Введение

Электроэнергетика — отрасль энергетики, включающая в себя производство, передачу и сбыт электроэнергии. Электроэнергетика является наиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электрической энергии является практическая одновременность её генерирования и потребления, так как электрический ток распространяется по сетям со скоростью, близкой к скорости света.

Электроэнергетическая отрасль Псковской области представлена крупным генерирующим объектом (ОАО "ОГК-2" - Псковская ГРЭС мощностью 430 МВт), двумя небольшими ГЭС общей мощностью 3 МВт и высокоавтоматизированным комплексом объектов электросетевого хозяйства, объединенных единым технологическим циклом и централизованным оперативно-диспетчерским управлением.      Электроснабжение Псковской области осуществляется от сетей и подстанций филиала ОАО "МРСК Северо-запада" "Псковэнерго". Основными центрами питания сети 110 кВ являются опорные ПС 330/110 кВ N 53 "Псков", N 102 "Великорецкая", N 131 "Новосокольники", принадлежащие филиалу ОАО "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" Новгородского предприятия магистральных и электрических сетей".      Условия работы ВЛ 330 кВ характеризуются достаточной пропускной способностью и надежностью.      На территории области в р.п. Дедовичи находится Псковская ГРЭС (установленная мощность 430 МВт, генераторное напряжение 15 кВ, ОРУ 330/110 кВ), объект федерального уровня, которая осуществляет производство и выдачу электроэнергии в ОЭС Северо-запада. На реках области имеются малые гидроэлектростанции (ГЭС) Шильская, Максютинская мощностью по 1,52 МВт и несколько ГЭС до 1 МВт: Порховская, Поддубская, Рубиловская и Копылковская с разной формой собственности.      Филиал ОАО "МРСК Северо-Запада" "Псковэнерго" на напряжении 110 кВ связано ЛЭП по линиям Сланцевская-5, Плюсская-2 с ОАО "Ленэнерго", Светлая-2 и Холмская-1 - с филиалом ОАО "МРСК Северо-Запада" "Новгородэнерго", по линиям Нелидовская-2 - с филиалом ОАО "МРСК Центра" "Тверьэнерго", на напряжении 35 кВ - по линии Заплюсская-1 - с ОАО "Ленэнерго".      На территории области расположены 170 подстанций напряжением 35-110 кВ. Установленная мощность трансформаторов на подстанциях 110-35 кВ составляет 1983,4 МВА.

Протяженность воздушных линий 110 кВ составляет 2160,8 км, 35 кВ - 1664,0 км, воздушных и кабельных линий 10(6) кВ - 23111,1 км, 0,4 кВ - 16426,7 км.      Полезный отпуск электроэнергии потребителям Псковской области в 2010 г. составил 1674240 тыс. кВтч, максимум потребления Псковской энергосистемы-429МВт.      В настоящее время в сетях филиала "Псковэнерго" эксплуатируется свыше нормативного срока: 82% ПС 35-110 кВ; 25% ВЛ 35-110 кВ; 56 % ТП10(6)/0,4 кВ; 59% ВЛ 10-0,4 кВ; 60% КЛ 10-0,4 кВ.      Общий физический износ электросетевого оборудования "Псковэнерго" составляет 62%.      Прогнозируемый износ электросетевого оборудования на период реализации Схемы и программы ориентировочно составит 47%.

Схемой и программой развития электроэнергетики Псковский области на 2012-2016 годы определены следующие основные целевые ориентиры долгосрочной политики в электроэнергетике: - надежное снабжение объектов экономики и населения области электрической энергией; - повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики; - повышение энергетической безопасности Псковской области; - обеспечение технической и экономической доступности энергоресурсов для устойчивого экономического роста; - нейтрализация инфляционных последствий повышения тарифов на энергоносители; - снижение вредного воздействия на окружающую среду; - повышение конкурентоспособности Псковской области.      Учитывая длительность реализации инвестиционных проектов в электроэнергетике, динамично развивающийся спрос на электрическую энергию необходимо конкретизировать приоритеты и параметры развития электроэнергетической отрасли, обосновав на долгосрочный период рациональную, экономически эффективную структуру размещения объектов электроэнергетики.      Целью Схемы и программы является обеспечение надежного и эффективного энергоснабжения потребителей и полноценного удовлетворения потребностей экономики области в электрической энергии.      Главной задачей Схемы и программы является формирование на основе существующего потенциала и установленных приоритетов развития отрасли надежной, экономически эффективной и рациональной структуры генерирующих мощностей и электросетевых объектов и создание условий для предотвращения наиболее эффективным способом прогнозируемых дефицитов электрической энергии и мощности.      В Схеме и программе по объектно представлены электрические подстанции и линии только уровня 110 кВ и выше.      Схема и программа будет ориентировать компании разных форм собственности и органы исполнительной власти области на создание таких условий, которые обеспечивали бы рациональное использование всех энергетических ресурсов области.

1 Материалы исходных данных

Модернизируемая подстанция № 286 «Недомерки» напряжением110/10 кВ расположена в Псковской области. Относится к Восточным электрическим сетям. Район по гололеду третий, толщина стенки гололеда 20 мм.

Относится к третьему району по скоростному напору ветра. Подстанция №286 – проходная, с двумя трансформаторами типа ТМН – 6,3 мощностью 6,3 МВ∙А. Энергия к подстанции подается по ЛЭП 110 кВ от ПС – 110 кВ №173 Насва. ЛЭП выполнена проводом АС – 120 длиной 13,1 км. Подстанция предназначена для сельскохозяйственных и промышленных потребителей смешанного типа.

Трансформаторная подстанция состоит из следующих основных частей: ОРУ 110 кВ; силовых трансформаторов; РУ 10кВ, состоящих из шкафов наружной установки КРН – Н – 10, а также комплекта устройств высокочастотной связи и телемеханики.

Источником энергоснабжения является государственная энергосистема. Мощность короткого замыкания на шинах 110 кВ составляет 350 МВ∙А. РУ 10 кВ выполнено с одинарной секционной системой сборных шин. РУ 10 кВ состоит из: 16 шкафов, двух трансформаторов напряжения, двух трансформаторов собственных нужд. ОРУ 110 кВ укомплектована разъединителями, отделителями. Ошиновка ОРУ выполнена таким же проводом, как и линия (АС – 120). Для подключения КИП и релейной защиты предусмотрены трансформаторы напряжения. Измерительные трансформаторы тока встроены в силовые вводы.

Молниезащита подстанции совмещается с приемным порталом. Для высокочастотной связи предусмотрены конденсаторы связи и заградители.

Для защиты подстанции от набегающих волн перенапряжения предусмотрены вентильные разрядники.

В задачу модернизации входит замена масляных выключателей старого поколения на элегазовые.

Техническая характеристика силового трансформатора приведена в таблице 1.1

Таблица 1.1

Тип трансформатора	Номинальное напряжение, кВ		Потери, кВт		Напряжение короткого замыкания, %	Ток холостого хода,%
ТМН – 6300/110	ВН	НН	Холостого хода	Короткого замыкания	10,5	1
	115	11;16,5	10	44

РУ-10 комплектная, типа КРУМ-10 серии KPH-III-10 Характеристика шкафа приведена в таблице 1.2

Таблица 1.2

Наименование показателя	Значение показателя
1	2
Номинальный ток первичных цепей, А	630
Номинальный ток сборных шин, А	630
Номинальный ток отключения выключателя	20
Номинальный ток динамической стойкости первичных цепей, кА	52
Тип масляного выключателя и привода	ВМГ-10 с приводом ПП-67К
Наличие выкатных элементов	Без выкатных элементов
Исполнение линейных выводов 10 кВ	Шкафы имеют воздушные и
	кабельные выводы
Условия обслуживания	Двустороннее обслуживание
Способ защиты от воздействия окружающей среды	Использование КРУН брызгозащищенное
Габаритные размеры шкафа, мм:
высота	2800
глубина	1600
ширина	1000
Масса шкафов, кг: отходящей линии	1170
ввода	1109
трансформатора напряжения	850
трансформатора собственных нужд	1125
секционного разъединителя	650
секционного выключателя	950
Допустимое тяжение проводов, подключаемых к шкафам, Н	Не более 1000 на фазу

Схема электрических соединений ОРУ-110кВ приведена на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 Схема электрических соединений ОРУ-110кВ

В задачу модернизации входит замена масляных выключателей старого поколения на элегазовые.

2 Выбор мощности силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы, установленные на подстанциях , предназначены для преобразования электроэнергии с одного на другое напряжение. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12 – 15% ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20 – 25% меньше, чем в группах из трех однофазных трансформаторов такой же мощности.

Определение мощности силового трансформатора:

S_p.max=√3 ∙ I_{p. max}·U_2н (2.1)

где S_p.max - расчетная максимальная мощность; кВ∙А

I_p.max - расчетный максимальный ток; А

U_2н - вторичное номинальное напряжение

Существенная замеренная нагрузка на подстанции составляет 8598,1кВ А в том числе по ВЛ-10кВ. Измерим ток на линии:

Л1-85А S_р.mах(Л 1 )=85∙1,73 ∙ 10=1470,5 кВ∙А

Л2-81А S_р.mах (Л2)=81∙1,73∙10=1401,3 кВ∙А

ЛЗ-89А S_р.mах (ЛЗ)=89∙1,73∙10=1539,7 кВ∙А

Л4-88А S_р.mах х(Л4)=88∙1,73∙10=1522,4 кВ∙А

Л5-81А S_р.mах (Л5)=81∙1,73∙10=1401,3 кВ∙А

Л6-73А S_р.mах (Л6)=73∙1,73∙10=1262,9 кВ∙А

Σ1(Л 1... Л6)=497А Σ S_р.mах (Л 1... Л6)=8598,1 кВ∙А

S_р.mах =1,73-503-10=8701,9 кВ∙А

По рассчитанной нагрузке выбираем два силовых трансформатора по условию нормального режима работы. Замеренная нагрузка на подстанции составляет 8598,1 кВ∙А в том числе по ВЛ-10 кВ.

На подстанции установлено два трансформатора одинаковой мощности