Реконструкция подстанции "Гежская" 110/6 кВ

Аннотация

Данный дипломный проект посвящен реконструкции подстанции «Гежская» 110/6 кВ, находящейся в Соликамском районе ОАО «Березниковских электрических сетей» – филиала ОАО «Пермэнерго».

В работе рассмотрена модернизация релейной защиты и автоматики, которая выполнена на базе современного микропроцессорного оборудования.

Оглавление ВВЕДЕНИЕ Глава 1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 1.1 Общая характеристика объекта 1.2 Анализ существующей системы электроснабжения 1.3 Анализ вариантов модернизации или реконструкции 1.4 Разработка технического задания (определение состава и этапов проектирования) 1.5 Выводы по главе 1 Глава 2. РАСЧЁТ И АНАЛИЗ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ 2.1 Определение расчётных нагрузок потребителей ПС «Гежская» 110/6 кВ 2.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов 2.3 Выбор и обоснование контрольных точек расчёта и вида тока короткого замыкания 2.4 Составление расчётной схемы и схемы замещения 2.5 Расчёт токов короткого замыкания в рассматриваемых точках системы электроснабжения 2.6 Выводы по главе 2 Глава 3. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 3.1 Выбор и проверка подстанционного электрооборудования (по условию длительного режима электропотребления) 3.1.1 Выбор и расчёт питающей линии 3.1.2 Выбор оборудования на стороне 110 кВ 3.1.2.1 Комплектная блочная трансформаторная подстанция КТПБР-110/6 3.1.2.2 Выбор и проверка высоковольтных выключателей 3.1.2.3 Выбор и проверка разъединителей 3.1.2.4 Выбор и проверка трансформаторов тока 3.1.3. Выбор оборудования на стороне 6 кВ 3.1.3.1 Комплектные распределительные устройства серии КУ-10ц 3.1.3.2 Выбор и проверка выключателей 3.1.3.3 Выбор и проверка трансформаторов тока 3.1.3.4 Выбор трансформаторов напряжения 3.1.3.5 Выбор и проверка предохранителей 3.1.4 Многофункциональный счетчик электрической энергии ЕВРО-Альфа 3.2 Выводы по главе 3 Глава 4. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА 4.1 Анализ и выбор микропроцессорных средств защиты систем электроснабжения 4.2 Выбор вида и типа защит элементов системы электроснабжения ПС «Гежская» 4.3 Расчёт и выбор уставок МТЗ и токовой отсечки 4.3.1 Расчёт токовой отсечки 4.3.2 Расчёт максимальной токовой защиты 4.4 Расчёт дифференциальной защиты трансформатора 4.5 Противоаварийная автоматика 4.6 Составление карты селективного действия РЗиА 4.7 Выводы по главе 4 Глава 5. СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 5.1 Одноуровневая и многоуровневые системы 5.2 Система управления MicroSCADA 5.3 Автоматизация ПС 110/6 кВ «Гежская» 5.4 Выводы по главе 7 Глава 6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 6.1 Расчёт параметров и выбор технических средств заземлителей 6.1.1 Охрана и условия труда работников 6.1.2 Перечень опасных и вредных производственных факторов 6.1.3 Мероприятия по охране труда работников 6.1.4 Повышение квалификации рабочих кадров и разработка мероприятий от воздействия опасных и вредных факторов 6.2 Выводы по главе 6 Глава 7. РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОНОМИЧСЕКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА 7.1 Расчёт капитальных затрат на электрооборудование 7.2 Расчёт эксплуатационных затрат 7.3 Расчёт численности обслуживающего и ремонтного персонала 7.4 Расчёт стоимости потребляемой электроэнергии 7.5 Расчёт эффективности инвестиций 7.6 Выводы по главе 7 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Список используемой литературы ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ

Новые рубежи развития энергетики нашей страны повышают роль электрической энергии во всех сферах народного хозяйства. Рост производительности труда и снижения себестоимости продукции являются необходимым условиями энергетического прогресса общества, развития единого народно-хозяйственного комплекса страны. Одно из главных средств выполнения этого условия- это механизация и автоматизация технологических процессов, осуществляемых на основе энерговооруженности производства, которая возрастает за счёт совершенствования и внедрения электрооборудования.

Реконструкция подстанции представляет собой сложный процесс принятия решений по схемам электрических соединений, составу электрооборудования и его размещению, связанных с производством расчётов, пространственной компоновкой, оптимизацией фрагментов и объекта в целом. Этот процесс требует системного подхода при изучении объекта реконструкции, а также использование результатов новейших достижений науки техники, и передового опыта проектных работ, строительно- монтажных и эксплуатационных организаций.

Процесс реконструкции электрических подстанций, электрических сетей и систем заключается в составлении описаний объектов, предназначенных для производства, передачи и распределении электроэнергии. Эти описания составляют совокупность документов, необходимых для создания нового энергетического оборудования установок.

Электрические станции и подстанции реконструируются как составляющие единой энергетической системы (ЕЭС), объединенной энергосистемы (ОЭС) или районной энергетической системы (ЭЭС).

Основные цели реконструкции электрических станций, подстанций, сетей и энергосистем:

– производство, передача и распределение заданного количества электроэнергии;

– надёжная работа установок и энергосистем в целом;

– заданное качество электроэнергии;

– снижение ежегодных издержек и ущерба при эксплуатации установок энергосистемы.

ОАО «Пермэнерго» является региональной электросетевой компанией осуществляющей передачу электрической энергии по распределительным сетям напряжение 0,4- 110 кВ. Предприятие обслуживает территорию Пермского края общей площадью 160,6 тыс. кв. км с населённым пунктом почти 3 млн. человек.

Основными задачи ОАО «Пермэнерго» являются надёжная и бесперебойная поставка электроэнергии потребителям, удовлетворение возрастающего спроса на электроэнергию, поддержание качества отпускаемой электроэнергии в соответствии с требованиями ГОСТа.

ПС «Гежская» 110/6 кВ принадлежит к Березниковским электрическим сетям ОАО «Пермэнерго» и находится в зоне расположения Гежского месторождения нефти с высоким уровнем потребления электрической энергии. В 2005 году от ООО «УралОйл» поступил запрос в связи с увеличением добычи нефти на увеличение потребляемой мощности, что в данный момент невозможно ввиду недостаточной мощности установленных трансформаторов.

В дипломном проекте приведено обоснование увеличение мощности за счет замены силовых трансформаторов, обоснование необходимых схем их подключения. А также выбор пуско - регулирующих устройств, выключателей, устройств компенсации реактивной мощности, рассмотрены вопросы защит и автоматизации электрооборудования подстанции «Гежская».

 

Глава 1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ   1.1 Общая характеристика объекта

Проект выполняется на основании:

–  Технического задания на проектирование ООО «УралОйл»

–  Договора №659 от 04.09.2006г. на выполнение проектно-изыскательских работ по объекту: «Реконструкция подстанции «Гежская».

Исходными данными для проектирования послужили следующие нормативные документы:

–  задание на проектирование «Реконструкция подстанции «Гежская»;

–  технические условия ОАО «ПЕРМЭНЕРГО» №046/1-05/57 от 02.11.06г. на реконструкцию ПС 110/6 «Гежская»;

–  изменение технических условий ОАО «ПЕРМЭНЕРГО» №046/1-05/60 от 28.11.06г.;

–  технические условия ОАО «ПЕРМЭНЕРГО» Филиал Березниковские электрические сети №102-7/6598 от 21.12.06г. в части организации связи и передачи телеметрии с ПС «Гежская»;

–  письмо ООО «УралОйл» № 246 от 01.02.2007 г. о выдаче исходных данных для разработки разделов «Организация труда работников» и ООС;

–  мероприятия по организации учёта электроэнергии ООО «Энергобаланс» Филиал «Пермский» №200 от 26.12.2006г.;

Подстанция «Гежская» 110/6 кВ находится в зоне расположения Гежского месторождения нефти ЦДНГ-3 ООО «УралОйл» с высоким уровнем потребления электрической энергии.

В административном отношении площадка ПС «Гежская» расположена в Соликамском районе Пермского края, на территории Гежского нефтяного месторождения. Ближайшим населенным пунктом является г. Красновишерск, расположенный в 16 км северо-западнее подстанции.

Нефтяная промышленность относиться к потребителям I-ой категории по электроснабжению, в связи с непрерывным технологическим процессом, поэтому на подстанции необходимо установить два трансформатора и обеспечить их питание от двух независимых линий энергосистемы.

Повышенное внимание уделяется вопросам качества электроэнергии, объясняемое главным образом значительными экономическими и экологическими ущербами, возникающими при пониженном качестве электроэнергии или полном его отсутствии.

  1.2 Анализ существующей системы электроснабжения

Питание подстанции осуществляется отпайкой от ВЛ-110 кВ

«Бумажная – Красновишерск» №1 и №2, которые входят в состав северного кольца (Приложение лист1).

Основными коммутационными аппаратами подстанции «Гежская» являются масляные выключатели, разъединители, автоматические выключатели, предохранители.

ПС состоит из силовых трансформаторов ОРУ 110 кВ и ЗРУ 6 кВ.

К оборудованию ОРУ 110 кВ относятся:

разъединители, масляные выключатели, трансформаторы тока, разрядники (Приложение А.1).

Разъединители служат для разъединения и переключения участков цепи, находящихся под напряжением, но не под нагрузкой. Разъединители создают необходимый видимый разрыв электрической цепи, требуемый условиями эксплуатации электроустановок.

Выключатели предназначены для включения, отключения и переключения электрической цепи под нагрузкой. Они должны отключать и включать токи, как в нормальном, так и в аварийном режиме работы электроустановок. По роду дугогасящей среды подразделяются на масляные, воздушные, газогенерирующие, вакуумные, элегазовые.

Трансформаторы тока применяются в установках напряжением до 1 кВ и выше. Они относятся к измерительным трансформаторам и предназначены для расширения предела измерения измерительных приборов, а в высоковольтных цепях, кроме того, для изолирования приборов и реле от высокого напряжения.

Разрядники предназначены для защиты электрического оборудования от внешних и внутренних перенапряжений.

К ЗРУ 10 кВ относится следующее оборудование: шины, масляные выключатели, трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, разрядники (Приложение А.1).

Шины изготавливают из меди, алюминия, стали. Имеют круглое, прямоугольное или коробчатое сечение. В зависимости от величины тока нагрузки шины собираются из одной, двух, трёх и т.д. полос в одном пакете на фазу.

Токоведущие части электроустановок крепят и изолируют друг от друга и по отношению к земле при помощи изоляторов. Изоляторы изготавливают из фарфора, т. к. он обладает высокой механической и электрической прочностью, и достаточной теплоёмкостью. В последнее время для изготовления изоляторов применяется стекло и кремнеорганические материалы. Изоляторы делятся на опорные, подвесные, проходные.

Трансформаторы напряжения применяются для измерения напряжения в сетях до и свыше 1000 В.

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования одной величины в другую.

Схема ПС представляет собой подстанцию с двусторонним питанием, выключателями ВМТ-110/1250, с трансформаторами тока ТВТ-110-100/5 в линиях 110 кВ и силовыми трансформаторами ТМН-6300/110, ТМН-2500/110 (имеющим встроенное устройство РПН).

Схема подстанции состоит из вводов высокого напряжения трансформаторов и отходящих линий низкого напряжения.

ЗРУ-6кВ выполнено комплектным модульным распределительным устройством, без реакторов на отходящих линиях, масляными выключателями ВМП-10/1500 с приводом ПЭ-11.

На стороне 6 кВ между линиями энергосистемы установлена ремонтная перемычка. Схема позволяет соединить оба трансформатора к одной линии. Данная схема позволяет сохранить в работе трансформатор при устойчивом повреждении на его линии, совпавшим с ревизией второго трансформатора, питающегося по другой линии.

Для питания собственных нужд переменного тока и оперативных цепей 220В установлены два трансформатора ТМ 63/6/0,4.

Управление выключателями 110 кВ обеспечивается со щита управления. Управление вводными выключателями 6 кВ и выключателями отходящих линий производится со шкафов РУ-6 кВ.

Управление разъединителями ручное. Питание оперативных цепей предусмотрено на постоянном токе 220 В.

Устройство центральной сигнализации предусматривает индивидуальную световую и общую звуковую предупреждающую и аварийную сигнализацию с передачей на диспетчерский пункт.

С подстанции «Гежская» 110/6 кВ получают напряжение 6 кВ такие потребители как комплектные трансформаторные подстанции, установленные на каждом фидере.

Паспортные данные установленного на подстанции оборудования приведены в Приложении А.1.

1.3 Анализ вариантов модернизации или реконструкции

При модернизации схем электрических сетей должна обеспечиваться экономичность их развития и функционирования с учётом рационального сочетания сооружаемых элементов сети с действующими.

Схема электрической сети должна быть гибкой и обеспечивать сохранение принятых решений её развитию при возможных небольших отклонениях:

1)  уровней электрических нагрузок и балансов мощности от планируемых;

2)  трасс ВЛ и площадок ПС от намеченных;

3)  сроков ввода в работу отдельных энергообъектов.

На всех этапах реконструкции сети следует предусматривать возможность её преобразования с минимальными затратами для достижения конечных схем и параметров линии ПС. При проектировании развития электрических сетей необходимо обеспечить снижение потерь электроэнергии до экономически обоснованного уровня.

Схема электрической сети должна допускать возможность эффективного применения современных устройств релейной защиты (РЗ), режимной и противоаварийной автоматики (ПА).

В соответствии с действующими нормативными документами схемы ПС к системообразующей сети должны обеспечивать надёжность питания энергооузлов и транзит мощности по принципу «N-1».

Схема и параметры электрической сети должны обеспечивать надёжность электроснабжения, при котором в случае отключения линии или трансформатора сохраняется питание потребителей без ограничения нагрузки с соблюдением нормативного качества электроэнергии.

Прежде всего поводом для реконструкции в 2005 году от ООО «УралОйл» послужил запрос ОАО «Пермэнерго» в связи с увеличением добычи нефти на увеличение потребляемой мощности, что в данный момент невозможно ввиду недостаточной мощности установленных трансформаторов.

При отказе от реконструкции (увеличении мощности):

1. Уже с 2005 г. возможны длительные перерывы в электроснабжении потребителей по причине отказов оборудования подстанции, в результате – снижение полезного отпуска электроэнергии и прибыли от реализации электроэнергии;

2. Возможно привлечение руководителей предприятия к ответственности за нарушение договорных обязательств в отношении абонентов;

3. Невозможно удовлетворение запросов предприятий с высоким уровнем потребления электроэнергии на увеличение потребляемой мощности, следовательно – отказ от дополнительной прибыли.

В связи с этим предусмотрено:

Замена трансформатора 110/6 кВ мощностью 2,5 МВА на трансформатор мощностью 6,3 МВА с реконструкцией ячеек 110, 6 кВ.

В результате проведения реконструкции: