ПОДСТАНЦИЯ 110/10 ДЛЯ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА С ТРЕМЯ ТРАНСФОРМАТОРАМИ

Горизонтальный участок характеристики срабатывания позволяет обеспечить чувствительность ДЗТ при малых токах КЗ. Коэффициент торможения влияет на устойчивость ДЗТ при внешних КЗ. Он равен отношению приращения дифференциального тока к приращению тормозного тока в условиях срабатывания.Ток торможения блокировки определяет переключение характеристики срабатывания ДЗТ с наклонного участка на вертикальный: если оба тока и превышают значение тока торможения блокировки, то это означает появление внешнего КЗ с большим сквозным током. В этом режиме ДЗТ блокируется.Дифференциальная отсечка обеспечивает быстрое отключение трансформатора при внутренних КЗ. Уставка срабатывания дифференциальной отсечки должна быть отстроена по величине от броска намагничивающего тока.Рисунок 6.2 – Характеристика срабатывания ДЗТ Реле максимального напряжения имеют уставки по напряжению, регулируемые в диапазоне от 6 до 24 В (в фазных величинах).Для обеспечения направленности МТЗ НН используется реле направления мощности (РНМ), которое работает по направлению мощности прямой последовательности. Величина уставок реле РНМ по току срабатывания (IСР.) составляет 0,1 А, а по напряжению срабатывания (UСР.) - 1 В. Уставка РНМ по углу максимальной чувствительности (МЧ) регулируется в пределах от 30 до 85 . Зона работы РНМ составляет от 160 до 180 .Средняя основная погрешность по углу максимальной чувствительности РНМ не превышает 10 %. Дополнительная погрешность по углу максимальной чувствительности РНМ от изменения температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне не превышает 5 % от среднего значения, определенного при температуре (20 5) С. Коэффициент возврата РНМ по току и напряжению не менее 0,8. Время срабатывания РНМ при одновременной подаче напряжения 3UСР и тока 3IСР не превышает 0,03 с. Время возврата РНМ при одновременном сбросе входных напряжения и тока от номинальных значений до 0 не превышает 0,05 с.7.Регулирование напряженияПоказатели качества электрической энергии нормируются ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»[17]. Согласно этому стандарту уровни напряжения должны находиться в пределах 5% от номинального. Если уровень не соответствует ГОСТ, необходимо использовать средства регулирования напряжения.На ГПП регулирование напряжения осуществляется под нагрузкой (РПН) в пределах 16 (9 ступеней по 1,78 ). Для расчета задаем уровни или отклонения напряжения в точке 1 раздела сетей подстанции и энергосистемы: - в период максимума нагрузки. - в период минимума нагрузки.Целью расчета является определение отклонений напряжения в период максимума нагрузки и минимума нагрузки на шинах 0,4 кВ всех трансформаторных подстанций завода. Они определяются по следующим выражениям:(7.1)(7.2)где - потери напряжения в трансформатре ГПП в период максимума и минимума нагрузок, %[12];7.1 Расчёт уровней напряжения в период максимальних нагрузокПотери напряжения в трансформаторах ГПП и ТП в режиме максимальных нагрузок определяются по выражению:(7.3)где - активная и реактивная расчетная нагрузка трансформатора, кВт и кВар; - активное и индуктивное сопротивление трансформатора, Ом.Активное сопротивление трансформатора ГПП:(7.4)где - мощность короткого замыкания трансформатора, кВт; - номинальноенапряжение трансформатора, кВ; - номинальнаямощность трансформатора, кВА.Индуктивное сопротивление трансформатора ГПП: (7.5)где - напряжение короткого замыкания трансформатора, %; - коэффициентрасщепления.Активное сопротивление трансформатора ГПП:Индуктивное сопротивление трансформатора ГПП:.Потеря напряжения в трансформаторе ГПП в режиме максимальных нагрузок:где ;.Поэтому необходимо встречное регулирование напряжения на ГПП с помощью РПН.До доведения напряжения до допустимого уровня ставим регулятор РПН на третью ступень, что даёт нам добавку 7.2 Расчёт уровней напряжения в период минимальных нагрузокУровень напряжения в период минимума нагрузки вычисляется аналогично. Минимальную нагрузку принимаем равной 25 % от максимальной.Потери напряжения в трансформаторах ГПП и ТП в режиме минимальных нагрузок определяются по выражению:(7.6)Потеря напряжения в трансформаторе ГПП в режиме минимальных нагрузок:Поэтому необходимо встречное регулирование напряжения на ГПП с помощью РПН.До доведения напряжения до допустимого уровня ставим регулятор РПН на шестую ступень, что даёт нам добавку .7.3 Автоматика понизительной подстанции напряжением 110/10 квПроектируемым объектом является понизительная подстанция 110/10 кВ с тремя трансформаторами мощностью 40 МВА. Данные трансформаторы оборудованы встроенным устройством РПН. Диапазон регулирования напряжения на шинах НН 6,6±1,44 кВ с интервалом 0,16 кВ.На проектируемой подстанции применяются современные микропроцессорные защиты трансформаторов, выключателей, шин и других устройств на базе микропроцессорных устройств НПП «ЭКРА». Поэтому целесообразно выполнить автоматику проектируемой подстанции на микропроцессорных устройствах НПП «ЭКРА».В качестве автоматического регулирования коэффициентов трансформации трансформатор устанавливается терминал БЭ2502А0501 в составе шкафа 152, в качестве автоматической частотной разгрузки – терминал БЭ2502А11, в качестве автоматического включения резервного питания 10 кВ применяется терминал БЭ2502А02.8.Молниезащита и заземление ПС8.1 Расчёт защитного заземления ТПНа подстанции сопротивление контура заземления должно быть не более 0,5 Ом.Исходное данные для расчета:расчетное удельное сопротивление грунта для горизонтальных заземлителей с учетом сезонного коэффициента - ОМ.М (влажный песок);расчетное удельное сопротивление грунта для Вертикальных заземлителей с учетом сезонного коэффициента – (супесь);длина соединительных полос внешнего контура ;ширина полосы ;глубина золожения .длина вертикальных заземлителей из угловой стали;ширина полки вертикальных заземлителей из угловой стали ;глубина золожения вертикального заземлителя, равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя .Расчетное сопротивление горизонтальных заземлителей[17]:Коэффициент использования полос в контуре принимаем равным 0,2.Общее сопротивление сетки полос:Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей:Применяем заземлители из угловой стали 63x63x6 длинной 6 м.Сопротивление растеканию тока одного уголка:Необходимое количество зазаемлителей:,– коэффициент сопротивления вертикальных заземлителей.Принимаем количество заземлителей .Фактическое сопротивление заземлителей:.Сопротивление контура подстанции:, что удовлетворяет требованиям ПУЭ[4]8.2 Расчёт молниезащитыТПЗащита от прямых ударов молнии предусматривается для всех ОРУ и открытых подстанций напряжением 20-500 кВ[18].Защита ОРУ 110 кВ осуществляется молниеотводами, отдельностоящими и установленными на порталах. Молниеотвод состоит из металлического молниеприемника, который возвышается над защищаемым объектом и воспринимает удар молнии и токоотводящего спуска с заземлителем, через который ток молнии отводится в землю.Защита зданий ОПУ, имеющих металлическое покрытие кровли, выполняется заземлением этих покрытий. На расстоянии 3 м от стойки с молниеотводом установлены два вертикальных электрода заземления длиной 5 м. Отдельно стоящие молниеотводы имеют собственные заземлители[18].Защита подстанции от волн перенапряжений, набегающих с линий электропередачи, осуществляется ограничителями перенапряжения ОПН-110УХЛ1.Защита ОРУ подстанции осуществляется молниеотводами установленными на порталах РУ-110 кВ и отдельно стоящими стержневыми молниеотводами, установленными на мачты освещения. Всего установлено 8 молниеотвода. Необходимо проверить будут ли принятые к установке молниеотводы защищать оборудование подстанции.Молнеотводы, установленные на портале( M6-M8) имеют высоту h =19.35 метров, расстояние между ними L=45 м. Молнеотводы установленные на мачтах освещения(М1-М5) имеют высоту h =31 метров, а расстояние между ними L=63 м. Высота защищаемых объектов =6 м.Габаритные размеры одиночных молниеотводов определяются высотой конуса h0 и радиусом конуса на уровне земли r0 .Для объектов III уровня, надежность которых составляет 0,90, находим радиус конусаr0 =1,2 на уровне земли и высоту конуса h0=0,85 от земли.Для молниеотводов M1-M5 радиусы и высота зон защиты составит:Радиусы зон защиты молниеотводами на высоте hx, равной 5 м составят:Для молниеотводов М6-М8: Радиусы зон защиты молниеотводами на высоте hx, равной 5 м составят:Расстояние между молниеотводами 1 и 2 L1= 63 м. Предельно допустимое расстояние составит:Поскольку = 63 м < Lс = 77,5 м, провесов в зоне защиты по высоте не будет, hc=hо.Расстояние между молниеотводами M6-M8L2= 45 м. Предельно допустимое расстояние составит:Lс2= 2,5·19.35 = 48.4 м.В этом случае провесов зоны защиты также не будет, поскольку = 45 м < Lс2= 48.4 м.Результаты расчетов представлены в табл. 8.1.Таблица 8.1 – Расчет молнезащиты№высотамолниеотводов,мВысота расположенияЗоны молниеотводов,мзоны защиты молниеотводов, мho-0.85hro=1.2hна уровне hxl.2,3,4nhhx1hx2hx3hx4hoгогх1гх2гхЗгх413112953.526,3537,220,324,530,132,323112953.526,3537,220,324,530,132,333112953.526,3537,220,324,530,132,343112953.526,3537,220,324,530,132,353012953.525,53619,0523,328,931619,3512953.516,4423,226,310,516,218,3719,3512g53.516,4423,226,310,516,218,3819,3512953.516,4423,226,310,516,218,3Таким образом, принятые к установке молниеотводы удовлетворяют условиям проверки. 9Учёт электрической энергииСистема учета и измерений вычисляется схемой электроснабжения подстанции, характером присоединенных потребителей и схемой коммутации[13].Система учета должна давать возможность:определения количества энергии, полученной от энергосистемы;установления, уточнения и контроля удельных норм расхода электроэнергии на единицу продукции;контроля потребления и выработки реактивной мощности по всему району ЖД в целом и по отдельным потребителям.Учет электроэнергии делится на коммерческий и технический. Первый служит для расчета с энергоснабжающей организацией, второй - для осуществления хозрасчета и контроля расходования электроэнергии внутри предприятия.Счетчики для расчета энергоснабжающей организации с потребителями устанавливаются на границе раздела сети организации и потребителя.Для учёта электроэнергии принимаем счётчики - ПСЧ-3ТА и ПСЧ-4ТА.Контрольный учет реактивной энергии осуществляется на всех компенсирующих устройствах (конденсаторных батареях). Учет потребляемой реактивной энергии производится на всех линиях к ТП. Все линии напряжением до 1000 В и выше на ТП, ПС снабжены амперметрами.Для контроля напряжения на всех секциях сборных шин устанавливаются вольтметры. В ПС вольтметры устанавливаются только на шинах вторичного напряжения.Ваттметры устанавливаются на выходе трансформаторов ПС для контроля нагрузки района в целом.Все контрольно-измерительные приборы подстанции приведены в таблице 9.2Таблица 9.2 - Контрольно-измерительные приборы на подстанции9.1. Цели создания системы автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ)Функции АСКУЭПередача измеряемых параметров на сервер сбора.Обеспечение финансовых расчетов между электроснабжающей организацией и потребителем.Обеспечение оперативного контроля и анализа режимов потребления электроэнергии и мощности.Исключение хищения электроэнергии.9.2. Место установки счетчика. Выбор технических средствСтруктура АСКУЭСтруктурная схема АСКУЭ приведена на Рисунок 9.1.АСКУЭ состоит из следующих компонентов:измерительный компонент – информационно-измерительный комплекс (ИИК) точек измерений электроэнергии;вычислительный компонент - информационно-вычислительный комплекс (ИВК);связующий компонент – технические средства приёма–передачи данных (каналообразующая аппаратура) и каналы связи;Рисунок 9.1 – Структурная схема АСКУЭСчетчики электроэнергии A1802RALQ-Р4GB-DW-4Расшифровка обозначения счетчика:А18 – счетчик Альфа А1800;02 – класс точности 0,2S;R – измерение активной, реактивной, полной энергии и максимальной мощности в многотарифном режиме;A – двунаправленные измерения;L – ведение графиков нагрузки по энергии и параметрам сети;Q – измерение параметров сети с нормированной погрешностью;P4 – количество импульсных каналов - 4;G – основной цифровой порт с интерфейсами RS-485 и RS-232;B – дополнительный цифровой порт с интерфейсом RS-485;D – подсветка дисплея;W – дополнительное питание;4 – трехэлементный счетчик (четырехпроводная линия).Технические параметры и метрологические характеристики счётчиков A1802RALQ-Р4GB-DW-4 соответствуют требованиям [20], [21]. Счетчики обеспечивают реверсивный учёт для ИИК, где возможны перетоки электроэнергии в двух направлениях. ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данном дипломном проекте была спроектирована подстанцияподстанцияПС НПЗ 110/10 кВ для электроснабжения Амурского НПЗ. При выполнении дипломного проекта был:Выполнен расчет электрических нагрузок и токов КЗ проектируемой ПС;Осуществлен выбор силовых трансформаторов, а также выбор коммутационного оборудования подстанцииВыполнен расчет технико-экономических показателей проекта оценка вопросов безопасности жизнидеятельности при проектировании и эксплуатации подстанции.В результате разработки электрической части дипломного проекта установлено, что для электрообеспечения нагрузок проектируемой ПС необходимо установить три трансформатора типа ТДН мощностью 40000 кВА каждый. В работе были произведены основные расчёты по токам короткого замыкания., максимальным рабочим токам, расчёт относительных сопротивлений элементов цепи короткого замыкания произведён выбор основного силового оборудования- высоковольтных выключателей, разъединителей, гибких и жёстких шин, трансформаторов тока и напряжения, трансформаторов собственных нужд, ограничителей перенапряжения, шунтирующих реакторов, изоляторов, приборов учёта. Таким образом, в данном дипломном проекте были решены все поставленные задачи проектирования подстанции 110 кВ НПЗ.Выполнены мероприятия по электробезопасности объекта (расчёт молниезащиты и заземления подстанции).СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВФедеральный закон от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» // Собрание законодательства РФ.- 2009. - № 48. - Ст. 5711.Приказ Министерства энергетики РФ от 23.06.2015 № 380 «О Порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии» [Электронный ресурс]. - Введ. 2015-07-22.-7 с. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/420285270.Федеральный закон от 26 марта 2003 года № 35 ФЗ «Об электроэнергетике» с последующими изменениями // Собрание законодательства РФ. – 2003. - № 13. - Ст. 1178.Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы шестого и седьмого изданий с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 января 2013 г. - М. : КНОРУС, 2013. - 854 с.Рекомендации по техническому проектированию подстанции переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ СО 153-34.35.120-2006. Утверждены приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 16.06.06 № 187, приказом ОАО «Институт Энергопроект» от 03.07.06 № 18 эсп. – М.: Изд-во стандартов, 2006.Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие/. – 5-е изд. -СПб.: БХВ-Петербург, 2013.Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования : РД 153-34.0-20.527 98 / под ред. Б. Н. Неклепаева. - Введ. 1998-03-23. - М. : ЭНАС, 2002. - 152 с.Эрнст А. Д. Расчет токов короткого замыкания в электрических системах: Учеб. пособие.—Нижневартовск: Изд-во НГГУ, 2012. —86 с.Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения: справочник / под общ.ред. В. Л. Вязигина, В. Н. Горюнова, В. К. Грунина (гл. редактор). - Омск : Редакция Ом.науч. вестника, 2006. - 268 с.Справочник по проектированию электрических сетей под редакцией Д.Л. Файбисовича, М.: Изд-во НЦ ЭНАС, издание 4-е, переработанное и дополненное. 2012Производство электроэнергиии. Учебное пособие. С.С. Петрова, О.А. Васильева. 2012Грунин, В. К. Основы электроснабжения объектов. Проектирование систем электроснабжения: конспект лекций / В. К. Грунин. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2007. - 68 с.Рожкова Л.Д., Карнеева Л.К., Чиркова Т.В., «Электрооборудование электрических станций и подстанций», 5-е издание, М.: 2008.Рожковa Л.Д. Элeктрооборудовaниeстaнций и подстaнций: учeб. / Л.Д. Рожковa, В.С. Козулин - М.: Энeргоaтомиздaт, 2006. - 648с.Озерский В.М. Расчеты электроснабжения промышленных объектов напряжением до 1000 В: Учеб.пособие /В.М. Озерский, И.М. Хусаинов, И.И. Артюхов. Саратов: СГТУ, 2010. - 74 с.ГОСТ 14.209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки [Электронный ресурс]. - Введ. 1985-07-01. - М.: Стандартинформ, 2009. - 38 с. - Режим доступа: http://docs.nevacert.ru/files/gost/gost_14209-1985.pdf.Защитное заземление электроустановок: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / НГТУ; Сост.: Т.М.Щеголькова, Е.И.Татаров и др. Н.Новгород, 2011. – 19с.Инструкция по устройству молниезащиты зданий, строений и производственных коммуникаций. СО 153-343.21.122-2003.Андреев, В. А. Релейная защита систем электроснабжения: учеб.для вузов по специальности «Электроснабжение» направления подгот. «Элек-троэнергетика» / В. А. Андреев. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. :Высш. шк.,2006.- 639 с.