Введение

В России в настоящее время действует один из крупнейших электрических потенциалов мира, объединенный в систему называемую Единой энергетической системой (ЕЭС) России.

В ЕЭС России входят более 70 региональных электроснабжающих организаций, обеспечивающих электрической энергии более 40 миллионов промышленных, сельскохозяйственных и других потребителей. Развитие рыночных отношений в стране меняет сформировавшуюся структуру электроэнергетики. Появляются всевозможные совместные предприятия, строятся новые жилые загородные поселки, ведется строительство новых городских построек, появляются фермерские хозяйства и многое другое.

Все это потребители электроэнергии и зачастую существующие подстанции не обладают достаточной мощностью для надежного электроснабжения вновь появившихся потребителей или же в некоторых местах вообще нет источников электроэнергии. Все эти факторы требуют строительства новых подстанций или же реконструкции уже существующих, но устаревших подстанций.

Проектирование электрической части станций и подстанций представляет собой сложный процесс выработки и принятия решений по схемам электрических соединений, составу электрооборудования и его размещению, связанный с выполнением расчетов, поиском пространственных компоновок, оптимизацией как отдельных функционально связанных между собой элементов так и всего проектируемого объекта в целом. В связи с этим процесс проектирования требует системного подхода при изучении объекта проектирования, при математизации и автоматизации проектных работ с помощью ЭВМ. При этом повышение качества проекта обеспечивается, с одной стороны, учетом опыта строительства и эксплуатации, с другой стороны, непрерывным потоком новых технических решений. Однако, ускорение и удешевление проектирования, а также повышение качества проектов может быть достигнуто применением типовых решений проекта, которые разрабатываются для некоторых усредненных исходных условий при широкой номенклатуре элементов и узлов, что позволяет тем самым достаточно быстро составлять проект конкретной станции или подстанции. Однако недостатки и ошибки, допущенные в типовом проекте, могут принести большой ущерб как при многократном его использовании, так и при недостаточной способности типовых решений к адаптации в некоторых заданных условиях. Поэтому представляется важным еще на ранней стадии проектирования наиболее тщательно избирать заданное направление, согласовывая его с точки зрения технической и экономической целесообразности, исключаятем самым некоторые недостатки схем.

1. Разработка главной схемы электрических соединений подстанции

1.1. Характеристика объекта проектирования

Проектируемая сетевая трансформаторная подстанция предназначена для электроснабжения потребителей комплексной нагрузки на напряжении 35 и 10 кВ.

Графики нагрузок потребителей заданы для зимнего и летнего периодов в табл. 1.1 и 1.2. Электроэнергия к проектируемой подстанции передается двумя воздушными линиями электропередачи номинальным напряжением 110 кВ.

Климатические условия в зоне строительства подстанции можно охарактеризовать следующим образом:

• степень загрязнения атмосферы относится к третьей зоне по принятой классификации, которая характеризуется как зона с умеренным загрязнением. Для элементов объекта проектирования, относящихся к высшему напряжению подстанции, минимально допустимая удельная эффективная длина пути утечки составляет согласно ПУЭ 1,9 см/кВ;

• соотношение количества зимних и летних суток в течение года принять как 195 и 170;

• климат – умеренно-муссонный с эквивалентными температурами (по табл. 1.37 [5]) среднелетней, среднезимней и среднегодовой соответственно +15, −11,6 и +7,5 градусов Цельсия.

Исходные данные для проектирования заземляющего устройства:

• удельное сопротивление слоев земли ρ1 = 70 Ом·м и ρ2 = 60 Ом·м;

• толщина верхнего слоя земли h = 1 м.

Таблица 1.1

Суточные графики электрических нагрузок на низшем напряжении.

	Лето			Зима
Время, ч	P, мВт	Q, мВАр	S, мВА		P, мВт	Q, мВАр	S, мВА
0-1	6,8	3,3	7,558		7,6	3,0	8,171
1-2	5,6	2,2	6,017		7,4	2,6	7,843
2-3	3,9	2,1	4,429		7,3	2,4	7,684
3-4	3,9	2,0	4,383		7,3	2,4	7,684
4-5	3,9	1,9	4,338		7,4	2,4	7,779
5-6	4,2	1,9	4,610		7,6	2,4	7,970
6-7	5,0	2,3	5,504		8,4	3,0	8,920
7-8	6,4	3,1	7,111		9,8	3,6	10,440
8-9	7,5	3,3	8,194		9,8	3,7	10,475
9-10	7,4	3,9	8,365		9,9	3,8	10,604
10-11	7,7	3,9	8,631		9,8	3,8	10,511
11-12	8,3	3,9	9,171		9,8	4,0	10,585
12-13	7,7	3,9	8,631		10,5	4,0	11,236
13-14	7,5	3,9	8,453		10,5	3,7	11,133
14-15	7,3	3,8	8,230		9,1	3,4	9,714
15-16	7,0	3,7	7,918		9,1	3,4	9,714
16-17	7,2	3,9	8,188		9,2	3,5	9,843
17-18	7,3	3,8	8,230		10,1	3,7	10,756
18-19	7,7	4,2	8,771		11,2	4,2	11,962
19-20	7,9	4,2	8,947		11,5	4,6	12,386
20-21	8,0	4,6	9,228		11,8	4,2	12,525
21-22	8,5	4,9	9,811		11,2	4,2	11,962
22-23	7,9	4,0	8,855		10,5	4,0	11,236
23-24	7,2	3,6	8,050		8,8	3,4	9,434
Итого:	161,8	82,3	181,624		225,6	83,4	240,569

Таблица 1.2

Суточные графики электрических нагрузок на среднем напряжении.

	Лето				Зима
Время, ч	P, мВт	Q, мВАр	S, мВА	P, мВт		Q, мВАр	S, мВА
0-1	10,2	4,6	11,189	12,9		4,2	13,567
1-2	8,4	3,1	8,954	12,6		3,7	13,132
2-3	5,8	2,9	6,485	12,4		3,4	12,858
3-4	5,8	2,7	6,398	12,4		3,4	12,858
4-5	5,8	2,6	6,356	12,6		3,4	13,051
5-6	6,3	2,6	6,815	12,9		3,4	13,341
6-7	7,4	3,3	8,102	14,3		4,2	14,904
7-8	9,6	4,4	10,560	16,7		5,0	17,432
8-9	11,2	4,6	12,108	16,7		5,2	17,491
9-10	11,1	5,5	12,388	16,9		5,4	17,742
10-11	11,6	5,4	12,795	16,7		5,4	17,551
11-12	12,4	5,4	13,525	16,7		5,5	17,582
12-13	11,6	5,5	12,838	17,9		5,5	18,726
13-14	11,2	5,5	12,478	17,9		5,2	18,640
14-15	10,9	5,3	12,120	15,5		4,8	16,226
15-16	10,6	5,1	11,763	15,5		4,7	16,197
16-17	10,7	5,5	12,031	15,7		4,9	16,447
17-18	10,9	5,3	12,120	17,1		5,2	17,873
18-19	11,6	5,8	12,969	19,0		5,9	19,895
19-20	11,9	5,8	13,238	19,5		6,4	20,523
20-21	12,0	6,4	13,600	20,0		5,9	20,852
21-22	12,7	6,9	14,453	19,0		5,9	19,895
22-23	11,9	5,6	13,152	17,9		5,5	18,726
23-24	10,7	5,1	11,853	15,0		4,8	15,749
Итого:	242,3	114,9	268,291	383,8		116,9	401,258