Технические решения по строительству ПС 110 кВ «Южная» и питающих ВЛ 110 кВ

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение ……………………………………………………………………….4

1. Электрические нагрузки и существующая сеть 110 кВ в районе          размещения ПС 110 кВ «Южная» ………………………………...……...6
1. Электрические нагрузки потребителей ПС110кВ «Южная»………………………………………………………………...6
2. Существующая сеть электроснабжения потребителей в районе размещения ПС 110 кВ «Южная» …………………………………….7
2. Технические решения по строительству ПС 110 кВ «Южная» и питающих ВЛ 110 кВ …………………………………………………….9

2.1. Варианты схемы внешнего электроснабжения………………………...9

 

1. Выбор силовых трансформаторов …………………………………...10
2. Выбор схемы подстанции ………………………………………….…12
3. Технические решения по строительству ВЛ 110 кВ …………….…14
4. Выбор сечения проводов ………………………………………..……14
3. Расчет токов короткого замыкания ……………………………………..17
1. Выбор и составление расчётной схемы электрической сети и схемы замещения ……………………………………………………………..18
2. Расчет параметров элементов схемы замещения …………………..20
3. Определение токов при симметричном трёхфазном КЗ …………...24
4. Выбор высоковольтной аппаратуры ……………………………………32
1. Выбор трансформаторов собственных нужд подстанции …………33
2. Выбор ячеек РУ – 110 и РУ – 10 …………………………………….34
3. Выбор выключателей ………………………………………………...36
4. Выбор разъединителей ……………………………………………….38
5. Выбор ограничителей перенапряжений …………………………….39
6. Выбор шин …………………………………………………………….40
7. Выбор изоляторов …………………………………………………….42
8. Выбор измерительных трансформаторов тока ……………………...43
9. Выбор измерительных трансформаторов напряжения …………….46
5. Релейная защита и автоматика …………………………………………..48
1. Источники оперативного тока ……………………………………….49
2. Защита и автоматика трансформаторов 25 МВА …………………...50
3. Защита и автоматика секционных выключателей 10 кВ …………...50
4. Защита трансформаторов собственных нужд и трансформаторов дугогасящих катушек ………………………………………………....50
5. Защита и автоматика линий 10 кВ …………………………………...51
1. Максимальная токовая защита ……………………………………....53
2. Максимальная токовая отсечка ……………………………………...54
3. Автоматическое повторное включение ……………………………..55
4. Защита от замыканий на землю ……………………………………...56
5. Автоматическая частотная разгрузка ………………………………..58
6. Учет электроэнергии ……………………………………………………..67
7. Технико-экономическое обоснование проекта  ПС 110 кВ «Южная» ……………………………………………………………………………..62
1. Технико–экономическое сравнение схем подстанции 110 кВ «Южная»……………………………………………………………….60
2. Определение показателей экономической эффективности капиталовложений для выбранного варианта ………………………65
8. Безопасность и экологичность проекта …………………………………72
1. Охрана труда и техника безопасности ………………………………72
2. Расчет заземляющего устройства ……………………………………73
3. Расчет молниезащитного устройства ………………………………..76
4. Оценка экологичности проекта ……………………………………...78

Заключение …………………………………………………………………..79

Список использованных источников ………………………………………80

 

 

Введение

1.Обоснование необходимости  строительства ПС 110/10кВ «Южная»  в подгорной части города Тобольска.

Необходимость строительства ПС «Южная» с расположением площадки в подгорной части города Тобольска вблизи от центра нагрузок диктуется следующими обстоятельствами:

•    низкой надежностью электроснабжения потребителей подгорной части города, зоны исторической застройки;

•    высокими потерями электрической энергии в распределительных сетях 10кВ из-за удаленности от центра питания (ведомственной ПС 35/6кВ «Фанерокомбинат»);

•    низкими уровнями напряжения на выводах электроприемников потребителей.

•   плохим техническим состоянием оборудования ПС 35/6кВ «Фанерокомбинат» и ПС 6/10кВ «Связи» (построена по временной схеме с одним трансформатором и одной секцией шин 10кВ);

•    необходимостью разгрузки оборудования ПС 35/10кВ «Городская» и ПС 110/35/10кВ «Тобольская»;

•    отсутствием возможности резервного электроснабжения потребителей подгорной части города Тобольска;

•    отсутствием возможности резервного электроснабжения потребителей, запитанных с шин ПС 35/10кВ «Городская», от других источников по сети 10кВ;

•    повышение конкурентоспособности Тобольских электрических сетей и ОАО «Тобольские межрайонные электрические сети» на рынке сбыта электроэнергии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ И СУЩЕСТВУЮЩАЯ СЕТЬ 110 кВ       В РАЙОНЕ РАЗМЕЩЕНИЯ ПС 110 кВ «ЮЖНАЯ»

 

1.1 Электрические нагрузки потребителей ПС 110 кВ «Южная»

 

Электрические нагрузки являются исходными данными для решения сложного комплекса технических и экономических задач. Определение электрических нагрузок составляет первый этап проектирования любой системы электроснабжения и производится с целью выбора и проверки токоведущих элементов (шин, кабелей, проводов), силовых трансформаторов и преобразователей по пропускной способности (нагреву) и экономическим параметрам, расчёта потерь, отклонений и колебаний напряжения, выбора компенсирующих установок, защитных устройств и т.д.  От правильной оценки ожидаемых электрических нагрузок зависит рациональность выбора схемы и всех элементов системы электроснабжения и её технико-экономические показатели [1].

Электрические нагрузки по данным «Схемы развития электрических сетей 10 кВ г. Тобольска» на расчетный срок на шинах 10 кВ составят: активная мощность Рр =19,5 МВт, полная мощность Sp = 32 МВА.

.

Ожидаемые нагрузки для выбора мощности трансформаторов ПС «Южная» составляют:

перевод фактической нагрузки                                                                 6,9МВт

перспектива развития:

система водопонижения подгорной части г. Тобольска                        3,6МВт

система теплоснабжения подгорной части г. Тобольска                       0,7МВт

восстановление объектов Тобольско-Тюменской Епархии                   0,9МВт

возрождение жилого строительства                                                         0,4МВт

резервирование нагрузки ПС Городская                                                  7,0МВт

Итого с учётом резервирования:                                                               19,5МВт

 

 

 

1.2 Существующая сеть электроснабжения потребителей в районе размещения ПС 110 кВ «Южная»

Площадка проектируемой подстанции расположена в городе Тобольске, переулок 3-й Менделеевский. Генеральный план разработан с учетом решений, обеспечивающих максимальную плотность застройки в целях наибольшего сохранения прилегающих построек.

Вертикальная планировка обеспечивает отвод поверхностных вод с площадки подстанции.

На территории подстанции запроектирована внутриплощадочная дорога шириной 4,0м с покрытием из плит, обеспечивающая подъезд  автотранспорта, ремонтной техники к трансформаторам, модульному зданию, маслосборнику.

Территория подстанции благоустраивается, свободная от сооружений территория засеивается многолетними травами. Проектом предусмотрено сооружение подъездной автомобильной дороги протяженностью 100.0 м с покрытием из плит.

Генеральный план приведён на чертеже Э 3185- 31 – ГП, л.2.

Город Тобольск получает питание от Тюменской энергосистемы. Основными  опорными центрами питания города являются ПС 500/110 кВ «Иртыш» и «Волгинская».

Электроснабжение городских потребителей в 2006 г. осуществляется от двух существующих ПС 110 кВ «Тобольская», «Волгинская» и двух ПС 35 кВ «Городская» и «Фанерокомбинат». В соответствии со «Схемой развития электрических сетей 35 кВ и выше г. Тобольска» должны быть построены в дополнение к уже существующим еще несколько ПС 110 кВ таких как «Южная», «Вузгородок»; подстанции 35 кВ «Городская» и «Фанерокомбинат» будет демонтирована.

Питание ПС 110/10 кВ Южная предусматривается от 500/220/110/10 кВ Иртыш (I цепь) и отпайкой от ВЛ 110/10 Тобольская – Волгинская (II цепь). Проектируемые ответвления от существующих ВЛ присоединяются в собственные ячейки 110 кВ с выключателями на подстанции, сооружение которых предусматривается в составе настоящего проекта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ ПС 110 кВ «ЮЖНАЯ» И ПИТАЮЩИХ ВЛ 110 КВ

2.1 Варианты схемы внешнего электроснабжения.

Подключение ПС «Южная» к сети 110 кВ в продление действующей ВЛ-1 10кВ Тобольская-Волгинская 1-ая и 2-ая цепи с сооружением двух цепей ВЛ-110кВ длиной около 10км на железобетонных опорах с перезаводом питания 1-ой цепи по одному из рассматриваемых вариантов.

Вариант №1. Путем строительства захода на ПС 500/220/110/10кВ «Иртыш» длиной около 4,3км в одноцепном исполнении на железобетонных опорах с подключением в рассечку ВЛ-110кВ Тобольская-Волгинская (1 -ая цепь). Требуется установка ячейки 110кВ с элегазовым выключателем на ПС «Иртыш».

Вариант №2. Путем строительства ответвления от ВЛ-110кВ Иртыш Тобольская (3Цепь) длиной около 0,2км в одноцепном исполнении с подключением в рассечку ВЛ-110кВ Тобольская-Волгинская(1 цепь).

Вариант требует серьезной проработки в части релейной защиты, возможны значительные ограничения по условиям работы устройств РЗА.

 

2.2 Выбор силовых трансформаторов

 

В соответствии с приведенными нагрузками потребителей, учитывая требования к надежности электроснабжения потребителей I, II и III категорий и к качеству электроэнергии, а также ввиду невозможности дальнейшего расширения и реконструкции проектируемой подстанции в дальнейшем из-за городской застройки, на подстанции устанавливаются два трансформатора напряжением 110 / 10 кВ.

Номинальная мощность трансформаторов выбирается по расчетной максимальной мощности потребителей. При двухтрансформаторной подстанции мощность каждого из трансформаторов выбирается из условия:

                                             (2.1)

где Sном т – номинальная мощность трансформатора, МВА;

      Sр –  расчётная нагрузка подстанции (полная  максимальная нагрузка     подстанции), МВА.

При таком выборе в аварийном режиме оставшийся в работе один трансформатор должен обеспечить нормальное электроснабжение всех потребителей I и II категорий надежности, перегружаясь при этом не более чем на 40 %. Следовательно:

Для двухтрансформаторных подстанций рекомендуется выбирать однотипные трансформаторы. Принимаем к установке трансформаторы номинальной мощностью    16 МВА типа ТДН – 16000 /110. Регулирование на подстанции предусмотрено с помощью РПН на ВН в пределах 9 на 1,78. Устройство регулирования должно обеспечивать  поддержание напряжение на шинах 6 кВ подстанции в пределах не ниже 105% номинального, в период больших нагрузок 100% номинального в период наименьших нагрузок.

Силовые трансформаторы проверяются по коэффициенту загрузки. В нормальном режиме коэффициент загрузки определяется по формуле:

                                           (2.2)

 

где п – количество трансформаторов.

Следовательно, коэффициент загрузки в нормальном режиме по (2.2):

Загрузка трансформаторов в нормальном режиме составит 62% от номинальной.

В послеаварийном режиме коэффициент загрузки определяется по формуле:

                                          (2.3)

По (2.3) коэффициент загрузки в послеаварийном режиме: 

 Т.е. при отключении одного  трансформатора оставшийся в  работе покрывает 100 % нагрузки, при  этом его загрузка возрастает  до 124% от номинальной. Такая перегрузка допустима для трансформаторов в течение 6 часов в сутки сроком не более чем на 5 суток. Считают, что этого времени достаточно для устранения аварии, ремонта или замены поврежденного элемента.

Окончательно выбираем к установке силовые трансформаторы типа ТДН – 16000/110 У 1  напряжением 110/10 кВ. Замена трансформаторов в перспективе на более мощные не предусматривается.

Параметры трансформатора приведены в таблице 2.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.1. - Параметры трансформатора

Параметр трансформатора	Значение параметра
Тип трансформатора	ТДН–16000/110
Номинальная мощность трансформаторов Sном т, МВА	16
Номинальное напряжение обмотки ВН Uв н, кВ	115
Номинальное напряжение обмотки НН1 Uн н1, кВ	10,5
Номинальное напряжение обмотки НН2 Uн н2, кВ	10,5
Потери холостого хода ΔР0, кВт	19
Потери короткого замыкания ΔРк,  кВт	89,59
Напряжение короткого замыкания Uк, %	10,22
Ток холостого хода I0 , %	0,48

 

 

2.3 Выбор схемы подстанции

 

Потребители, получающие питание от ПС 100 кВ «Южная» относятся к I, II и III категориям по надежности электроснабжения. Это, в соответствии с ПУЭ предъявляет к системе электроснабжения следующие требования: