МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ ИНФОРМАТИКИ И СВЯЗИ КАФЕДРА «ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА» СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 140211.65 «Электроснабжение»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к дипломному проекту на тему: « Реконструкция ПС 110/10 кВ Сорокино»
	Дипломник Руководитель проекта Консультанты Нормоконтроль		Е.И. Максимов, ст. гр. ЭСз-07-1 В.С. Орлов, ст. преподаватель С.В. Воробьева, д.т.н., профессор О.А. Петрова, ассистент; Г.А. Хмара, ст. преподаватель
ПРОЕКТ ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ В ГЭК
	Зав. кафедрой «Электроэнергетика» «____» _________ 2013г.	А.Л. Портнягин, к.т.н.
Тюмень 2013

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Кафедра «Электроэнергетика»

зав. кафедрой к.т.н., доцент

_____________А.Л. Портнягин

«14» марта 2013 г.

Задание на дипломное проектирование

Студенту группы ЭСз-07-1 Максимов Е.И.

1. Тема проекта утверждена приказом по университету №189/12-а от «14» марта 2013г.

2. Срок сдачи студентом законченного проекта «___» _______ 2013 г.

3. Исходные данные к проекту:

- материалы преддипломной практики;

- материалы, предоставленные предприятием.

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

- технологическая часть;

- расчет электрических нагрузок;

- выбор числа и мощности трансформаторов;

- расчет токов короткого замыкания;

- выбор и проверка высоковольтного оборудования;

- выбор устройств релейной защиты и автоматики;

- безопасность и экологичность проекта;

- расчет экономической эффективности.

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей):

- План подстанции

- Принципиальная схема электроснабжения

- Расчет токов коротких замыканий. Схема замещения.

- Принципиальная схема организации РЗА

- Схема подключения SPAC 810 В

- Схема подключения реклоузера

- Схема безопасной организации работ в электроустановках

- Обоснование экономической эффективности проекта

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

Раздел безопасности жизнедеятельности: безопасность и экологичность проекта: д.т.н., профессор Воробьева С.В.

Экономический раздел: экономический анализ эффективности проекта: ассистент Петрова О.А.

Дата выдачи задания «14» марта 2013 г.

Руководитель___________________________________

(подпись руководителя)

Задание принял к исполнению «14» марта 2013 г.

_________________________ / Е.И. Максимов /

(подпись студента) (расшифровка подписи)

РЕФЕРАТ

Дипломный проект включает в себя пояснительную записку, состоящую из 91 страницы машинописного текста, 6 рисунков, 26 таблиц, и

8 листов графического материала.

В данном дипломном проекте производится разработка реконструкции подстанции «Сорокино» 110/10 кВ, что позволит улучшить качество электроэнергии и надежность электроснабжения данного района.

В работе осуществляется выбор основного электрооборудования, произведены расчеты заявленных нагрузок потребителей, выбор числа и мощности трансформаторов, произведен расчет сечения проводов, расчет токов короткого замыкания, по результатам которых выбраны электрические аппараты.

Рассмотрена релейная защита силовых трансформаторов, отходящих фидеров.

Произведена оценка экологичности и безопасности данного проекта. Рассмотрено обоснование экономической эффективности реконструкции подстанции.

В тексте использованы следующие сокращения:

ПС – подстанция;

ВЛ – воздушная линия;

ЗРУ – закрытое распределительное устройство;

КРУ – комплектное распределительное устройство;

КЗ – короткое замыкание;

ОЗЗ – однофазное замыкание не землю;

МТЗ – максимальная токовая защита;

ТО – токовая отсечка;

МПЗ – микропроцессорное устройство релейной защиты;

ТСН – трансформатор собственных нужд;

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 7

1.1. Потребители электроэнергии и их классификация 9

1.2. Краткая характеристика района 11

1.3. Схема существующего электроснабжения 12

1.4. Необходимость в реконструкции ПС 110/10 кВ «Сорокино» 13

1.5. Электротехнические и конструктивные решения 13

2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 15

2.1. Расчёт электрических нагрузок 15

2.2. Выбор числа и мощности трансформаторов 16

2.3. Анализ схем распределения электрической энергии 18

2.4. Описание реклоузеров 20

2.5. Выбор схемы распределения электрической энергии 21

3. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 22

3.1 Расчёт токов короткого замыкания 22

3.2 Выбор высоковольтных выключателей 29

3.3 Выбор разъединителей 32

3.4 Выбор предохранителей 32

3.5 Выбор ограничителей перенапряжения 33

3.6. Выбор трансформаторов собственных нужд 33

4 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА 35

4.1 Защита и автоматика силовых трансформаторов ПС 110/10 кВ 36

4.2 Защита, управление, автоматика и сигнализация основных присоединений КРУН-10 кВ 37

4.3 Центральная сигнализация 38

4.4 Расчет уставок защит силового трансформатора 39

4.4.1 Дифференциальная защита 40

4.4.2 Максимальная токовая защита 42

4.4.3 Защита от перегрузки 44

4.4.4 Газовая защита 45

4.4.5 Защита от замыканий на корпус 46

4.5. Релейная защита КРУН-10 кВ 46

4.6 Расчет уставок реклоузеров 47

4.7 Разработка принципиальной схемы дистанционного управления реклоузерами 50

5.1 Безопасность работающих 54

5.1.1 Опасность поражения электрическим током 56

5.1.2 Меры по обеспечению безопасности при эксплуатации и ремонте электроустановок 57

5.2 Расчет защитного заземляющего устройства ПС Сорокино 59

5.3 Молниезащита 63

5.4 Экологичность проекта 65

5.5 Чрезвычайные ситуации мирного времени 66

5.5.1 Противопожарная безопасность 66

6. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА 69

6.1 Краткая характеристика проектных решений 69

6.2 Определение капитальных вложений по проекту 69

6.3 Экономия текущих затрат 71

6.4 Расчет показателей экономической эффективности 74

6.6. Расчет рентабельности проекта 80

6.7. Анализ чувствительности проекта к риску 81

6.8 Выводы по разделу 82

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 86

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 88

Введение

Уровень развития энергетики и электрификации отражает технико-экономический потенциал любой страны. Электрификация играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства, является стержнем строительства экономики нашего общества.

Развитие многих отраслей промышленности, в том числе нефтяной и газовой, базируется на современных технологиях, широко использующих электрическую энергию. В связи с этим возросли требования к надёжности электроснабжения, к качеству электрической энергии, к её экономному и рациональному расходованию.

Успех работы энергетиков во многом будет определяться повышением культуры проектирования и эксплуатации, ростом знаний теории и передовой практики.

При проектировании и эксплуатации электрических установок, электрических станций, подстанций и систем требуется предварительно произвести ряд расчётов, направленных на решение многих технических вопросов и задач, таких как:

– сопоставление, оценка и выбор схемы электрических соединений станций и подстанций;

– выявление условий работы потребителей при аварийных режимах;

– выбор аппаратов и проводников, их проверка по условиям работы при коротких замыканиях;

– проектирование и настройка устройств релейной защиты и автоматики.

Кроме того, сейчас на энергообъектах ставится вопрос о переходе от проверенной временем, но морально устаревшей, аналоговой техники релейной защиты и автоматики к цифровой. Цифровые микропроцессорные комплексы релейной защиты и автоматики являются интеллектуальными техническими средствами. Им присущи следующие свойства:

– многофункциональность и малые размеры (одно цифровое измерительное реле заменяет десятки аналоговых);

– дистанционные изменения и проверка уставок с пульта управления;

– ускорение противоаварийных отключений и включений;

– непрерывная самодиагностика и высокая надёжность;

– регистрация и запоминание параметров аварийных режимов;

– дистанционная передача оператору информации о состоянии и срабатываниях устройств РЗ;

– возможность вхождения в состав вышестоящих иерархических уровней автоматизированного управления.

Практические задачи, при решении которых инженер-электрик сталкивается с необходимостью количественной оценки тех или иных величин во время электромагнитного переходного процесса, многочисленны и разнообразны. Однако все они в конечном итоге объединены единой целью – обеспечить надёжность и качество работ отдельных элементов и электрической системы в целом.

1. Описание существующей схемы электроснабжения

1.1. Потребители электроэнергии и их классификация

Систематизацию потребителей электроэнергии, следовательно, и их нагрузок осуществляют обычно по следующим основным эксплуатационно-техническим признакам:

-производственному назначению;

-производственным связям;

-режимам работы;

-мощности и напряжению;

-роду тока;

-требуемой степени надежности питания;

-территориальному размещению;

-плотности нагрузки.

Однако при определении электрических нагрузок подстанции достаточно систематизировать потребителей электроэнергии по режимам работы, мощности, напряжению, роду тока и требуемой степени надежности питания, считая остальные признаки вспомогательными. По режимам работы все потребители электроэнергии могут быть распределены на ряд групп, для которых предусматриваются три режима работы: продолжительный режим; кратковременный режим; повторно-кратковременный режим. Анализ режимов работы потребителей электроэнергии промышленных предприятий показывает, что в продолжительном режиме работает большинство электродвигателей, обслуживающих основные технологические агрегаты и механизмы.

Длительно, без отключения, от нескольких часов до нескольких смен подряд, с достаточно высокой, неизменной или маломеняющейся нагрузкой работают электроприводы механизмов непрерывного транспорта и т. п. Длительно, но с переменной нагрузкой и кратковременными отключеньями, за время которых электродвигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 мин, работают электродвигатели, обслуживающие деревообрабатывающие станки, специальные механизмы прессов и т.п. В кратковременном режиме работает подавляющее большинство электроприводов вспомогательных механизмов металлорежущих станков, а также механизмов для открывания гидравлических затворов, всякого рода заслонок и т. п. В повторно-кратковременном режиме работают электродвигатели мостовых кранов, тельферов, подъемников и аналогичных им установок. К этой группе относятся и сварочные аппараты, работающие с постоянными большими бросками мощности. Самостоятельную группу электроприемников составляют нагревательные аппараты и электропечи, работающие в продолжительном режиме с постоянной или маломеняющейся нагрузкой, и электрическое освещение, отличительной особенностью режима, работы которого является резкое изменение нагрузки почти от нуля до максимума в зависимости от времени суток и постоянство нагрузки во все время, когда освещение включено. Для ряда производственных механизмов необходимо широкое регулирование скорости, поддержание постоянства скорости технологического процесса, повышенный перегрузочный момент при повторно-кратковременном режиме работы, частое реверсирование, быстрые разгоны и торможения, что вызывает необходимость применения электродвигателей постоянного тока для электропривода этих механизмов. Вопрос о выборе рода тока и частоты его для электроприводов и частоты тока для электротермических, и электросушильных установок решается в каждом частном случае при проектировании этих установок, так как он тесным образом связан с вопросом производительности и другими технико-экономическими показателями обслуживаемого электроприводом механизма и электротермической установки.

При построении схемы электроснабжения необходимо учитывать все особенности электроприемников. По требуемой степени надежности питания электроприемники согласно правил устройства электроустановок подразделяются на следующие категории:

1-я категория. Перерыв в электроснабжении потребителей 1-й категории связан с браком продукции и длительным расстройством технологического процесса. В этой категории выделены потребители особой группы, перерыв в электроснабжении которых может быть связан с тяжелыми последствиями (гибель людей, пожары и взрывы и т. п.), поэтому электроприемники 1-й категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания; перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода резервного питания.

2-я категория. Допускает перерывы в электроснабжении только на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента. Потребители 2-й категории допускают применение более простых схем электроснабжения, но также требуют определенной степени резервирования, поскольку перерыв в электроснабжении электроприемников 2-й категории связан с недоотпуском продукции и простоем рабочих. В машиностроительной промышленности все цехи массово-поточного производства могут быть отнесены в основном к потребителям 2-й категории.

Вспомогательные цехи — ремонтно-механические, инструментальные и т. п. — могут быть отнесены к приемникам 3-й категории. Они допускают перерывы в электроснабжении на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента, но не свыше одних суток.