Реконструкция подстанция ТП 35/10 кВ

 

Министерство сельского хозяйства РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Красноярский государственный аграрный университет»

Энерготехнологический факультет

 

Кафедра электроснабжения с/х

Зав. кафедрой ______________

к.т.н., доцент                  А.В. Бастрон

 

 

ДИПЛОМНый ПРОЕКТ

 

ТЕМА «Реконструкция подстанция ТП 35/10 кВ »

 

 

Исполнитель   _____________ Репин

Руководитель

Доцент к.т.н.   _____________ Костюченко Лидия Петровна

 

 

Консультанты:

по экономическому

обоснованию

доцент    _______________ Михеева Наталья Борисовна

 

по экологии

к.б.н., доцент  _______________ Иванов Виктор Васильевич

 

по безопасности

проектных решений

профессор д.т.н.  _______________ Чепелев Николай Иванович

 

Нормоконтролёр

ст.преподаватель  _______________ Мещеряков Андрей Васильевич

 

 

 

Красноярск 2008 г.

 

Министерство сельского хозяйства РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Красноярский государственный аграрный университет»

Факультет энерготехнологический Кафедра электроснабжения сельского

хозяйства

Специальность 110302.65 «Электрификация и автоматизация сельского

хозяйства»

 

Утверждаю

Зaв. кафедрой__________А.В. Бастрон

Доцент к.т.н.           «07» декабря 2007 г.

 

 

ЗАДАНИЕ

на выпускную квалификационную работу студента

 

Репина

1 Тема выпускной квалификационной  работы «Реконструкция подстанции ТП 35/10 кВ»

Утверждена приказом по университету от   «07» декабря 2007г. № С-2494

 

2 Срок сдачи студентом выпускной квалификационной работы «10» февраля 2008 г.

 

3 Исходные данные к проекту: Существующая схема подстанции 35/10 кВ " "; сведения о нагрузках , генплан района с нанесением сети 10 кВ, мощность энергосистемы , характеристика подстанции

 

4 Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

 

Обоснование реконструкции подстанции

Расчет электрических нагрузок

Определение местоположения подстанции

Выбор числа, мощности и типа трансформаторов

Расчет токов короткого замыкания

Выбор основного оборудования

 

5 Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

Чертеж 1 Существующая электрическая схема п/ст  «Колмаково»

Чертеж 2 Реконструированная электрическая схема п/ст  «Колмаково»

Чертеж 3 План и разрез реконструированной подстанции 35/10 кВ  «Колмаково»

Чертеж 4 Расчетная схема ВЛ-10 кВ и определение местоположения п/ст

Чертеж 5 Молниезащита и заземление подстанции

Чертеж 6 Схема собственных нужд

Чертеж 7 Монтаж вакуумного выключателя

Чертеж 8 Схема электрическая принципиальная

6. Консультанты по проекту (с указанием относящихся к  ним разделов проекта)

Раздел	Консультант	Подпись, дата
		Задание выдал	Задание принял
Безопасность проектных решений   Экологичность проекта   Технико-экономические показатели проекта   Нормоконтроль	Чепелев Н.И.   Иванов В.В.     Михеева Н.Б.   Мещеряков А.В.

 

7. Дата выдачи задания  07 декабря 2007 г.

 

Руководитель        Л.П. Костюченко

Доцент к.т.н.

 

Задание принял к исполнению     И. . Репин

 

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

работы над проектом на весь период проектирования

(с указанием сроков выполнения  и трудоемкости отдельных этапов)

 

1 8.12 – 18.12 Анализ имеющихся электрических сетей 10 кВ

2 18.12 – 28.12 Проектирование электрической сети 10 кВ

4 28.12 – 30.12 Расчет токов КЗ

5 10.01 – 20.01 Выбор защитной аппаратуры

6 21.01 – 22.01 Выбор формы обслуживания и структуры электротехнической службы

7 23.01 – 24.01 Основы безопасности при эксплуатации электроустановок

8 25.01 – 30.01 Расчет заземляющего устройства трансформаторной

подстанции 35/10 кВ

3 01.02 – 02.02 Технико-экономический расчет

9 03.02 – 04.02 Оформление записки, нормаконтроль.

 

Графическая часть

 

10.12 12.12  Чертеж 1 Существующая электрическая схема п/ст  «Колмаково»

13.12 – 15.12 Чертеж 2 Реконструированная электрическая схема п/ст  «Колмаково»

20.12 – 30.12 Чертеж 3 План и разрез реконструированной подстанции 35/10 кВ  «Колмаково»

25.12 – 27.12 Чертеж 4 Расчетная схема ВЛ-10 кВ и определение местоположения п/ст

27.12 – 29.12 Чертеж 5 Молниезащита и заземление подстанции.

29.12 – 1.01 Чертеж 6 Схема собственных нужд

13.01 – 15.01 Чертеж 7 Монтаж вакуумного выключателя

16.01 – 20.01 Чертеж 8 Монтаж силового трансформатора

 

 

Студент-дипломник   ____________ И. . Репин

Руководитель проекта

Доцент к.т.н.    ______________ Л.П. Костюченко 
Ведомость  дипломного  проекта

№ строки

Формат

Обозначение

Наименование

Кол-во листов

№ экз.

Примечание

1

Документация общая

2

3

Вновь разработанная

4

5

А1

01.ЭТ-2.08.00.01 Э7

Существующая электрическая

6

схема п/ст  «Колмаково»

1

7

А1

01.ЭТ-2.08.00.02 Э7

Реконструированная

8

электрическая схема п/ст

1

9

«Колмаково»

10

А1

01.ЭТ-2.08.00.03 ГЧ

План и разрез

11

реконструированной подстанции

12

35/10 кВ  «Колмаково»

1

13

А1

01.ЭТ-2.08.00.04 Э3

Расчетная схема ВЛ-10 кВ и

14

определение местоположения п/ст

1

15

А1

01.ЭТ-2.08.00.05 ВО

Молниезащита и заземление

16

подстанции.

1

17

А1

01.ЭТ-2.08.00.06 Э4

Схема собственных нужд

18

19

1

20

А1

01.ЭТ-2.08.00.07 ВО

Монтаж вакуумного

21

выключателя

22

23

1

24

А1

01.ЭТ-2.08.00.08 Э4

Схема электрическая

принципиальная

1

25

А4

01.ЭТ-2.08.00 ПЗ

Пояснительная записка

96

01.ЭТ-2.08.00.05 ПЗ

Изм

Лист

№ докум

Подпись

Дата

Разраб.

Репин

Ведомость проекта

Лит.

Лист

Листов

Провер.

Костюченко

5

96

КрасГАУ, ЭТ-61

Н. контр.

Мещеряков А.В

Утв.

Бастрон А.В.

 

 

РЕФЕРАТ

Дипломный проект на тему « Реконструкция подстанции 35/10 кВ «Колмаково» содержит пояснительную записку, состоящую из 85 страниц. Включает в себя графический материал на формате А1 в количестве 8 листов. Пояснительная записка содержит 11 таблиц, и 11 рисунков. В дипломном проекте предлагается провести реконструкцию трансформаторной подстанции «Колмаково». При этом проведены следующие расчеты: расчет электрических нагрузок; выбор числа мощности и типа трансформатора, выбор местоположения подстанции, расчет токов короткого замыкания, выбор высоковольтного оборудования;, выполнен расчет затрат на реконструкцию подстанции, разработана схема заземления и молниезащиты, рассмотрены вопросы экологичности и безопасности проектных решений.

 

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Электроэнергетика – есть производство электрической энергии, ее транспорта и реализации, за счет электрификации производственных процессов и развития бытовых потребителей.

В  современном мире электрификация сельского хозяйства отводится особое место. На рубеже 20-21 веков экономика сельского хозяйства вынуждена перейти к интенсивному и малозатратному производству и самостоятельной переработки сельскохозяйственной продукции, что является единственным средством в достойном конкурировании на рынке сбыта.

Успеха добивается лишь те хозяйства, которые внедряют высокотехнологичное оборудование.

Для эффективной работы высокотехнологичных процессов беспрерывность их работы, что может обеспечить надежное электроснабжение и управление процессом через ЭВМ. Внедрение новых технологий требует перехода ранее существовавших производственных площадок из III категории электроснабжения во II а порой и в I (например, инкубация яиц).

Также наблюдается бурный рост потребления электрической энергии в бытовой сфере. Появление в продаже различного электроинструмента по анализу наращивает рост  потребления электроэнергии с 2,5 до 10 кВт на одну семью.

Как промышленная, так и современная бытовая аппаратура требует высокого качества напряжения, даже при пиковых нагрузках и стихийных явлениях.

Производитель электроэнергии (энергосистема) заинтересованы в рентабельности своего производства, т.е. в разумной дешевизне электроэнергии. Что позволяет быть продукции доступной и обеспечивает больший сбыт.

Рентабельность в транспорте электроэнергии основывается на следующих моментах:

1. обслуживание передаточных устройств высококвалифицированным персоналом;
2. надежность в поставке продукции (надежность схем электроснабжения);
3. сокращение потерь на транспорт.

Сокращение потерь на транспорт электроэнергии заключается в следующем:

1. обоснованная дешевизна передаточных устройств, не исключающая надежности;
2. максимальная по времени длительность эксплуатации электрических сетей;
3. максимальная загрузка передаточных устройств по экономической плотности тока;
4. сокращение издержек на ремонт и эксплуатацию.

Однако, в «перестроечное» время, в попытках выжить, многие промышленные предприятия взяли в аренду сельскохозяйственные земли совместно с населенными пунктами, тем самым, получая продукцию напрямую, исключая перепродавцов. Далее убедившись в убыточности производства сельхозпродукции неспециалистами, промышленные и строительные предприятия отказались от сельских хозяйств, сбросив населенные пункты муниципальным образованиям.

В настоящее время в сельских акционерных обществах и муниципальных унитарных предприятиях сложились неблагоприятные условия эксплуатации электрических сетей. После перестройки финансирование данных предприятий резко сократилось, произошел отток специалистов, упал профессиональный уровень штата.  Эксплуатацией сетей уделялось все меньшее внимание, оборудование старело, приходило в упадок и у эксплуатирующей организации едва хватало средств поддерживать его рабочее состояние.

Также имеет место самовольное разрастание потребителей в связи с индивидуальной застройкой, в результате изменялись нагрузки, а с ними, изменялось и качество электроэнергии. Многочисленные жалобы в адрес энергоснабжающей организации оставались безответными из-за отсутствие возможности реконструировать сети. Многократные аварийные отключения формировали в людях потребность в качественной электроэнергии.

Ослабление архитектурного надзора и надзора со стороны энергоснабжающей организации дало почву для самовольного расширения земельных участков владельцами индивидуальных построек. Наблюдается нарушение охранной зоны ВЛ. Создается опасность для населения (электроопасность и пожароопасность), а также затрудняется возможность произвести плановый или послеаварийный ремонт из-за трудности подхода ремонтной технике к опорам ВЛ. Насаждения под ВЛ способствуют схлесту или обрыву проводов при ветровых нагрузках.

Так как распались организации, ранее построившие и эксплуатировавшие данные сети (оптовый потребитель) осуществлявшие расчет с энергосетями 10, а порой 110 кВ, то энергосистема  вынуждены вести расчет за электропотребление с конкретным потребителем (в частности бытовым). Следовательно, все потери в некачественных сетях 0,4-10 кВ вынуждена нести энергосистема. Вследствие чего энергоснабжающей организации целесообразно выкупить бросовые сети и сократить расход на транспорт электроэнергии (потери).

 

1  ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

РФ действует ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии у ее приемников, присоединяемых к ее сетям общего назначения».

В реальных условиях работы электрической сети параметры ее режима изменяются в достаточно широких пределах вследствие непрерывного изменения нагрузки потребителей, плановых и аварийных включениях и отключений отдельных приемников электроэнергии, элементов сети.

Для наиболее распространенных сетей трехфазного тока показателями качества отпускаемой электроэнергии является отклонение напряжения.

Филиал Минусинские электрические сети ОАО «Красноярскэнерго» 662600, г. Минусинск, Красноярский край, улица Пушкина 135. Дата государственной регистрации - 20.04.94 г. № 276 в администрации

г. Красноярска. Регистрационный номер № 12873 серии 8 – Б в администрации города Красноярска.

Филиал «ОАО Красноярскэнерго» «Минусинские электрические сети» обслуживает электрические сети семи административных районов юга Красноярского края: Минусинского, Шушенского, Ермаковского, Каратузского, Курагинского, Краснотуранского, Идринского.

На балансе предприятия 52 понизительных подстанций 35-220 кВ с установленной мощностью 1083750 кВА.

ЛЭП-220кВ-491км, ЛЭП-110кВ-709км, ЛЭП-35кВ-737км, ЛЭП-10кВ-4562км, ТП-10/0,4кВ-2328шт. Объем эксплуатационного обслуживания составляет-31086 условных единиц.

На 01.01.2005 года на балансе предприятия было пятьдесят две понизительных подстанции с установленной мощностью 1058500 кВА

Увеличение установленной трансформаторной мощности произошло за счёт замены трансформатора ТМ – 2500 кВА на ТМ – 4000 кВА на ПС 35/10 кВ «Имис», трансформатора ТМ – 4000 кВА на ТМ – 6300 кВА на ПС 35/10 кВ «Шалаболино», установки второго трансформатора ТМН – 6300 кВА на ПС 35/10 «Док», замены трансформатора ТМ – 2500 кВА на ТМ – 4000 кВА на ПС 35/10 кВ «Ширыштык», замена трансформатора ТМ – 2500 кВА на ТМ – 4000 кВА на ПС 35/10 «Субботино» и принятия на баланс двух трансформаторов ТМ – 2500 кВА на ПС 35/6 «Артёмовск» и двух трансформаторов: ТМН – 3150 кВА и ТМН 4000 кВА на ПС 35/6 кВ «Чибижек». Электрооборудование» подстанции находится в удовлетворительном состоянии. Капитальные и текущие ремонты выполняются в соответствии с годовыми графиками ремонтов.

Чтобы обеспечить бесперебойную работу энергосистемы необходимо иметь полные сведения о оборудовании, линиях электропередачи и подстанциях, которых на сегодняшней день на балансе предприятия МЭС не мало, одна из подстанций “Колмаково”.

Понизительная подстанция “Колмаково” напряжением 35/10 кВ расположена в Знаменском районе в селе Колмаково.

Она была построена по заказу МЭС Красноярскэнерго и присоединена к единой энергосистеме Красноярскэнерго.

Подстанция расположена в районе, где средняя температура воздуха самой холодной пятидневки составляла -400С, климат умеренный. Максимальная температура воздуха летом +400С, а минимальная зимой -500С. Среднегодовая температура составила 00С. Загрязнённость атмосферы имеет вторую степень, так же второй район по гололёду и третий район по ветру. Снеговой покров достигает 0,39 м. Что касается грунта, то это супесь твёрдая без грунтовых вод, с глубиной промерзания 2,0 м. Сейсмическая устойчивость равна шести баллам.

Подстанция конструктивно принята блочная, КТП с беспортальным приёмом ВЛ-35 кВ типа КТП 35/10-2*4000-35-5 В, с проектной мощностью 8 мВА.

Основное оборудование подстанции помимо силовых трансформаторов это:

1. Ячейки КРУН (КРУ) типа КРН-IV-10У1,10 кВ-14 шт
2. Трансформаторы собственных нужд типа ТМ-25/10, 10/0,4кВ-2шт.
3. Выключатели типа  ВТ-35-800-12,5У1, 35кВ-3 шт., ВММ-10, 10кВ-10шт.

На подстанции используется оперативный переменный ток с напряжением 220 В.

Поскольку подстанция находится в районе с годовой интенсивностью грозовой деятельности равной 40-60 часов, защита от прямых ударов молнии осуществляется при помощи концевой опоры. Заземляющее устройство подстанции рассчитано по условию растекания и не превышает 10 Ом.

Данная подстанция предназначена для электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, расположенных в зоне действия сетей 10 кВ этой подстанции. Также подстанция имеет потребителей первой категории это КМН-800 голов в селе “Колмаково”.

 

2. ОБОСНОВАНИЕ  РЕКОНСТРУКЦИИ ЧАСТКА СЕТИ РЭС-1

 

Понизительная подстанция “Колмаково” напряжением 35/10 кВ расположена в Знаменском районе в селе Колмаково.

Подстанция построена в 1989 году, имеет четыре отходящих линии, на ней установлен трансформатор типа ТМН 1000/35, мощностью 1000 кВА.

Нагрузка подстанции неоднородна.

С развалом колхоза "Прогресс” с. Майское утро произошло перераспределение нагрузки от сельскохозяйственного потребителя в частный сектор и фермерским хозяйствам. Также в селе строятся жилые дома с электроотоплением нагрузка у каторых значительно отличается, поэтому фидер 7-04 перегружен.

В следствии чего появилась необходимость подключения еще двух отходящих линий 10 кВ (фидер Ф 7-01 и Ф 7-05). Следовательно, нагрузка увеличилась, ее расчетное значение составило 5625,0 кВА.

Исходя из этого, ясно видно, что ныне установленный трансформатор не устраивает требованиям по мощности, так же предлагается установить второй трансформатор, для бесперебойной подачи электроэнергии. Немаловажную роль играет и то, что оборудование подстанции морально и физически устарело.

Со стороны строительных норм, фундамент рассчитанный на установку трансформатора мощностью 1000 кВА, допускает установку трансформатора мощностью 1600 кВА но не более, что в свою очередь тоже не удовлетворяет условиям по мощности.

Исходя из выше перечисленного, можно сделать вывод, что необходима реконструкция подстанции с установкой двух трансформаторов мощностью 4000 кВА, что так же связано с перспективным расширением мощностей.

 

3  РАСЧЕТ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  НАГРУЗОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

 

Расчетная нагрузка на вводе в сельский жилой дом (одноквартирный дом или квартира в многоквартирном доме, имеющие отдельный счетчик электроэнергии) без электронагревательных приборов определяется в зависимости от существующего внутриквартирного потребления. Значение существующего электропотребления принимается по данным обследования потребителей электроэнергии в сельской местности.

Примем расчетные нагрузки на вводе жилых сельских домов с электроплитами,  равными 6 кВт [1] (стр. 758).

Коэффициент участия в дневном максимуме для расчетной нагрузки на вводе в жилой дом с электроплитами kуд=0,6, а коэффициент участия в вечернем максимуме kув=1.

Максимальные нагрузки неоднородных потребителей и отличающихся по мощности более чем в четыре раза суммируют табличным методом путем сложения большей нагрузки с табличной добавкой DР, соответствующей меньшей нагрузке.

Если максимальные нагрузки потребителей однородны и отличаются друг от друга не более чем в четыре раза, то расчетные мощности участков определяют путем суммирования максимальных нагрузок потребителя с учетом коэффициента одновременности k0 по следующим формулам:

Рд=k0*S Рдп

Рв=k0*S Рвп,

где k0 - коэффициент одновременности

Рд и Рв - дневная и вечерняя расчетные нагрузки на участке линии, кВт

Рдп и Рвп - дневной и вечерней максимумы нагрузок на вводе п-го потребителя, кВт.

Значение коэффициента одновременности в зависимости от числа ТП принимаем по таблице.[3]

Если расчетную мощность ТП определяют по одному из максимумов, то коэффициенты дневного kд и вечернего kв максимумов нагрузок принимают следующими;

а)  для ТП с производственной нагрузкой 

kд= 1 ; kв = 0,6 ;

б) для ТП с коммунально -бытовой нагрузкой при наличии электроплит

kд = 0,5 ; kв = 1;

в)  для  ТП  с  коммунально  -  бытовой  нагрузкой  без электроплит

kд = 0,3 ; kв =1

 

 

 

Определим  дневную  и  вечернюю  мощность  ТП  10/0,4  кВ  питающихся  от  ТП  35/10 кВ   по  формулам:

Рд = Рном * kд

Рв = Рном * kв ,

где Рд и Рв - дневная вечерняя максимальная нагрузка ТП, кВт;

Рном - номинальная мощность ТП, кВт;

kд и kв - коэффициенты дневного и вечернего максимумов.

Результаты расчетов сводим в таблицу 1.

 

Таблица 1 Расчетные нагрузки потребителей

№ фидера, ТП	Потребитель	Рном кВт	Рд кВт	Рв кВт
1	2	3	4	5
Ф7-04 2340 2331 2341 2337 139 143 142 141 2336 147 2339 145 138 148 Ф7-01 2345 2342 2343 2338 2347 Ф7-05 165 2335 2331 2332 2333 Ф7-02 2111 Ф 7-07 110 111 112 113 114 Ф7-08 115 116 117	ЗАВ-50 МТФ контора Клуб село Жерлык село Жерлык АВМ школа заправка село Жерлык пасека рассадник зерноток зерноток   село Жерлык село Жерлык пекарня село Жерлык село Жерлык   ФКРС л/дойка МТФ. водокачка село Жерлык   новая улица   Село ФКРС Село АВМ Мтф   Кошара Кошара АЗС	160 100 100 160 160 160 250 160 100 160 63 100 630 630   100 250 100 250 630   160 160 160 160 250   100   250 100 250 160 630   63 63 63	160 30 100 48 48 160 250 160 100 48 63 100 630 630   100 250 100 250 630   48 48 160 48 250   30   250 30 250 48 630   63 63 63	96 100 60 160 160 96 150 96 60 160 37,8 60 378 378   60 150 60 150 378   160 160 6 160 150   100   150 100 150 160 378   37,8 37,8 37,8

Зная дневной и вечерний максимум, составляем расчётную схему Рисунок 1 - Расчётная схема ВЛ 10 кВ поселка Колмаково

 

Определяем расчётные нагрузки на каждом из фидеров ВЛ 10 кВ по расчётной схеме. Дневные (в числителе) и вечерние (в знаменателе) максимумы нагрузок ТП даны на схеме. Производим расчёт для фидера

Ф7-04

Таблица 2 - Дневные и вечерние мощности

ТП/Участок	Рд , кВт	Рв , кВт
	Рд=Рдм+DР	Рв= Рвм+DР
1	2	3
141-8 2336-8 8-6 143-7 139-7 6-7 2337-6 3-6 147-5 2339-5 4-5 142-4 145-4 3-4 138-3 2-3 2331-2 148-2 1-2 2340-1 2341-1 ТП35/10-1	160 100 160+74,5=234,5 160 48 160+34,8=194,8 48 234,5+151+34,8=420,3 48 63 63+34,8=97,8 250 100 250+73+74,5=397,5 630 630+310+332=1272 30 630 1272+20,4+508=1800,4 160 100 1800,4+123+74,5=1997,9	96 60 96+44=140 96 160 160+71,5=231,5 160 231,5+123+106=406,5 160 37,8 160+26,5=186,5 150 60 186,5+115+44=349,5 378 460,5+297+275=1032,5 100 378 1032+74,5+295=1402 96 60 1402+71,5+44=1517,5

 

Расчёт остальных фидеров выполняем аналогично, полученные данные сносим в таблицу 3.

 

Таблица 3 - Дневные и вечерние мощности

ТП/Участок	Рд , кВт	Рв , кВт
1	2	3
Ф7-01 2342-11 2343-11 10-11 2338-12 2347-12 10-12 2345-10 ТП35/10-10   Ф 7-05 2332-14 2335-14 15-14 2331-15 16-15 2333-16 165-16 ТП35/10-16   Ф7-02 ТП35/10-2111   Ф7-07 112-17 111-17 114-17 18-17 113-18 110-18 ТП35/10-18   Ф7-08 116-13 115-13 117-13 ТП35/10-13	250 100 324,5 250 630 824 100 1151,5     48 48 86,4 160 224 250 48 459     30     250 30 630 884,4 48 250 1113,2     63 63 63 160	150 60 194 150 378 493 60 687     160 160 288 96 359,5 150 160 597,5     100     150 100 378 567,5 160 150 805,5     37,8 37,8 37,8 96,4