11.2 Конструкция ЗРУ 6 кВ

Список литературы

Введение

Электроэнергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Стабильное развитие любой отрасли промышленности невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

Текущей задачей российской энергетики является не только строительство новых предприятий по производству электроэнергии, но и правильное и целесообразное использование ресурсов уже имеющихся предприятий этой отрасли.

Развитие электроэнергетики в XX веке характеризовалось высокими темпами строительства электростанций и расширением электрических сетей, созданием энергосистем, энергообъединений и в конечном итоге Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. В настоящее время электроэнергетический комплекс России имеет установленную мощность электростанций 216 ГВт с производством электроэнергии 916 ГВт·ч в год. Протяженность сетей составляет около 2,5 млн км, в том числе линий 220 - 1150 кВ -- 157 тыс. км.

Приоритетами Энергетической стратегии являются:

- полное и надежное обеспечение населения и экономики страны энергоресурсами по доступным, и вместе с тем стимулирующим энергосбережение ценам, снижение рисков и недопущение развития кризисных ситуаций в энергообеспечении страны;

- снижение удельных затрат на производство и использование энергоресурсов за счет рационализации их потребления, применения энергосберегающих технологий и оборудования, сокращения потерь при добыче, переработке, транспортировке и реализации продукции ТЭК;

- повышение финансовой устойчивости и эффективности использования потенциала энергетического сектора для обеспечения социально-экономического развития страны;

- минимизация техногенного воздействия энергетики на окружающую среду на основе применения экономических стимулов, совершенствования структуры производства, внедрения новых технологий добычи, переработки, транспортировки, реализации и потребления продукции.

Стратегическими целями развития электроэнергетики в рассматриваемой перспективе являются:

- надежное энергоснабжение экономики и населения страны электроэнергией;

- сохранение целостности и развитие Единой энергетической системы страны, ее интеграция с другими энергообъединениями на Евразийском континенте;

- повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе новых современных технологий;

- снижение вредного воздействия на окружающую среду.

Наличие в энергосистемах изношенного, выработавшего свой ресурс оборудования, доля которого уже превысила 15% всех мощностей, и отсутствие возможности его восстановления вводит электроэнергетику в зону повышенного риска, технологических отказов, аварий и, как следствие, - снижения надежности электроснабжения.

В связи с этим Департаментом научно-технической политики и развития ОАО РАО "ЕЭС России" было принято решение: прирост потребности в генерирующей мощности и обновление оборудования получать осуществлением следующих основных мероприятий:

- продление срока эксплуатации действующих ПС ГЭС, АЭС и значительного числа ТЭС с заменой только основных узлов и деталей оборудования электростанций;

- достройка энергообъектов, находящихся в высокой степени готовности;

- сооружение новых объектов в энергодефицитных регионах;

- техническое перевооружение ТЭС и подстанций с заменой оборудования на аналогичное новое или с использованием перспективных технологий.

1. Составление двух вариантов структурных схем проектируемой подстанции

Основываясь на задании проекта, производить выбор двух вариантов структурных схем подстанции нет обоснованного смысла. Это связано с тем, что в заданной схеме по отношению к сторонам высокого (ВН) и низкого (НН) напряжений отсутствует среднее (СН) - третье напряжение, отсюда и отсутствие трёхфазного трёхобмоточного трансформатора (автотрансформатора), наличие которого в основном и будет влиять на выбор типовых структурных схем подстанции;

Также для ограничения токов короткого замыкания применение двухобмоточных трансформаторов с расщепленной вторичной обмоткой более целесообразно, по сравнению с использованием простого двухобмоточного трансформатора в блоке с реактором.

Следует отметить, что для подстанций есть ограничения по выбору типовых схем электрических соединений. Они зависят от номинального напряжения, типа подстанции, числа присоединений, мощности трансформаторов.

На рис. 1.1 приведена структурная схема подстанции.

Рисунок 1.1 - Структурная схема проектируемой подстанции

На подстанции устанавливается два двухобмоточных трансофрматора с РПН. Электроэнергия поступает от энергосистемы в РУ - 110 кВ подстанции, трансформируется и распределяется между потребителями в РУ - 6 кВ.

2. Выбор числа и мощности трансформаторов

На ПС, как правило, устанавливают два параллельно работающих трансформатора с РПН. Согласно [9] мощность трансформаторов выбирается так, чтобы при отключении наиболее мощного из них на время ремонта или замены оставшиеся в работе (с учетом их допустимой по техническим условиям на трансформаторы перегрузки и резерва по сетям СН и НН) обеспечивали питание нагрузки.

Условия выбора трансформатора:

(2.1)

_т; (2.2)

(2.3)

где - максимальная нагрузка потребителей РУ - 6кВ, определяется по формуле:

(2.4)

Выбираем трансформатор ТРДЦН-63000/110/6.

;

;

Данный трансформатор является трёхфазным, двухобмоточным с расщепленной обмоткой НН, с масляным охлаждением с принудительной циркуляцией масла и дутьем, снабжён устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН).

Проверяем выбранный трансформатор в режиме аварийного отключения другого параллельно работающего трансформатора, при 40%-м перегрузе данного трансформатора:

(2.5)

;

Следовательно, трансформатор ТРДЦН-63000/110/6 подходит.

Составляем таблицу технических данных трансформаторов.

Таблица 2.1- Таблица технических данных трансформаторов.

3. Расчет количества линий

3.1 Расчет количества линий на высоком напряжении

(3.1)

где - максимальная нагрузка на подстанции, МВт;

- пропускная способность линии 110 кВ, МВт.

3.2 Расчет количества линий на низком напряжении

Количество линий на низком напряжении рассчитываем по экономической плотности тока

Определим максимальный ток всех линий :

(3.2)

где Р_max - максимальное потребление с шин низкого напряжения активной мощности, МВт.

U_Н - напряжение на шинах низкого напряжения, кВ;

cos - коэффициент мощности на низком напряжении.

Определяем суммарное экономическое сечение кабелей:

(3.3)

где j_э - экономическая плотность тока.(табл. 4.4 [2])

Принимая за экономической сечение одной кабельной линии 185мм², рассчитываем количество отходящих линий:

(3.4)

Принимаем общее количество кабелей равное 22.

Выбираем кабель марки СБУ-6-3185.

Необходимо проверить выбранный кабель по допустимому току.

Для этого определим ток одного кабеля I_max1л, А.

(3.8)

где n - принятое количество кабелей.

Условие проверки кабеля:

I_max1л < I_доп(3.9)

370 А < 440 А

Кабель по условиям проверки подходит.

4. Выбор схем распределительных устройств. Составление неполной принципиальной схемы

Основные требования, предъявляемые к схемам

Схемы РУ подстанций при конкретном проектировании разрабатываются на основании схем развития энергосистемы, схем электроснабжения района или объекта и других работ по развитию электрических сетей и должны:

- обеспечить требуемую надежность электроснабжения потребителей ПС в соответствии с категориями электроприемников и транзитными перетоками мощности по межсистемным и магистральным связям в нормальном и послеаварийном режимах;

- учитывать перспективу развития ПС;

- учитывать требования противоаварийной автоматики;

- обеспечивать возможность и безопасность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения смежных присоединений;

- обеспечивать наглядность, экономичность и автоматичность .

Схемы РУ должны предусматривать вывод выключателей и отделителей в ремонт, осуществляемый:

- для всех схем РУ напряжением 6-35 кВ, а также для блочных и мостиковых схем РУ напряжением 110, 220 кВ (за исключением цепи, по которой осуществляется транзит мощности) - путем временного отключения цепи, в которой установлен ремонтируемый аппарат;

- для мостиковых схем напряжением 35-220 кВ - путем применения ремонтных перемычек, за исключением случаев, когда перемычки отсутствуют;

Согласно типовым материалам [4] на ПС на ОРУ 110кВ выбираем схему 110-4Н «два блока линия-трансформатор с выключателями в цепях трансформатора и неавтоматической перемычкой со стороны линии».

При выборе схемы 6 кВ следует применять наиболее простую схему, при этом необходимо учитывать, что по условиям надежности допускается подключать не более 6 отходящих линий на секцию.

Выбираем для РУ - 6кВ схему «Две одиночные, секционированные выключателями, системы шин», присоединяемые к выводам трансформаторов с расщепленной обмоткой.

Схема применяется при большом количестве присоединений. Секционный выключатель нормально отключён для ограничения токов короткого замыкания на шинах НН. На секционном выключателе должен предусматриваться АВР.

На рисунке 4.1 показана неполная принципиальная схема подстанции.

Рисунок 4.1 - Неполная принципиальная схема подстанции

5. Технико-экономические показатели подстанции

Подсчитаем капитальные затраты на строительство подстанции. Для этого составим таблицу 5.1

Таблица 5.1 - Капитальные вложения в строительство подстанции.

11.1 Конструкция ОРУ 110 кВ

ОРУ - это открытое распределительное устройство, расположенное на открытом воздухе. Все аппараты ОРУ обычно располагаются на невысоких основаниях (металлических или железобетонных). По территории ОРУ предусматриваются проезды для возможности механизации монтажа и ремонта оборудования.

ОРУ должны обеспечивать надежность работы, безопасность и удобство обслуживания при минимальных затратах на сооружение, возможность расширения, максимальное применение крупноблочных узлов заводского изготовления.

Ошиновка ОРУ выполняется гибким сталеалюминевым проводом АС-300. При большой нагрузке или по условиям проверки на коронирование в каждой фазе могут быть два-три провода.

Кабели оперативных цепей, цепей управления, релейной защиты и автоматики прокладываются в лотках железобетонных конструкций без заглубления их в почву или в металлических лотках подвешенных к конструкциям ОРУ.

ОРУ должно быть ограждено.

ОРУ имеют следующие преимущества перед закрытыми:

- меньше объем строительных работ, так как необходимы лишь подготовка площадки, устройство дорог, сооружение фундаментов и установка опор, в связи с этим уменьшаются время сооружения и стоимость ОРУ;

- легче выполняются расширение и реконструкция;

- все аппараты доступны для наблюдения.

В то же время открытые РУ менее удобны в обслуживании при низких температурах и в ненастье, занимают значительно большую площадь, чем ЗРУ, а аппараты на ОРУ подвержены запылению, загрязнению и колебаниям температуры.

11.2 Конструкция ЗРУ 6 кВ

Закрытое РУ должно обеспечивать надёжность работы электроустановки. Обслуживание ЗРУ должно быть удобным и безопасным. Размещение оборудования в РУ должно обеспечивать хорошую обозреваемость, удобство ремонтных работ, полную безопасность при ремонтах и осмотрах. Для безопасности соблюдаются минимальные расстояния от токоведущих частей до различных элементов ЗРУ. Неизолированные токоведущие части во избежание случайных прикосновений к ним должны быть помещены в камеры или ограждены. Из помещений ЗРУ предусматриваются выходы наружу или в помещения с несгораемыми стенами и перекрытиями. ЗРУ должно обеспечивать пожарную безопасность.

Основой ячеек является стальной каркас, на который опираются плиты междуэтажного перекрытия на высоте 4,8 м. Всё оборудование расположено в два ряда. По длине здание разделено поперечными стенами, отделяющими одну секцию шин от другой. Перегородки ячеек первого этажа выполнены из железобетонных плит, а второго этажа - из асбоцементных плит, укреплённых на металлическом каркасе. Блоки сборных шин и шинных разъединителей опираются на металлический каркас ячеек первого этажа, где расположены ячейки КРУ. Фундаментом для ячеек служит железобетонные конструкции туннелей для силовых и контрольных кабелей. Подвод охлаждающего воздуха для сборных шин осуществляется из центрального коридора первого этажа. Нагретый воздух сбрасывается через проёмы жалюзи на втором этаже.

Шкаф КРУ состоит из жёсткого металлического корпуса, внутри которого размещена вся аппаратура. Для безопасного обслуживания и локализации аварий корпус разделён на отсеки металлическими перегородками и автоматически закрывающимися металлическими шторками.

Внутреннее пространство шкафа разделено на три отсека: низковольтный, высоковольтный и кабельный. На объекте монтажа сверху на шкаф главных цепей устанавливается релейный отсек.

Выключатель с приводом установлен на выкатной тележке. В верхней и нижней частях тележки расположены подвижные разъединяющие контакты, которые при вкатывании тележки в шкаф замыкаются с шинными и линейными неподвижными контактами. При выкатывании тележки с предварительно отключённым выключателем разъёмные контакты отключаются, и выключатель при этом будет отсоединён от сборных шин и кабельных вводов. На выкатной тележке монтируются также трансформаторы напряжения ЗНОЛ-06-10 и разрядники, силовые предохранители, разъединители.

Отсек сборных шин устанавливается на корпусе шкафа. Верх отсека имеет поворотную крышку для монтажа сборных шин сверху. Сборные шины связаны с разъединяющим контактом шинами через проходные изоляторы.

Приборный шкаф КРУ представляет собой металлическую конструкцию, на фасадной дверце которой размещаются приборы измерения, счётчики, ключи управления и аппаратура сигнализации. На задней стенке установлен короб для шинок вторичных соединений. Блок для релейной аппаратуры поворотного типа установлен внутри шкафа. Цепи вторичных соединений тележки и релейного шкафа соединяются гибким шлангом с многоконтактным штепсельным разъёмом.

Сборные шины в шкафах КРУ формируются последовательно соединёнными отрезками сборных шин, расположенными в опорных изоляторах модулей, и специальными соединителями, покрытыми твёрдой изоляцией. Такая конструкция позволяет при необходимости вынимать модули из шкафа через низковольтный отсек, предварительно сняв напряжение и заземлив сборные шины.

Список литературы

1 Правила устройства электроустановок (ПУЭ, 7 издание). - М.:НЦ ЭНАС, 2003.

2 Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для средн. проф. образования / Л.Д. Рожкова, Л.Н. Карнеева, Т.В. Чиркова. - М.:Издательский центр «Академия», 2004.

3 Выбор схем электрических соединений подстанций: Методические указания по дисциплине «Электрическая часть электрических станций и подстанций»/С.Е.Кокин. Екатеринбург:УГТУ-УПИ, 2001.

4 Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ - 4-е изд., перераб. и доп. № 13865 тм - т1. - М.: «Энергосетьпроект», 1991

5 Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций :Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомоиздат, 1989.- 608 с.:ил.

6 Волкова Т.Ю., Юлукова Г.М. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Электроэнергетика». - Уфа: УГАТУ, 2004

Размещено на Allbest.ru