Реконструкция подстанции 110/6 кВТ

1. Введение

 

Электрическая энергия на современном этапе  развития общества занимает одно из самых  главных мест, сравнится с ней, по широте применения могут лишь быстроразвивающиеся  информационные технологии, существование  которых невозможно без использования электрической энергии.

Быт современного человека так же повсеместно и  неразрывно связан с электрической  энергией.

Еще в недалеком  прошлом гремели стройки века, и проводилась повсеместная электрификация, росли электрические нагрузки, а  вместе с ними количество и мощность электростанций, подстанций, линий электропередач. Смена идеалов, перестройка, развал Советского Союза, кризисы в экономике - все это не прошло бесследно для энергетической системы. В наше время многие крупные и мелкие предприятия закрыты или работают с минимальной мощностью и как следствие этого снижение электрических нагрузок. Хотя в последнее время стала наблюдаться тенденция небольшого роста нагрузок.

Особенностью  энергетической отрасли является то, что нельзя закрыть станцию, подстанцию и т.п. так как это обусловлено следующими особенностями:

во-первых, в  большинстве случаях от энергетических объектов питается не только один потребитель, а как правило группа потребителей;

во-вторых; наряду с производственными потребителями  существуют бытовые потребители, особенно это актуально для сельской местности, где потребление электрической энергии на производственные нужды снизилось очень значительно, а бытовое потребление не значительно и имеет рассредоточенный характер,

в-третьих, энергетические объекты состоят из сложного и дорогостоящего оборудования, которое нуждается в постоянном и систематическом контроле и обслуживании.

Так же, одной  из причин, по которой не целесообразно  консервировать энергетические объекты, является то, что большинство оборудования состоит из цветных металлов, которые при сложившейся экономической обстановке в государстве, будут демонтированы и сданы в утиль.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что энергетические объекты, а в  первую очередь подстанции необходимо реконструировать. Особое внимание, уделяемое подстанциям, из всего многообразия энергосистемы объясняется тем, что уменьшение нагрузок на электростанциях можно компенсировать остановкой некоторого числа энергоблоков, ЛЭП при уменьшении нагрузок работают в более щадящем режиме, а снижение нагрузок на подстанциях вызывает увеличение потерь энергии в трансформаторах и автотрансформаторах, при неизменном потреблении энергии на собственные нужды, так как освещение и обогрев подстанции не зависят от мощности потребителей.

В данном дипломном  проекте рассмотрен вопрос реконструкции  подстанции 35/6 кВ «Байдарка». Решение  этого вопроса заключается в  том, чтобы после реконструкции  подстанция имела наилучшие технико-экономические  показатели, то есть при минимальных  затратах денежных средств, оборудования и материалов она обеспечивала требуемую надежность электроснабжения и качество электроэнергии. Кроме того, при проектировании задача по электроснабжению решается комплексно, с учетом перспективы развития потребителей.

Проектирование проводилось в соответствии как с общими директивными и нормативными документами (ПУЭ, ПТЭ и т.д.), так и со специально разработанными для сетей материалами.

Целью данного  дипломного проекта явилась установка  нового оборудования, отвечающего требованиям изменившегося режима работы. А именно: установка трансформаторов меньшей мощности; выбор новой аппаратуры релейной защиты и автоматики; установка распределительного устройства более современной серии и специально разработанной для него быстродействующей селективной световой дуговой защиты; а также произвести замену морально и физически устаревших масляных выключателей на вакуумные.

Данная реконструкция  подстанции позволяет повысить надежность электроснабжения и качество электроэнергии у потребителей, а так же снизить потери электроэнергии и как следствие затраты на эксплуатацию.

2 Технические  условия района проектирования

Краткая характеристика района расположения подстанции «Байдарка»:

Существующая  подстанция находится в поселке  «Красная байдарка» рядом с калориферным заводом, в 400 м от реки «Волга», предназначена для электроснабжения сельскохозяйственных и производственных потребителей. (генеральный план подстанции смотри графическая часть лист 4)

1.1 Сейсмичность  пункта (в баллах по ГОСТ 6249 – 52) ниже 6 баллов.

1.2 Среднее годовое  количество осадков - 554 мм.

1.3 Средняя годовая  продолжительность без морозного  периода – 204 дня.

1.4 Средняя высота  снежного покрова – 43 мм.

1.5 Нормативный  скоростной напор ветра на  высоте 10 м над поверхностью земли с повторяемостью 1 раз в 10 лет – 40 кг/м².

1.6 Толщина стенки  гололеда на высоте 10 м над  поверхностью земли с повторяемостью 1 раз в 10 лет для второго  района по гололеду – 10 мм.

1.7 Нормативная  глубина промерзания грунта -1,5 м.

1.8 Среднее годовое число грозовых дней – 24 дня продолжительностью 54 часа в год.

1.9 Окружающая  атмосфера не загрязнена концентрация  пыли в окружающей среде –  10 мг/м³.

1.10Температура  наружного воздуха:

- средняя, наиболее  холодной пятидневки -31^оС

- максимальная 37^оС

- минимальная -46^оС

- при гололеде -5⁰С

1.11 Основанием  фундаментов служат насыпные  супесчаные грунты, подстилаемые  суглинками. Грунтовые воды вскрыты  на глубине 2 м. В весенний  период возможен подъем на 1 м  по сравнению с замеренными.  Грунтовые воды агрессивными свойствами не обладают.

3 Характеристика  подстанции «Байдарка»

Существующая  подстанция «Байдарка» 35/6 кВ является подстанцией тупикового типа и предназначена  для снабжения электрической  энергией сельскохозяйственных и производственных потребителей. Подстанция была построена в 1970 году. Она имеет два распределительных устройства.(смотри графическая часть лист1)

Распределительное устройство – 35 кВ – открытого типа (ОРУ) для наружной установки с  двумя секциями шин и не автоматической секционной перемычкой. В состав ОРУ – 35 кВ входят два линейных разъединителя (ЛР) типа РЛНД 2-35/600, двумя секционными разъединителями (СР) типа РЛНД2-35/600, двумя шинными разъединителями (ШР) типа РЛНД1-35/600 и двумя вводными трансформаторными масляными выключателями (МВ) типа ВТ – 35/630. Так же на ОРУ – 35 кВ установлены два силовых трансформатора марки ТМ – 6300/35 мощностью 6300 ква. Так же для защиты трансформатора от грозовых перенапряжений на стороне 35 кВ на каждой секции установлены разрядники типа РВС – 35, а на стороне 6 кВ на шинном мосту установлены разрядники РВП – 6.

Питание подстанция «Байдарка» получает от подстанции «Восточная – II» с классами напряжений 110/35/10 с шин 35кВ по двух цепной линии электропередач 35 кВ Байдарка – 1 цепь и Байдарка – 2 цепь.

Распределительное устройство 6 кВ выполнено комплектным  для наружной установки тина КРН III – 10 со стационарно установленными масляными выключателями (МВ) типа ВМГ -133 с приводами ПП – 61. Для вывода в ремонт, а точнее для создания видимого разрыва у МВ – 6 кВ в КРУН установлены разъединители 6 кВ типа РВ – 10 – 400. РУ 6 кВ имеет две секции шин которые в нормальном режиме работают раздельно ( СМВ – 6 кВ связывающий две секции в нормальном режиме отключен). Число ячеек на подстанции 20. Количество отходящих фидеров 12. Три из них резервные. А три в данный момент отключены. Кроме того на каждой из секций по вводному масляному выключателю 6кВ, по ячейке с трансформатором напряжения (ТН – 6 кВ) типа НТМИ – 6/0,1 для измерения уровней напряжений, сигнализации, питания зарядных устройств, подключения измерительных приборов, для питания цепей напряжения устройств релейной защиты. На данной подстанции они защищены предохранителями типа ПКТ – 10. Кроме того, на каждой секции по ячейки с трансформатором собственных нужд (ТСН) типа ТМ25 6/0,23, которые так же защищены предохранителями ПКТ – 10. Одна ячейка с секционным масляным выключателем (СМВ) и ячейка с секционным разъединителем. Для бесперебойного снабжения электрической энергией потребителей предусмотрено автоматическое включение СМВ-6 кВ (АВР) при исчезновении напряжения на одной из секции шин 6 кВ.

Защиты установленные  на подстанции:

Защиты трансформаторов  Т -1 (Т-2)

-Дифференциальная  защита – является основной  защитой трансформатора от всех  видов короткого замыкания в трансформаторе, на вводах 35 и 6 кВ на ошиновке 6 кВ. Защита действует без выдержки времени на отключение МВ-35 кВ вводов трансформаторов.

-Максимально  – токовая защита на стороне  35 кВ – является резервной  защитой трансформатора от междуфазных коротких замыканий. Защита действует на отключение МВ-35 кВ вводов трансформатора с выдержкой времени.

-Максимально  – токовая защита на стороне  6 кВ – защита действует на  отключение МВ-6 кВ вводов трансформатора  с выдержкой времени. Предусмотрено  однократное автоматическое повторное включение (АПВ).

-Газовая защита  – служит для защиты трансформатора  от внутренних повреждений. Защита  действует на отключение вводов  трансформатора 35 и 6 кВ. Предусмотрено  срабатывание газовой защиты  на «сигнал» и на «отключение».

- Защита от  перегруза по стороне 6 кВ –  защита от перегруза выполнена  на стороне 6 кВ. Защита действует  на «сигнал».

-Защита от  перегрева – выполнена на термометрическом  сигнализаторе типа ТСМ-100. Защита  от перегрева действует на  сигнал.

Защита отходящих фидеров:

-Максимальная  токовая защита (МТЗ) – отходящих  фидеров 6 кВ выполнена на токовых  реле. Защита действует на отключение  МВ-6 кВ отходящего фидера.

-Токовая отсечка  – защита позволяющая обеспечить  быстрое отключение короткого  замыкания на отходящем фидере. Защита действует без выдержки времени.

Кроме того установлена  максимальная токовая защита на СМВ  – 6.

Так же на подстанции существует аварийная и предупредительная  сигнализация.

Предупредительная сигнализация срабатывает при:

-отключении  автоматов в ячейках, перегрузе трансформаторов, перегреве трансформаторов;

- появлении «земли»  на шинах 6 кВ;

-исчезновении  напряжения на шинах 6 кВ;

Аварийная сигнализация срабатывает при:

аварийном отключении отходящих фидеров, вводов 35 и 6 кВ, при  работе газовой защиты на отключении, при работе дифференциальной защиты трансформаторов.

 

Таблица 2.1 –  характеристика потребителей подстанции «Байдарка»

Номер фидера	Наименование потребителя	Максимальная мощность в летний режимный день, ква	Максимальная мощность в зимний режимный день, ква	Категория
Б - 01	Свинарник	226	160	2
Б - 02	Калориферный завод	519	602	2
Б - 03	ЦЭС (демонтирован кабель)	-	-	-
Б - 07	Береговая насосная ТЭЦ - 2	246	619	2
Б - 08	Калориферный завод	744	1029	2
Б - 09	Резерв	-	-	-
Б -12	Грузовой порт	905	691	2
Б - 16	Резерв	-	-
Б - 17	Калориферный завод (резерв)	-	-	2
Б - 18	Калориферный завод	-	18	2
Б - 19	Резерв	-	-
Б - 20	Речной порт (резерв)	-	-	2

4 Необходимость  рассмотрения вопросов реконструкции  подстанции «Байдарка»

На подстанции «Байдарка» в 1990 году на ОРУ-35 кВ отделители и короткозамыкатели 35 кВ были заменены масляными выключатели 35 кВ типа ВТ-35. В эксплуатации эти МВ зарекомендовали себя как надежные выключатели, разъединители 35 кВ также находятся в хорошем состоянии, поэтому принимаем решение реконструкцию ОРУ-35 кВ не проводить, лишь проверить силовые трансформаторы на систематическую и аварийную перегрузку и как покажут дальнейшие расчеты принять решение установить трансформаторы меньшей мощности.

Что касается КРУН-6 кВ то применяемые сейчас там масляные выключатели 6 кВ типа ВМГ-133, сейчас сняты с производства, существуют сложности с приобретение запасных частей к выключателям, кроме того, они морально устарели. Привода применяемые для управления МВ типа пп-61к также морально устарели, к тому же выработали свой коммутационный ресурс. В данный момент существуют сложности при регулировке приводов. Поэтому принимаем решение о замене морально устаревших масляных выключателей типа ВМГ-133 и приводов типа ПП-61 на более современные, вакуумные выключатели с электромагнитными приводами.

Сейчас многие заводы выпускающие вакуумные выключатели  изготавливают комплекты адаптации  для модернизации шкафов КРУ, но в  их числе нет серии КРУН-III-10. К  тому же масляные выключатели на выкатных тележках удобны в обслуживании. Поэтому принимаем решение заменить старую серию КРУН на более новую. В связи с заменой КРУН возникнут сложности при монтаже старой релейной защиты.

Из всего выше сказанного делаем вывод: при реконструкции  подстанции «Байдарка» установить новые ячейки КРУ с вакуумными выключатеями. На выкатных тележках с организацией монтажа новой релейной защиты и автоматики.

5 Характеристика  существующего оборудования на  подстанции «Байдарка»

 

Комплектное распределительное  устройство наружной установки КРУН серии К-III-10 

Комплектное распределительное  устройство КРН-III-10 входят в состав комплектных трансформаторных подстанций 35/6-10 мощностью до 6300 ква в качестве распределительного устройства 6-10 кВ. Комплектные трансформаторные подстанции вместе со шкафами КРН-III-10 предназначены для электроснабжения потребителей. Шкафы КРН-III-10 рассчитаны для эксплуатации в климатических условиях категории исполнения У1 при температуре окружающего воздуха от – 40 до+ 40^оС для I-III ветровых и гололедных климатических условий. [1]

 

Таблица 5.1 - технические  данные шкафов КРН-III-10

Параметры или аппарат	Технические данные для  КРН-III-10
Номинальное напряжение (линейное), кВ	6;10
Наибольшее напряжение, кВ	12
Номинальный ток, А Шкафа Сборных шин	400;630 400;630
Номинальный ток электродинамической  стойкости главных цепей, кА	51
Номинальный ток отключения выключателя, кА	20
Номинальный ток термической  стойкости для промежутка времени 4 с, кА	20
Выключатель	ВМГ-10;ВМП-10К;ВМГ-133
Привод	ПП-61;ПП-67
Трансформатор тока	ТЛМ-10
Трансформатор напряжения	НТМИ
Максимальное число  и сечение силовых кабелей, мм2	2(3х240)
Размеры шкафа, мм Ширина Глубина Высота	1000 1600 2800
Масса шкафа, кг	650-1170