Нормативные требования ПУЭ при реконструкции РУ 10 кВ

         
Содержание

Перечень сокращений
3
Введение
4
1 Нормативные требования ПУЭ при реконструкции РУ 10 кВ
7
2 Вид предмета
11
3 Электрические нагрузки потребителей
13
   3.1 Нагрузка по фидерам
13
   3.2 Установление издержек электричества в трансформаторах
 
16
4. Расчет токов короткого замыкания
19
   4.1 Ключевые утверждения
19
   4.2 Определение параметров схем замещения
22
   4.3 Расчет токов короткого замыкания

29
5 Выбор электрооборудования подстанции и комплектации РУ
30
   5.1 Условия выбора электрооборудования
30
   5.2 Выбор оборудования ОРУ 110 кВ 
30
   5.3 Выбор оборудования ОРУ 35 кВ
38
   5.4 Выбор оборудования ЗРУ 10 кВ
42
6 Надежность электроснабжения
66
   6.1 Анализ устойчивости объекта при воздействии возможных ЧС
66
   6.2 Расчет надежности электроснабжения
66
7. Расчет экономичности проекта
72
   7.1 Капитальные затраты
72
   7.2 Заработная плата
73
   7.3 Строительно-монтажные работы
74
   7.4 Амортизационные отчисления
75
   7.5 Срок окупаемости
75
8 Охрана труда и техника безопасности
76
   8.1 Охрана труда
76
   8.2 Вычисление заземляющего устройства
77
   8.3 Молние защита понизительной подстанции
83
Заключение
88
Список использованной литературы
89



      
Перечень сокращений
      
МВР – Механ ическое вовлечение  резерва;
АСККЭ - автоматизированная концепция контролирования и учёта электроэнергии;
МВВ – Механическое вторичное включение;
ВЛ – воздушная линия;
ВН – верхнее напряжение;
ЗРУ – закрытые распределительные устройства;
ЗУ - заземляющее устройство;
КЗ – короткое замыкание;
КПД – коэффициент полезного действия;
КРУН – комплектные распределительные устройства наружной установки;
КРУЭ - комплектные распределительные с изоляцией  элегазовой 
КСО – камера сборная обслуживания; одностороннего 
КРУ – комплектные распределительные устройство;
ЛЭП – линия электропередачи;
НН – нижнее напряжение;
ОРУ – открытые распределительные устройства;
ПК – персональный компьютер;
ППР – планово-профилактический ремонт;
ПС – подстанция;
ПУМ - прямой удар молнии;
ПУЭ – правила устройства электроустановок;
РЗА – релейная защита и автоматика;
РПН – регулирование под нагрузкой напряжения;
РУ – устройство распределительное;
СНиП – строительные нормы и правила;
ТН - трансформатор напряжения;
ТП - трансформаторная подстанция;
ТЭЦ – теплоэлектроцентраль;
УРОВ - Устройство резервирования отказа выключателя.
      
      
      
Введение
      
      Электрическая энергия является наиболее удобным и дешевым видом энергии. Широкое распространение электрической энергии обусловлено относительной легкостью ее получения, преобразования и возможностью ее передачи на большие расстояния. Огромную роль в системах электроснабжения играют электроустановки электрические подстанции -, предназначенные для распределения и преобразования  электроэнергии.
      Электрическая подстанция - часть системы передачи и распределения электрической энергии, в которой происходит повышение или понижение значения электрического напряжения с использованием трансформаторов. Различают два вида электрической подстанции: распределительная и трансформаторная. Распределительная подстанция работает на одном напряжении и служит узлом для потребителей других подстанций. На трансформаторной используются трансформаторы для повышения или понижения напряжения. Чаще всего встречаются совмещенные подстанции. Уровень развития энергетики и электрификации, как известно, в наиболее обобщенном виде отражает технико-экономический потенциал любой страны.
      Электрификация играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства Казахстана. Является стержнем строительства экономики нашего общества. Развитие многих отраслей промышленности базируется на современных технологиях, широко использующих электрическую энергию. В связи с этим возросли требования к надежности работы подстанций, к качеству электрической энергии, к ее экономному и рациональному расходованию. Успех работы энергетиков во многом будет определяться повышением культуры проектирования и эксплуатации, ростом знаний теории и передовой практики.
      Энергетической системой называется электрических и тепловых сетей соединенных между собой и связанных, совокупность электростанций, общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и теплоты.
      Электроэнергетической системой называется электрическая часть энергосистемы от нее приемники электрической энергии и питающиеся, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.
      Для передачи больших мощностей на далекие расстояния сооружают линии электропередачи (ЛЭП).
      Подстанции сооружаются для преобразования электроэнергии в целях ее использования или дальнейшей передачи. Они являются неотъемлемыми элементами электрических сетей, определяющими их структуру и свойства. В то же время размещение подстанций, их схема и мощность зависят от сетей, для питания которых они предназначены.
      КРУ - такое оборудование которого распределительное устройство, располагается в полностью или частично закрытых металлических шкафах. Каждый шкаф называется ячейкой КРУ. Комплектные распределительные устройства могут использоваться как так и для наружной для внутренней, установки (в этом случае их называют КРУН). КРУ широко применяются в тех случаях необходимо компактное размещение распределительного, где устройства. В частности, КРУ применяют на питания объектов промышленности электрических станциях, городских подстанциях,.
      Если основное заполненную элегазом, то РУ сокращённо обозначают КРУЭ оборудование КРУ заключено в оболочку.
      КРУ, у которого все аппараты размещены в одном отсеке, называется камерой сборной одностороннего обслуживания (КСО). Как правило, КСО действительно одностороннего обслуживания, чаще всего имеет открытые сборные шины, задняя стенка отсутствует.
      В данной дипломной работе будет рассмотрена реконструкция распределительных устройств (РУ) подстанции села Николаевка, которая обусловлена необходимостью модернизации и замены устаревшего электрооборудования и автоматики.
      Подстанция 110/35/10 кВ «Николаевка» является понизительной трансформаторной подстанцией, имеющая в своем оснащении комплектные распределительные устройства КРУН - 10 кВ, ячейки типа К-47, в количестве 21 штук. Данные ячейки укомплектованы масляными выключателями 10 кВ ВМПП – 10, имеющие номинальный ток 630 А.
      Планируются установить 8 ячеек КРУ Unigear типа ZS1 ввиду физического и морального износа имеющихся. Для автоматизации, контроля и учёта дальнейшего электроэнергии и мощности с учётом сложившейся системы и необходимостью её развития на подстанции 110/35/10 Николаевка возможна установка счетчиков АЛЬФА.
      Замена устаревших вентильных разрядников, на ограничители перенапряжения нового поколения, также замена ОД и КЗ 110 кВ на колонковые элегазовые выключатели типа LTB-145 D1/B 110 кВ с пружинными приводом. 
      «Ретрофитинг» – ставший в последнее время популярным термин, подразумевающий комплекс организационных и технических мер по восстановлению работоспособности и надежности физически и морально изношенных электроустановок за счет замены устаревших основных элементов электрооборудования на современные без увеличения мощности подстанций. Производится в период ППР - планово-профилактического ремонта.
      В результате ретрофитинга, как правило, электроустановки приобретают ряд новых, полезных для эксплуатационников свойств. При этом экономятся инвестиционные средства, т.к. производится замена не всего оборудования, а только его элементов. После модернизации снижаются эксплуатационные трудозатраты, что существенно при недостатке электротехнического персонала.
      «Ретрофитинг» - то чего не коснулся кризис. Аналогично апгрейду компьютера или регулировке двигателя, ретрофитинг позволяет повысить объем полезной электрической мощности, применяя те или иные энергосберегающие устройства и технологии. Для получения максимального и быстрого эффекта повышения КПД подстанций рассматриваются два наиболее реальных пути:
      * полная замена оборудования, при которой придется пойти на остановку или регулярную остановку предприятий. Этот путь подразумевает значительные затраты, поскольку замене подлежит все, кроме зданий подстанции и корпусов распределительных устройств;
      * ретрофитинг - модернизация части оборудования, при которой одновременно перенастраиваются цепи управления. Этот способ позволяет не отключать потребителя от сети, будь то промышленный или гражданский объекты. Более того, общие затраты на ретрофитинг составляют 60% от затрат, которые бы понадобились на замену всего оборудования подстанции.
      Наиболее распространенными элементами процесса ретрофитинга сейчас являются замены масляных выключателей. Вместо них ставятся элегазовые или вакуумные выключатели.
      Большинство ныне действующих промышленных предприятий создавалось в пятидесятые и шестидесятые годы прошлого века, распределительные устройства среднего напряжения строились с использованием шкафов КСО, КРУ-10, К-III и т.п., а также КРУН различных исполнений. Оптимальными для того времени считались маломасляные выключатели ВМП, ВМПП, ВМПЭ с самыми разными приводами и схемами РЗА. За 35-50 лет эксплуатации эти электроустановки, вне сомнений, получили предельный износ. Растет аварийность с перерывами в электроснабжении потребителей. К сожалению, экономическое состояние некоторых предприятий резко снижает возможности обновления парка электрооборудования.
      На современном уровне развития электроаппаратостроения оптимальными являются элегазовые и вакуумные выключатели, а масляные выключатели дешевле, но они уже стал архаизмом из-за ограниченных технических возможностей и необходимости как-то утилизировать отходы масла. Кроме того, масляные выключатели могут взрываться, а вероятность взрыва элегазового аппарата полностью исключена. Они пожара и взрывобезопасны.
      
      
      
1 Нормативные требования ПУЭ при реконструкции РУ
      
      Распределительным устройством называется электроустановка, служащая для приема и распределения коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины электроэнергии и содержащая, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы.
      Открытым распределительным устройством (ОРУ) называется РУ, все или основное оборудование которого расположено на открытом воздухе.
      Закрытым распределительным устройством (ЗРУ) называется РУ, которого оборудование расположено в здании.
      Комплектным распределительным устройством называется РУ, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.
      Комплектное распределительное устройство, предназначенное для внутренней установки, сокращенно обозначается КРУ. Комплектное распределительное устройство, для наружной установки предназначенное, сокращенно КРУН обозначается. 
      Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии других преобразователей энергии и состоящая из трансформаторов или, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных сооружений.
      В зависимости от преобладания той или иной функции подстанций они называются преобразовательными или трансформаторными. 
      Электрооборудование, изоляторы, токоведущие части, ограждения, крепления, несущие конструкции, изоляционные и другие расстояния должны быть выбраны и установлены таким образом, чтобы:
      * вызываемые нормальными условиями работы электроустановки усилия, нагрев, электрическая дуга или другие сопутствующие ее работе явления (искрение, выброс газов и т.п.) не могли привести к повреждению оборудования и возникновению КЗ или замыкания на землю, а также причинить вред обслуживающему персоналу;
      * при нарушении нормальных условий работы электроустановки была обеспечена необходимая локализация повреждений, обусловленных действием КЗ;
      * при снятом напряжении с какой-либо цепи относящиеся к ней аппараты, токоведущие части и конструкции могли подвергаться безопасному осмотру, замене и ремонтам без нарушения нормальной работы соседних цепей;
      * была обеспечена возможность удобного транспортирования оборудования.
      Конструкции, на которых установлено и закреплено электрооборудование, должны выдерживать нагрузки и воздействия от оборудования, ветра, гололеда веса, а также возникающие при КЗ.
      Строительные конструкции, находящиеся вблизи токоведущих частей и доступные для прикосновения персонала, воздействия электрического тока до температуры 50°С и выше не должны нагреваться от; недоступные для прикосновения - до 70°С и выше.
      Конструкции могут не проверяться на нагрев, если по находящимся вблизи них токоведущим частям проходит переменный ток 1000 А и менее.
      Во всех цепях РУ должна быть предусмотрена установка разъединяющих устройств с видимым разрывом, обеспечивающих возможность отсоединения всех аппаратов (выключателей, отделителей, предохранителей, трансформаторов тока, трансформаторов напряжения и т.п.) сборных шин каждой цепи от а также от других источников напряжения.
      Указанное требование не распространяется на РУ в исполнении КРУЭ, шкафы КРУ и КРУН выдвижными блоками с выкатными тележками или выключателей, не требующие технического обслуживания в течение всего срока эксплуатации шкафы КРУ с заполненными элегазом герметичными высоковольтными отсеками, высокочастотные заградители и конденсаторы связи, трансформаторы напряжения, устанавливаемые на отходящих линиях, разрядники и ограничители перенапряжений, устанавливаемые на выводах трансформаторов и на отходящих  линиях, а также на силовые трансформаторы с кабельными вводами.
      В отдельных обоснованных случаях допускается установка выключателей 35 - 110 кВ без аппаратов, создающих видимый разрыв (без разъединителей). При этом конструкция выключателя должна обеспечивать надежную механическую механизмом срабатывания включателя связь между указателем положения. Для создания видимого разрыва в этом случае необходимо отсоединять шлейфы ошиновки со стороны возможной подачи напряжения.
      Выключатель или надежно работающий указатель положения его привод должен иметь хорошо видимый и («включено», «отключено»). Применение сигнальных ламп в качестве единственных указателей положения выключателя не допускается. Если выключатель его привод отделен стеной от выключателя не имеет открытых контактов и, то указатель должен быть и на выключателе, и на приводе.
      Ошиновка РУ и подстанций должна выполняться, из алюминиевых, как правило, сталеалюминевых полос, труб и шин из профилей алюминия и стальных проводов, и алюминиевых сплавов электротехнического назначения.
      Обозначение фаз электрооборудования ошиновки РУ  и подстанций должно выполняться в соответствии с требованиями, при переменном трехфазном токе:
      * шина фазы А - цветом желтым;
      * шина фазы В - зеленым;
      * шина фазы С - красным;
      * шина нулевая рабочая - голубым;
      * шина нулевой защитной, - продольными полосами желтого и зеленого цветов.
      Распределительные устройства 3 кВ и выше должны быть оборудованы оперативной блокировкой, исключающей возможность:
      * включения выключателей, разъединителей и отделителей на заземляющие ножи и короткозамыкатели;
      * включения заземляющих ошиновку на ножей, не отделенную разъединителями от ошиновки, находящейся под напряжением;
      * отключения и разъединителями тока нагрузки и включения отделителями, если это не предусмотрено конструкцией аппарата.
      * на заземляющих ножах линейных разъединителей со стороны линии допускается устанавливать только механическую блокировку с приводом разъединителя и приспособление для запирания заземляющих ножей замками в отключенном положении.
      Для РУ с простыми схемами электрических соединений рекомендуется применять механическую (ключевую) оперативную блокировку, а во всех остальных случаях - электромагнитную. Приводы разъединителей для посторонних лиц, доступные должны иметь приспособления для запирания их замками в отключенном и включенном положениях.
      В малогабаритных КРУ с аппаратами, выполняющие одновременно функции разъединителя и заземлителя, заземление отходящих фидеров и вводных ячеек может предусматриваться при помощи перевода данных аппаратов в заземляющее положение и включения силовых выключателей. При этом должна предусматриваться блокировка против ошибочного снятия заземления.
      Заземляющие ножи должны окрашены в черный цвет быть. Рукоятки приводов заземляющих ножей должны быть окрашены в красный цвет, а рукоятки других приводов - в цвета оборудования.
      В местах, в которых стационарные заземляющие ножи не могут быть применены, на токоведущих и заземляющих шинах должны быть подготовлены контактные поверхности для присоединения переносных заземляющих проводников.
      При наличии трансформаторов напряжения заземление сборных шин должно осуществляться, как правило, заземляющими ножами разъединителей трансформаторов напряжения.
      Применение барьеров допускается при входе в камеры выключателей, трансформаторов и других аппаратов для осмотра камер при наличии напряжения на токоведущих частях. Барьеры должны устанавливаться на высоте 1,2 м и быть съемными. При высоте пола камер над уровнем земли более 0,3 м необходимо оставить между дверью и барьером расстояние не менее 0,5 м или предусмотреть площадку перед дверью для осмотра.
      В случае, когда деформации проводов (шин), обусловленные изменениями температуры, вибрацией и т. п., исключающие возникновение таких напряжений (компенсаторы, ослабленное тяжение и т. п.).могут вызывать опасные механические напряжения в проводах или изоляторах, следует предусматривать меры.
      Распределительные устройства и подстанции должны быть оборудованы электрическим освещением. Осветительная арматура должна быть установлена таким образом, чтобы было обеспечено ее безопасное обслуживание.
      Распределительное устройство и подстанции должны быть обеспечены телефонной связью в соответствии с принятой системой обслуживания.
      Размещение РУ и подстанций, генеральный план и инженерная защита их от затопления, оползней, лавин и т. п подготовка территории, и. должны быть выполнены в соответствии с требованиями СНиПа Казахстана.
      Заборы могут быть сплошными, решетчатыми или сетчатыми.
      Металлические конструкции ОРУ подстанций и ЗРУ,  а также железобетонных конструкций и подземные части металлических должны быть защищены от коррозии.
      Выбор проводов, приборов и конструкций, шин, аппаратов должен производиться как по нормальным условиям работы (соответствие рабочему напряжению и току, классу точности и т. п.), так и по условиям работы при КЗ (термические и динамические воздействия, коммутационная способность).
      Распределительные устройства должны иметь четкие указывающие назначение отдельных цепей надписи, и панелей.
      Надписи должны выполняться на лицевой стороне устройства, а при обслуживании с двух сторон - также на задней стороне устройства.
      В РУ должна обеспечена возможность быть установки переносных защитных заземлений.
      Корпуса панелей должны быть выполнены из несгораемых материалов других частей устройств а конструкции кожухов и из несгораемых или трудно сгораемых материалов. Это требование не распространяется им подобные пульты на диспетчерские и управления.
      Распределительные устройства должны быть выполнены так, возникающие при действии аппаратов, чтобы вибрации, а также от сотрясений, вызванных внешними воздействиями, не нарушали контактных соединений и не вызывали разрегулировки приборов и аппаратов [1].

      
2 Вид предмета
      
      Подстанция 110/35/10 кВ «Николаевка» была введена в эксплуатацию в 1975 году, подключена к энергосистеме путем сооружения воздушных линий 110 кВ. Предназначалась для питания сельскохозяйственных потребителей села Николаевка и Каратал. Напряжение на ввода трансформаторов подается по ВЛ-110 кВ от подстанция Сибирь.
      Подстанция состоит в основном из оборудования выпуска 70-х годов. На подстанции установлены: 2 трансформатора 1Т - ТМТН 6,3 МВА, силовой трехфазный трехобмоточный трансформатор с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла, с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) предназначенный для работы в электрических сетях общего назначения, 2Т - ТДТН 10 МВА, силовой масляный трехфазный трех обмоточный трансформатор, предназначенный для передачи электроэнергии и распределения потребителям.
      Регулирование напряжения на шинах 10 кВ подстанции осуществляется с помощью устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) трансформаторов 1Т, 2Т дистанционно. В цепи линий установлены аппараты, необходимые для отключений линий и эксплуатационных включений, для их отключений при чрезмерных перегрузках и коротких замыканиях, а также для отсоединения аппаратов линий или от сети при их сборных шин ремонтах. Силовые выключатели рассчитаны на отключение и токов короткого замыкания рабочих токов.
      Настороне 35кВ установлены масляные выключатели С-35, номинальный ток 630 А. На стороне 10 кВ установлены масляные выключатели ВК-10, номинальный ток 630 А.  Разъединители применяются для снятия напряжения с цепи при отключенной нагрузке. Для предупреждения аварий между силовыми выключателями и разъединителями данной цепи предусматривается механическая и электромагнитная блокировка, не допускающая включенном выключателе при отключение разъединителя. На стороне 110кВ установлены разъединители: РНДЗ-2-110/600 и РНДЗ-2-110/600. На стороне 35кВ установлены разъединители: РНДЗ-1-35/1000 и РНДЗ-2-35/1000. 
      В результате электромагнитных процессов, связанных с резким изменением режима работы электрических сетей внутри электроустановки, или внешних воздействий, молний, например, возникают перенапряжения. Для защиты от перенапряжений на стороне 110 кВ применяют разрядники РВС -110, на стороне 35 кВ – РВС-35, на стороне 10 кВ – РВ0-10 . Для обеспечения измерения токов и напряжений применяют трансформаторы тока ТВЛМ-10 в электроустановках высокого напряжения и трансформаторы напряжения НТМИ-10.
      Схема КРУ-10 кВ представлена типом ячеек К-47, в количестве 21 штук, произведенные на заводе изготовители «Куйбышевский». В целях ограничения применяется токов короткого замыкания и раздельная работа секций. В схеме устройством автоматического включения резерва (АВР) предусмотрен секционный выключатель с. Надежность схемы на стороне напряжения 10кВ повышается за счет применения шкафов КРУ-10 кВ, позволяющих производить быструю замену выкатной части ячейки для ремонта выключателя. Для питания собственных нужд установлены два трансформатора ТМ-40 и ТМ-25, присоединенные к секциям 10кВ.
      Распределение электроэнергии от подстанции осуществляется: 10 кВ - воздушными и кабельными ЛЭП.
      За время эксплуатации всё электротехническое оборудование практически выработало свой ресурс, целью которого является замена устаревшего оборудования и автоматики, поэтому необходима реконструкция действующей подстанции.
      К существующему КРУ-10кВ подстанции Николаевка подключены линии электропередачи, одни из которых обеспечивают ответственных электроснабжение потребителей. Указанные особенности присоединений КРУ- 10 кВ определяют расчётные условия, в которых должна производиться реконструкция действующей подстанции.
      В основу приведённого ниже варианта реконструкции КРУ-10кВ заложены следующие принципы:
      * максимальное сохранение в работе всех присоединений;
      * обеспечение выдачи всей установленной мощности;
      * сохранение связи между ОРУ-110 и КРУ-10 кВ подстанции;
      * минимальное количество временных перемычек;
      * исключение использования ячеек межсекционного выключателя для временного подключения присоединений.
      
      
3 Электрические нагрузки потребителей
      
      3.1 Нагрузка по фидерам
      
      Электрические нагрузки являются исходными данными для решения сложного комплекса технических и экономических задач. Определение электрических нагрузок составляет первый этап проектирования любой системы электроснабжения и проверки токоведущих элементов (шин, кабелей, проводов) производится с целью выбора и, 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 её технико-экономические показатели и всех элементов системы электроснабжения [2].
      Баланс мощности электрических нагрузок ПС приведён таблице 3.1.
      
      Таблица3.1
      Электрические нагрузки потребителей ПС
Наименование потребителей
Зимой в (А)
Летом в (А)
cos ?
10 кВ
Лесхоз
Николаевка
Каратал
Телецентр
16
10
1
4
18
6
1
2
0,95
0,95
0,92
0,95
35 кВ
Алматинская (35кВ)
Тройцкая (35кВ)
1
1
1
1
0,95
0,95
      
      Мощность трансформаторов подстанции определяется электропотреблением потребителей 10кВ. Часовые потребления нагрузок сведены в таблицу 3.2.
      
Таблица 3.2
      Часовые потребления нагрузок НН
Время
      S, МВА
      2:00
      3:00
      4:00
      5:00
      6:00
      7:00
      8:00
      9:00
      10:00
      11:00
      12:00
      13:00
      14:00
      15:00
      16:00
      17:00
      18:00
      19:00
      20:00
      21:00
      22:00
      23:00
      0:00
      1:00
      2,5
      2
      2
      1,5
      1,5
      2,5
      3
      3,9
      3,9
      3,9
      3,9
      3,9
      3,9
      3,9
      3,9
      3,9
      3,9
      3
      3
      3
      3
      3
      3
      3
      
      Таблица 3.3
      Нагрузка по фидерам НН
Фидер
12.02.2011 г. Нагрузка в Амперах
13.04.2011г.
Нагрузка в Амперах
16.06.2011 г.
Нагрузка в Амперах
6
0
0
0
8
16
16
18
9
0
0
0
10
0
0
0
11
0
0
0
14
10
8
8
15
1
1
1
16
4
4
4
      
      
      Находим полную среднеквадратичную мощность  из графика нагрузки подстанции по формуле:
      
      .	                                             (3.1)
      
Номинальная мощность трансформаторов определяется по условию [2]:

      ,                                                                                          (3.2)
      
      где	n - число трансформаторов на подстанции (n=2),
    0,7 - нормируемый коэффициент загрузки.
      
       МВА.
      
      С перспективой развития сельской промышленности оставляем существующие трансформаторы мощностью 1Т -6,3МВА, 2Т - 10МВА.
      Определяем коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме:
      
      ;                                                                                                   (3.3)
      ;
      .
      
      Следовательно, в нормальном режиме трансформаторы перегрузок не испытывают, работают с маленьким коэффициентом загрузки, но менять трансформаторы не выгодно, следовательно оставляем такие.
      Определим коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме, т.е. когда один трансформатор отключен:
      
      ;                                                                                                (3.4)
      ;
      .
      
      Коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме не превышает установленной нормы 1,5. Следовательно, трансформаторы мощностью 6,3 и 10 МВА каждый удовлетворяют требуемым условиям.
      Параметры трансформатора сведены в таблицу 3.4.
      
      Таблица 3.4
      Параметры трансформаторов
Тип трансформатора
ТМТН-6300 кВА
ТДТН-10000 кВА
Sном, МВА
6,3
10
Uвн, кВ
115
121
Uсн, кВ
38,5
38,5
Uнн, кВ
11
11
?Pхх, кВт
12,5
17
?Pк, кВт
52
76
Uвн-сн, %
10,5
10,5
Uвн-нн, %
17
17,5
Uсн-нн, %
6
6,5
Iк, %
1,1
1,0
Кол. трансформаторов
1
1
      
      
      3.2 Установление издержек электричества в трансформаторах
      Потери электроэнергии в двухобмоточном трансформаторе, МВтч:
      
      ,                                                                         (3.5)
      
где - нагрузочные потери активной мощности в трансформаторе, МВтч;
           - время максимальных потерь, ч;
            - номинальные потери холостого хода трансформатора, МВт;
Т - время работы трансформатора, ч (при работе круглый год принимается Т=8760 ч).
           
      Нагрузочные потери активной мощности в трансформаторе, МВт:
      
      ,                                                                            (3.6)
      
где - фактическая мощность, протекающая по трансформатору, МВА;
- номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, кВ;
           - активное сопротивление трансформатора, Ом.
          
      Активное сопротивление трансформатора, Ом:
      
      ,                                                                                          (3.7)
      
      где - номинальные потери КЗ трансформатора, МВт;
          - номинальная мощность трансформатора, МВА.
      
      .
      
      Время максимальных потерь, ч:
      
      ,                                                                           (3.8)
      
      где	- число часов использования максимума, ч в год.
      
      Число часов использования максимума, ч в год:
      
      ,                                                                (3.9)
      
где	- значения мощностей за соответствующие периоды времени ;
            - максимальное значение мощности за сутки.
            
      Расчет для первого и второго трансформатора сводится в таблицу 3.5.
      
      Таблица 3.5
      Потери в трансформаторах
Тип трансф. 
Число трансф.
?, ч
?PX, МВт
?PК, МВт
Т, ч
Sрасч, МВА
Sном, МВА
?Э, МВт?ч
ТМТН
-6,3МВА
1
6378
0,0125
0,052
8760
2,6
6,3
117
ТДТН-10МВА
1
6378
0,017
0,076
8760
2,6
10
165
      
      Непрерывность процесса распределения электроэнергии потребителям и передачи на подстанции обеспечивается потребителями собственных нужд. В качестве источников энергии для них используется понижающий трансформатор ТМ-63/10.
      На ПС «Николаевка» установлено два трансформатора собственных нужд ТМ-25 и ТМ-40, трансформаторы собственных нужд в замене не нуждаются.
      
4 Расчет токов короткого замыкания
      
      4.1 Ключевые утверждения
      
      Короткое замыкание - электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, конструкцией устройства не предусмотренное и нарушающее его нормальную работу.
      Короткое замыкание может возникать в приследствие механического соприкосновения элементов нарушении изоляции токоведущих элементов или, работающих без изоляции. Также коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания. Это замыкание, при  котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, превышая наибольший,резко возрастают допустимый ток продолжительного режима.
      В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий:
      * (замыкание фазы на землю) - K(1) однофазное; 
      * (замыкание двух фаз между собой) - K(2)двухфазное;
      * (2 фазы между собой и на землю) - K(1,1);двухфазное на землю 
      * (3 фазы между собой) - K(3) трёхфазное. 
      При коротком замыкании резко возрастает сила тока протекающего в цепи, или термическому повреждению обычно что приводит к механическому устройства. В месте короткого замыкания может возникнуть электрическая дуга. Все это нередко становится причиной пожаров.
      Короткое замыкание в одном из элементов энергетической системы способно нарушить её функционирование в целом - при коротких замыканиях нарушающая нормальное электроснабжение в трёхфазных сетях возникает асимметрия напряжений, у других потребителей может снизиться питающее напряжение,. В больших энергосетях короткое замыкание может вызывать тяжёлые системные аварии.
      В случае повреждения проводов воздушных линий замыкании их на землю электропередачи и, в окружающем пространстве может возникнуть сильное электромагнитное поле, способное навести в близко расположенном оборудовании ЭДС, опасную для аппаратуры и работающих с ней людей.
      Рядом с местом аварии происходит растекание потенциала шаговое напряжение может достигнуть опасного по поверхности земли, для человека значения.
      Для защиты от короткого замыкания принимают специальные меры ограничивающие ток короткого замыкания:
      * устанавливают токоограничивающие электрические реакторы;
      * применяют распараллеливание электрических цепей, то есть отключение секционных и шина соединительных выключателей;
      * расщепленной обмоткой низкого напряжения с используют понижающие трансформаторы;
      * быстродействующее коммутационные аппараты с используют отключающее оборудование - функцией ограничения тока короткого замыкания то есть плавкие предохранители, автоматические выключатели;
      * применяют устройства релейной защиты для отключения поврежденных участков цепи.
      В практике проектирования и эксплуатации современных подстанций, сетей и систем расчеты токов короткого замыкания необходимы для выбора и проверки аппаратуры и элементов электрических  установок (шины, изоляторы, коммутационная аппаратура и т.п.), для проектирования, настройки и регулировки схем релейной защиты элементов электрической установки от аварийных токов, для выбора средств и методов ограничения аварийных токов.
      При расчете токов КЗ аналитическим методом следует по исходной расчетной схеме составить соответствующую схему замещения. Расчетная схема, как правило, включает в себя все элементы электроустановки (в частности подстанции) и примыкающей части энергосистемы.
      Расчетная точка КЗ находится непосредственно с одной или с другой стороны от рассматриваемого элемента электроустановки в зависимости от того, когда для него создаются наиболее тяжелые условия в режиме КЗ (рисунок 4.1).
      
      Рисунок 4.1. Исходная схема подключения ПС 110/35/10 кВ «Николаевка» к энергосистеме
      
      Составляется исходная эквивалентная схема замещения прямой последовательности рисунок 4.1.
      
      
      Рисунок 4.2. Схема замещения для расчета токов КЗ
      
      Расчеты проводятся с использованием системы именованных единиц и с учетом фактического коэффициента трансформации силового трансформатора в максимальном и минимальном режимах сети. Также, учитываются допущения, допускаемые «Руководящими указаниями по расчету токов короткого замыкания» [3]:
      * ток намагничивания трансформаторов не учитывать;
      * элементов исходной расчетной схемы не учитывать влияние активных сопротивлений различ.......................