее КЛ) от ЗРУ – 110 кВ главной понизительной подстанции № 50 (ГПП 50), выполненной по схеме: радиальная двухступенчатая с резервированием, изображённая на рисунке 1.

Рисунок 1.1 – Принц_ип_иальн_ ая_ схема питания электрической части ПС
Установленные на ГПП два трансформатора с расщеплёнными обмотками и сдвоенными реакторами, проектировщикам позволили привести схему ЗРУ 110 кВ к виду: четыре одиночных секционированных системы шин. Схема изображена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Принц_ип_иаль_на_я схема ГПП 50

На самой же электрической части ПС , схема выполнена двумя секциями шин с одним секционированием, в нормальном режиме секционный высоковольтный выключатель отключён и находится в постоянной готовности.
Данные схемы позволяют обеспечить, практически бесперебойную работу потребителей, во время отрабатывания защиты и устройства автоматического включения резервного питания (далее УАВР, АВР).
Резервирование выполнено благодаря наличию второго, постоянно включённого в работу, источника питания. Кратчайшее время перерыва питания потребителей и обеспечения самозапуска эл. двигателей, достигнуто за счёт минимального времени срабатывания УАВР и так же согласованности действия устройств АВР с действиями устройств автоматического повторного включения (далее УАПВ) и с действиями УАВР, расположенных вблизи источника питания. Обычно для данного резервирования, предусматривают ускорение защиты после УАВР. Это обеспечит вместе с основной защитой, скорое отключение резервного ИП (источника питания) и его потребителей, от резервируемой секции шин подвергшаяся повреждению от КЗ.

1.3 Оборудование РУ электрической части ПС

Ещё во время проектирования подстанции, конструктивным решением при выборе типа комплектного распределительного устройства (далее КРУ), в качестве РУ-110 кВ, стало применение шкафов КРУ с выкатными ячейками серии К-ХII (рисунок 1.3), с коридором обслуживания (двусторонним обслуживанием).
Применение выкатного КРУ с двусторонним обслуживанием особенно важно в первую очередь для предприятий стратегического назначения, где в ответственных электроустановках требуется скорая замена повреждённого, основного элемента выключателя на взаимозаменяемый элемент или выключателя в целом. К таким объектам относятся:

машинные залы;
предприятия металлургической и химической промышленности; крупные компрессорные и насосные станции;
и другие электропомещения помещения общезаводского назначения.

Рисунок 1.3 – внешний вид КРУ К – XII

К плюсам можно отнести следующее:

возможность двустороннего обслуживания. Это даёт производить осмотр оборудования и оценивать состояние без его отключения.
отсутствия лицевой двери. Это предоставляет возможность производить все необходимые действия оперативному персоналу, особенно при выкатывании выключателя в ремонтное положение, и нет необходимости выкатывать его полностью из ячейки, как к примеру, у типа КРУ2 -10 где открытая дверца будет мешать рабочему процессу и загораживать проход. Если

всё же требуется выкатить выключатель, для КРУ К-XII предусмотрена лицевая панель, которая закрывает ячейку для дополнительной безопасности.
К минусу я отнесу, только то, что в таком исполнении без двери, нет герметичности, а значит пыль, будет проникать внутрь ячейки. Но с установкой выключателей серии BB/TEL нам это не страшно, так как сам выключатель герметичный и места присоединения дополнительно защищены.
Приём питания от ЗРУ главной понизительной п/ст 50 производится через высоковольтные вакуумные выключатели 10 кВ, серии ВБПТВ с номинальным током 1250 А: вводной выключатель № 1 и вводной выключатель № 2.
Секционирование производится секционным высоковольтным вакуумным выключателем на 10 кВ, далее (СВВ) серии ВБПТВ с номинальным током в 1250А.
Все потребители, в том числе электродвигатели, собственно для которых будет производиться замена выключателей, запитаны через высоковольтные выключатели ВМПЭ-10 (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 – внешний вид ВМПЭ – 10

Таблица 1.1 – Технические данные выключателя ВМПЭ – 10– 10(6)/600

 

 

На все высоковольтные выключатели, как приходящих линий, так и отходящих линий, установлен комплект трансформаторов тока (по 2 шт. на каждой), ТПЛ-10 с коэффициентом трансформации 150/5. Они служат для обеспечения защиты, и для передачи показаний на аналоговые измерительные приборы.
Так же отдельные ячейки с трансформаторами напряжения НТМИ-6 6/100/ 100/3.

1.4Недостатки выключателей ВМПЭ – 10

Средний срок эксплуатации до первого ремонта выключателя данного типа, равен 8 лет, если до этого времени он не отработает свой ресурс по коммутационной износостойкости. А срок до списания будет равен около 25 лет, но при этом ему периодически потребуется регулировка и замена частей и узлов. когда у ВВ BB/TEL ремонт не требуется до конца всего срока службы.

ВМПЭ – 10 требует также производить замену масла после не более 10 отключений, а это имеет дополнительные эксплуатационные затраты.
За счёт того, что выключатели имеют масло, то они становятся пожароопасными и не экологичными.
К недостаткам ещё относится их большой вес. Это значительно усложняет задачу оперативному, и ремонтному персоналу, в ходе его эксплуатации и техническом обслуживании.
По окончанию я хочу сравнить заменяемые с их заменяющими выключателями (таблица 1. 2)

 

 

По таблице видно, что вакуумный выключатель данной серии превосходит по всем параметрам заменяемый выключатель.

2.Расчёт токов короткого замыкания

Данный раздел является очень важным моментом при проектировании понизительных подстанций, распределительных сетей и т.п. На основании данных, полученных в результате расчёта токов короткого замыкания, в дальнейшем выбираются коммутационные аппараты, выключатели, аппараты первичных и вторичных цепей, релейная защита и её уставновки, проводники их марки и модели. В дальнейшем производится проверка выбранного оборудования, каждое оборудование, устройство и проводники, имеют каждый свои критерии на пригодность.
В нашей работе, мы рассчитаем токи симметричных и несимметричных
К. З.
Для выбора высоковольтных выключателей, нам было бы достаточно
получить данные о трёх фазном токе короткого замыкания в точке К1, но так как питающие проводники являются кабельными линиями, то дополнительно нам придётся считать однофазный ток К. З. и двухфазный ток К. З. на землю для точек К1 как и для 3-х фазного.
Прежде чем приступить к расчётам, для упрощения и сокращения объёма расчётов, я выделю 3 группы электродвигателей. В каждой группе, будут формироваться однотипные двигатели с одинаковой мощностью:
группа № 1 состоит из 5 питательных двигателей; группа № 2 состоит из 6 дымососов;
группа № 3 состоит из 3 сетевых двигателей.

Так как двигатели, в составе группы № 1, № 2 или № 3, одинаковы между собой, то и расчёты будут идентичны. Поэтому для примера, и отображения всех этапов расчёта симметричных и несимметричных к. з., я произвёл подробный расчёт только для одного электродвигателя группы № 1. И таким же образом произвёл по одному расчёту для каждой группы, но без

подробного изложения, просто занеся результаты расчётов в таблицу 2. 4. 2 и
2. 4. 3, в конце всех расчётов.

2. 1 Расчёт трёхфазных токов короткого замыкания

Для ведения вычислений токов трехфазного короткого замыкания (далее К.З.), составим расчетную схем и схему её замещения, отображённые на рисунках 2. 1 и 2. 2.

Рисунок 2. 1 – Расчетная схема

Для нашей схемы замещения правдивым будет, принять только индуктивные (реактивные) сопротивления всех элементов сети свыше 1000В.

Расчёт мы будем вести в относительных единицах, далее (о.е), приводя все значения элементов к базисным. За базисные величины, самостоятельно
мы можем принять только две величины и
Uб BH

Рисунок 2. 2 – Эквивалентная схема для замещения «расчётной»

Для начала найдём значение базисного тока по формуле:

Индуктивность системы, вычисляется по следующей формуле, имеющая вид:
х Sб ,
*б.с S
КЗ (2.2)

где
SКЗ

Sб – единая базисная мощность примем 1000 МВА ;
– мощность короткого замыкания на зажимах питающей системы

приближенно примем равной 2000 МВА .

Воспользовавшись формулой (2.2), вычислим индуктивность системы:

х*б.с

1000 0,3 (о.е.).
2000

Формула для нахождения индуктивного сопротивления силового трансформатора, несколько отличается:

х UКЗ ,% Sб ,
*б.Т 100 S
ном,Т (2.3)

где

UКЗ и

Sном,Т — напряжение короткого замыкания в процентах, и

номинальная мощность в киловольт амперах, которые известны из паспортных данных трансформатора:

Воспользовавшись формулой (2.3), определим сопротивление силового трансформатора:

х*б.Т

10,5 1000 1, 66 (о.е.).
100 63

Индуктивное сопротивление реактора будем определять по формуле
вида:

x*б. р

100

Iном, р Uб

(2.4)

где Х р собственное сопротивления обмоток реактора в процентах;

Iб ,Uб

базисные величины тока и напряжения;

Iном, р ,Uном, р
реактора;

соотвтетсвенно номинальные величины тока и напряжения

Воспользовавшись формулой (2.4), определим сопротивление
токоограничивающего реактора:

x*б. р

4,5 91, 4 6 3,92
100 1 6,3

Индуктивное сопротивление кабельной линии, вычислим по формуле:

х х l SБ ,
*б.Л уд U 2
СР (2.5)

где

xуд – удельное сопротивление линии (для кабельных линии напряжением

2 кВ, согласно справочникам, примем равной 0,08 Ом/км);
l – длина кабельных линии составляет следующие значения:

кабельная линия, идущая от реакторов до ЗРУ 110 кВ ГПП 50, составляет 150 метров (0,150 км);
кабельная линия от ЗРУ 110 кВ ГПП 50 до ПС 110 кВ, составляет 4000 метров (4 км);
кабельные линии питающие дымососы — 50 метров (0,05 км), питательные двигатели – 15 метров (0,015км),
сетевые двигатели – 40 метров (0,04 км).

Воспользовавшись формулой (2.5), определим сопротивление кабельных линий:

х*б.кл1

0, 08 0,15

1000
6,32

0,302(о.е.).

х*б.кл 2

0, 08 4

1000
6,32

8, 062 (о.е.).

х*б.кл 3

0, 08 0, 015

1000
6,32

0, 03(о.е.).

Индуктивное сопротивление для асинхронного двигателя вычисляется по данной формуле:

х*ад

(2.6)

где х»d – сверхпереходное сопротивление, значение которого можно взять,
воспользовавшись таблицей 1 из курса лекций по электромагнитным переходным процессам под редакцией автора А. Д. Эрнст:

Таблица 2. 1 – Сверхпереходные реактивные сопротивления и ЭДС

 

Приведя нашу схему к эквивалентному виду, мы можем упростить её для удобства дальнейшего расчёт. Упрощённая схема примет вид отображённая на рисунке 2. 3.

2.2Расчет токов однофазного короткого замыкания

 

Для осуществления расчета однофазных, двухфазных и двухфазных токов К.З., а именно несимметричных, необходимо составить несколько схем замещения: прямой, обратной и нулевой последовательности и выполнить

подсчёт результирующих сопротивлений для каждой схемы( X

Схема замещения прямой последовательности идентичны схеме замещения для расчета токов 3 – ф к.з в точке К1. А значит, схема будет иметь вид, как показано на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 – Схема прямой последовательности

 

После найдём суммарное, индуктивное сопротивление прямой последовательности и произведём преобразование схемы до следующего вида (рисунок 2.7).

Рисунок 2. 7 – Эквивалентная схема прямой последовательности

Схема обратной последовательности соответствует свёрнутой схеме прямой последовательности, в которой отсутствуют все источники ЭДС (рисунок 2.8).

Рисунок 2.8 – Схема обратной последовательности

Для подсчёта индуктивных сопротивлений нулевой последовательности элементов ( XС ; XТ ; XР ; X АД ), мы будем действовать по тому же принципу, что и в случае с 3-ф к.з., за исключением кабельных линий, их параметры определяются собственной конструкцией, это моделируется применением коэффициента d в следующей формуле:

где d – добавочный коэффициент учитывающий соотношением между сопротивлением прямой и нулевой последовательности при расчётах несимметричных к. з., можно принять из таблицы 2

Таблица 2. 2 – Cоотношением между X(1)

и X(0)

последовательности

 

 

 

Кабельная    оболочка,   по    правилу    должна    быть    заземлена   в промежуточных (соединяющих муфтах) и конечных точках, следовательно,

 

она служит как путь, для утечки параллельно земле (рисунок 2. 9).

I(0) (токов нулевой последовательности),

Рисунок 2.9 – Пути тока нулевой последовательности

В таком представлении, оболочка кабеля идентична заземляющим тросам у ЛЭП. Сопоставив наш кабель с одноцепной линией со стальными тросами, то по таблице 2, коэффициент будет равен 3.

Рассчитаем    индуктивность    всех    элементов    и    составим    схему замещения нулевой последовательности (рисунок 2.10).

 

Рисунок 2.10 – Схема замещения нулевой последовательности

 

Воспользуемся формулой (2.9) и вычислим индуктивность кабельныховательности к упрощённому виду (рисунок 3.3).

Рисунок 2.11 – Упрощённая схема замещения нулевой последовательности

Следующим этапом мы найдём суммарное индуктивное сопротивление

 

После того, как мы нашли все необходимые индуктивные сопротивления, для нахождения токов к. з. и ударных токов, мы запишем общую формулу для нахождения симметричных и несимметричных токов короткого замыкания. Расчёт для определённого тока к. з. моделируется с помощью коэффициентов и дополнительных сопротивлений.

— коэффициент, значение которого определяется видом к. з. (таблица 3);

 

X 1 — результирующее эквивалентное индуктивное сопротивление схемы

замещения прямой последовательности относительно точки К1;

— дополнительное индуктивное сопротивление, которое определяется

 

видом   несимметричных   к.    з.   и    параметрами   схем,   при последовательностей.

I(2) и

I(0)

 

Таблица 2. 3 – Дополнительные сопротивления и коэффициенты разных видов к. з.

 

 

Результаты расчета токов однофазного короткого замыкания занесем в таблицу 2.4.

 

2.3Расчет токов двухфазного короткого замыкания

Дополнительную индуктивность для 2 – ф к. з. определяется согласно таблице:

 

Результаты расчета токов двухфазного короткого замыкания занесем в таблицу 2.4.1.

 

2.4 Расчет токов двухфазного короткого замыкания на землю

 

Дополнительную индуктивность для 2 – ух фазного к. з., определяется по формуле согласно таблице:

 

 

Все результаты значений симметричных и не симметричных к. з., полученные в ходе подробного расчёта, для наглядности занесём в таблицу 2.4.1, в которой мы сможем понять, при каком виде к. з., ток достигает максимальных значений, что бы в дальнейшем правильно подобрать оборудование.

 

Таблица 2.4.1 – Результаты расчета симметричных и несимметричных токов к. з. и ударных токов, в точке К1, линии электродвигателя группы № 1

 

 

Таблица 2.4.2 – Результаты расчета симметричных и несимметричных токов к. з. и ударных токов, в точке К1, линии электродвигателя группы № 2

 

 

Таблица 2.4.3 – Результаты расчета симметричных и несимметричных токов к. з. и ударных токов, в точке К1, линии электродвигателя группы № 3

 

 

По  таблицам  2.4.1  2.4.2  2.4.3  мы  видим,  что  по  итогу  расчётов,

максимальных значений достигает ток К (3) (трёхфазный к. з.), следующий по

величине К(1;1) (ток двухфазного короткого замыкания на  землю).  Дальнейший выбор и проверка оборудования, и кабелей питания электродвигателей, будем проводить именно по трёхфазному к. з.

 

---

Страницы 1 2 3