Введение

Программа развития энергетики Москвы

В последние годы в Москве отмечается постоянный рост электро- и теплопотребления. Это объясняется        

экономическим подъёмом ряда отраслей промышленности и особенно активным развитием строительного комплекса города. По прогнозу Института генерального плана Москвы к 2010 г. потребление электрической мощности должно увеличиться на 3,9 млн кВт, тепловой –на 9,8 тыс. Гкал/ч. В связи с этим в рамках программы развития энергетики Москвы в 2005-2006 гг. на районных тепловых станциях «Курьяново», «Пенягино», «Зеленоград» и «Переделкино» были введены в эксплуатацию ГТЭ ОАО «Сатурн –Газовые турбины».

«Эксплуатация газотурбинного оборудования –дело сложное, - отметил начальник Зеленоградской ГТЭС-12      

С. Кобелев. –Фактически ГТЭС была построена и введена в эксплуатацию за полтора года. Прототипы газотурбинных двигателей стоят на самолётах. ГТД-6РМ, что позволяет использовать их в когенерации, одновременно вырабатывая электрическую и тепловую энергию. В связи с этим достигается достаточно высокая экономичность работы. Суммарный КПД станции более 80 %, это очень высокий показатель. По итогам работы за год производство электрической энергии ГТЭС-12 Зеленограда составило 84,7 млн кВтч, тепловой –,9 тыс. Гкал, использование установленной мощности –ч/год, в сети Мосэнерго отпущено 59,9 млн кВтч. Мы довольны сотрудничеством с Сатурном.

Из филиала МОЭК «Зеленоградский» в адрес компании «Сатурн –Газовые турбины» было направлено письмо, в котором подтверждается соответствие параметров ГТЭС-12 «Зеленоград» проектным и выражается благодарность руководству и коллективу «Сатурн –Газовые турбины». 

Все четыре  московские газотурбинные электростанции подтвердили эксплуатационные показатели, заложенные в проектах реконструкции московских РСТ, и в настоящее время стабильно работают, обеспечивая потребителей электроэнергией и теплом.

ГТЭС в Нарьян –Мааре

Ещё одним значимым дл предприятия проектом является строительство ГТЭС в Нарьян –Мааре. Город изолирован от системы центрального электроснабжения, поэтому до 2002 г. окружная электростанция являлась единственным источником электроэнергии. Кроме того, она превышала нормы по шуму, что серьёзно осложняло жизнь горожан.    

Физически и морально устаревшие агрегаты не обеспечивали растущие потребности Нарьян –Маара в электроэнергии. В связи с этим администрация города в 2002 г. решила строить новую электростанцию.

Газотурбинная электростанция мощностью 12 МВт, построенная ОАО «Сатурн –Газовые турбины» в Нарьян –Мааре, была введена в эксплуатацию в 2013 г. В сентябре 2007 г. администрация Ненецкого автономного округа заключила соглашение с предприятием «Сатурн –Газовые турбины» об изготовлении и поставке ещё трёх газотурбинных агрегатов ГТА-6РМ, а также разработке проекта электростанции ГТЭС-18 мощностью 18 МВт с возможностью увеличения её в перспективе до 24 МВт.

Выполнил

Лист

Проверил

1

Непосредственно строительство станции «под ключ» началось в июне 2008 г. Вторая очередь ГТЭС возводилась по самой современной технологии и из новейших материалов, которые прошли специальную экспертизу в суровых климатических условиях. Влажность, перепады температуры и ветра ей не страшны. По архитектурному облику вторая очередь смотрится единым комплексом. На новой станции установят три двигателя, предусмотрев резервное место под четвёртый. Средства на реконструкцию выделены из бюджета Ненецкого АО. Сдача ГТЭС в эксплуатацию –в сентябре 2009 года.

В России рынок газотурбинных технологий только начинает развиваться, в то время как за рубежом механизм его  

реализации уже давно отработан. В частности, в США общая мощность построенных локальных ГТЭС приближается к 65 тыс. МВт, в Англии –к 8 тыс. МВт. Нашей стране приходится встраиваться в общемировые тенденции, находить свою нишу, потому что экономически обоснованной альтернативы нет.

Станции, построенные ОАО «Сатурн –Газовые турбины» в различных российских городах, - это крупные и престижные проекты, подтверждающие конкурентоспособность продукции компании в условиях жёсткой конкуренции рынка. В различных регионах страны предприятие ввело в эксплуатацию десятки энергетических установок общей электрической мощностью более 800 мегаватт.

ОАО «Сатурн –Газовые турбины», ориентируясь на лучшие мировые достижения и высокие технологии, постоянно повышает свою конкурентоспособность за счёт улучшения качества продукции, фирменного сервисного обслуживания и эффективного использования ресурсов.

Выполнил

Лист

Проверил

2

Описание схемы

На проектируемой подстанции напряжением 110/35/10,5 установлены два автотрансформатора типа ТДТН-80000/110. На стороне 110 кВ имеются две линии связи с системой ,на стороне 35 кВ 6 воздушные линии связи, питающие потребителей, а на стороне 10 кВ 24 кабельных линий.

На стороне 110 кВ принимается схема четырёхугольника. Эта схема позволяет производить опробование и ревизию любого выключателя без нарушения работы его элементов. Схема обладает высокой надёжностью, отключение всех элементов маловероятно. Оно может быть при совпадении ревизии одного выключателя. Достоинством схемы является использование разъединителей только для ремонтных работ, а недостатком более сложный выбор трансформатора тока, выключателей и разъединителей, установленных в конце.

На стороне 35 кВ применяется одиночная секционированная схема. Она применяется для улучшения надежности снабжения потребителей. Достоинством схемы является простота ,наглядность экономичность и высокая надежность. Недостатком является ситуация, когда при повреждении и последующим ремонте одной секции ответственные потребители нормально питаются с обеих секций остаются без резерва, а потребители не резервированные по сети отключаются на время ремонта. В нормальном режиме секционный выключатель отключаем в целях ограничения токов КЗ.

На стороне 10 кВ применяется две одиночные с секционированными выключателями системы сборных шин по одному выключателю, секционированному на каждую шину. На каждую из четырёх секций приходится 6 кабельных линий. Секционированные выключатели в нормальном режиме отключены для исключения параллельной работы трансформаторов.

Выполнил

Лист

Проверил

3

Электрическая часть подстанции напряжением 110/35/10

1. Выбор мощности трансформаторов на подстанции 110/35/10

На подстанции два средних напряжения 35 и 10 поэтому выбираем структурную схему  в которой два трансформатора связывают ОРУ 110 кВ с шинами 35 и 10 кВ

 МВ*А

 МВ*А

Определяем нагрузку автотрансформаторов со стороны 110 кВ

 МВ*А

При выборе двух трансформаторов мощность одного трансформатора 

МВ*А

Выбираем к установке 2 трехобмоточных трансформатора ТДТН-80000/110

Таблица 1

Составляем схему будущей подстанции110/35/10,5, в состав которой входят ОРУ 110 кВ,

Два трансформатора типа ТДТН-80000/110, ОРУ 35 кВ которые так же питают низкую сторону 10 кВ.

Выполнил

Лист

Проверил

4

Для снабжения энергией потребителей устанавливаются трансформаторы собственных нужд.

Таблица 2

Исходя из результатов таблицы 2 выбираем трансформатор собственных нужд. Он выбирается по условию , поэтому:

кВа

Принимаем к установке два трансформатора типа ТМ-160/10. При установке 2 трансформаторов собственных нужд мощность каждого будет равна: кВа

Выполнил

Лист

Проверил

5

Расчет токов КЗ в точке К1

Составляем расчетную схему и включаем в неё все источники, а так же все элементы которые влияют на величину токов короткого замыкания в точке «К1». На основании расчетной схемы определяем величину сопротивления в относительных единицах.

4500МВ*А Ом/км  кВ  L=80 

МВ*А Ом/км  кВ  L=10 

На основании расчетной схемы составляем общую схему замещения:

     1. Определяем сопротивление энергосистемы 110 кВ и 35 кВ

. Определяем сопротивление линий эл. передач:

Выполнил

Лист

Проверил

6

. определяем начальные значения периодической составляющей:

кА

где кА

Значение тока по ветвям:

 кА

Сумма периодической составляющей:

 кА

. Определяем ударный ток КЗ

Для системы 110:

Для системы С110  Кy=1,608 («электрооборудование станций и подстанций» Рожков Л. Д., Козулин В. С. стр.150, т.3.8.)

кА

Для системы 35:

Для системы С35    Кy=1,608

кА

Суммарное значение токов:

кА

. Определяем апериодическую составляющую тока КЗ

Выключатель установленный на напряжение 35 кВ:

ВБЭТ-35-25/УХЛ1

с

с

Для системы 110:

кА

Для системы 35:

кА

    Сумма апериодических токов двух систем:

    кА

Выполнил

Лист

Проверил

7

6.Т.к. система обладает большой мощностью, то напряжение ее не изменяется во времени то  

Данные вычислений заносим в таблицу 4:

                                                                            Таблица 3

4.   Выбираем оборудование на стороне 35 кВ

Выбор оборудования в цепи ВЛ-35 необходимо выбрать следующие аппараты: выключатель (предполагается к  установке ВБЭТ-35-25УХЛ1), разъединить (предполагается РГ-35/1000УХЛ1), трансформатор тока с  ТФЗ-М35 У1, трансформатор напряжения ЗНОМ-35-72 У1 Расчётными данными является Uуст = 35кВ  

Находим максимальный рабочий ток в цепи:

Находим максимальный ток в цепи:

А

Для проверки выбранных аппаратов на электродинамическую стойкость принимаем расчетные токи КЗ в точке К1 равной сумме токов. Для проверки на термическую стойкость определяем Bk

 кA2*c

toт= tcв + ^ t = 0,08 + 0,1 = 0,18 с

Та = 0,02 с (стр.190)

5.   Составляем таблицу 5 расчётных и каталожных данных:

  Таблица 4.

Выполнил

Лист

Проверил

8

           6.   Выбор контрольно-измерительных приборов.

          6.1   Выбор тр-ра тока. 

На напряжение 35кВ выбираем трансформатор тока типа ТФЗ-М35-У1

Таблица 5

На проектируемой подстанции в цепи 35кВ предполагается установить следующие

приборы: амперметр, расчётные счётчики активной и реактивной энергии. Выбираем  амперметр       Э-335,  счётчики активной энергии САЗУ-И670Д, счётчики реактивной  энергии СРЧ-И676. Для проверки нагрузки на встроенный тр-р тока составляем таблицу 3 приборов подключенных к трансформатору тока с указанием их нагрузки.

Составляем таблицу 3 подключенных приборов к трансформатору тока ТФЗ-М35 У1

Таблица 6

Определяем общее сопротивление приборов:

Rприб = Sприб/ Iном22 =5,5 /5 2 = 0,22 Ом

Допустимое сопротивление проводов

Выполнил

Лист

Проверил

9

          Rпров = Z2ном - Rприб = 0,8 –,22 –,1 = 0,48 Ом

Zk  =0,8 Ом

Rk = 0,1 Ом

Принимаем кабель с медными жилами, ориентировочная длина 60 м, тогда сечение

q = p*I/rпр = 0,0283*60/0,88 = 1,93 мм2, т.к. удельное сопротивление удельных проводов равна p = 0,0283 Ом * мм2/км

Выбираем контрольный кабель типа АКВВГ – 4х4 

трансформатор тока ТФЗ-М35 У1 проходят по вторичной нагрузке и удовлетворяет требованиям термической и динамической стойкости.

        6.2   Выбор трансформатора напряжения

Предполагается на стороне с напряжением 35 кВ установка трансформатора напряжением для подключения к нему измерительных приборов типа ЗНОМ-35-72У1. Рассчитывается подключить следующие приборы: вольтметр,  ваттметр, варметр, счётчики для учёта активной и реактивной энергии,

        Составляем таблицу 5 подключенных приборов к трансформатору напряжения типа ЗНОМ-35-72У1

       Таблица 7

           Sприб = VP2 + Q2 = V105,442 + 2082 = 233,2 < S2раб – рабочая нагрузка

Выполнил

Лист

Проверил

10

          Выбранный трансформатор напряжения марки ЗНОМ-35-72У1 имеет номинальную мощность в классе точности 0,5 равную 3*150 МВ * А. Выбранный трансформатор будет работать в выбранном классе точности, т. к. рабочая нагрузка меньше номинальной.

         7. Выбор сборных шин:

     Т. к. сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, следовательно, сечение сборных шин принимаем по допускаемому току, при максимальной нагрузке на шинах равной току наиболее мощного присоединения, в данном случае

Iнор =A

Imax==1321 A

    Выбираем в качестве сборных шин ОРУ-35 сдвоенный провод марки 2АС- 300/66

У которого d=29,4    Iдоп=2*960=1920А

          Проверка на термическую стойкость тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми проводами на  открытом воздухе. Проверка шин на схлестывание не производится так как кА. На напряжение 35кВ согласно ПУЭ провода не проверяются. Исходя из полученных данных делаем вывод что выбранные шины марки 2АС-300/66 удовлетворяют необходимым требованиям.

8.Выбор изоляторов:

                              На напряжение 35 кВ в том числе и на ВЛ-35 кВ предполагается выбрать подвесные изоляторы комплектуемые в гирлянды из изоляторов ПС-70Д D=255мм Lут=290мм

Определяем поправочный коофицент 

К=1+0,5(Lут/D-1)=1+0.5(290/255-1)=1.07

Определяем эффективную длину утечки

Lэф=Lут/К=290/1,07=271,03мм

Определяем количество изоляторов в гирлянде

Принимаем к установке 3 подвесных изолятора в гирлянде.

9.Для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжения принимаем ограничитель перенапряжения типа ОПН-35

Выбираем оборудование на стороне 110 кВ

Выбор оборудования в цели автотрансформатора необходимо выбрать следующие аппараты: выключатель (предполагается к  установке ВГТ-110-40-2500 У1), разъединить (предполагается РГ-110/1000УХЛ1), трансформатор тока с газовой изоляцией ТГФ-110 У1, трансформатор напряжения НАМИ-110УХЛ1 Расчётными данными является Uуст = 110кВ  

Находим максимальный рабочий ток в цепи:

А

Находим максимальный ток в цепи:

А

Для проверки выбранных аппаратов на электродинамическую стойкость принимаем расчетные токи КЗ в точке К1 равной сумме токов. Для проверки на термическую стойкость определяем Bk

 кA2*c

Выполнил

Лист

Проверил

11

toт= tcв + ^ t = 0,055 + 0,1 = 0,155 с

Та = 0,115 с (стр.190)

5.   Составляем таблицу 5 расчётных и каталожных данных:

  Таблица 4.

           6.   Выбор контрольно-измерительных приборов.

          6.1   Выбор тр-ра тока. 

На напряжение 110кВ выбираем трансформатор тока типа ТГФ-110-У1

Таблица 5

На проектируемой подстанции в цепи 110кВ предполагается установить следующие

приборы: амперметр, варметр, вольтметр, расчётные счётчики активной и реактивной энергии. Выбираем  амперметр Э-335, вольтметр Д-335, варметр Д-335, счётчики активной энергии САЗ-И670, счётчики реактивной  энергии СРУ-4670. Для проверки нагрузки на встроенный тр-р тока составляем таблицу 6 приборов подключенных к трансформатору тока с указанием их нагрузки.

Составляем таблицу 5 подключенных приборов к трансформатору тока ТГФ - 110-У1

Выполнил

Лист

Проверил

12

 Таблица 6    

Определяем общее сопротивление приборов:

Rприб = Sприб/ Iном22 =6,5 /5 2 = 0,26 Ом

Допустимое сопротивление проводов

Rпров = Z2ном - Rприб = 1,2 –,26 – 0,1 = 0,84 Ом

Zk  =1,2 Ом

Rk = 0,1 Ом

Принимаем кабель с медными жилами, ориентировочная длина 70 м, тогда сечение

q = p*I/rпр = 0,0283*121,1/0,84 = 4 мм2, т.к. удельное сопротивление удельных проводов равна p = 0,0283 Ом * мм2/км, где Lрас=м

         Выбираем контрольный кабель типа АКВВГ –х4 

трансформатор тока ТГФ-110 У1 проходят по вторичной нагрузке и удовлетворяет требованиям термической и динамической стойкости.

6.2   Выбор трансформатора напряжения

Предполагается на стороне с напряжением 110 кВ установка трансформатора напряжением для подключения к нему измерительных приборов типа НАМИ-110УХЛ1. Рассчитывается подключить следующие приборы: вольтметр,  ваттметр, варметр, счётчики для учёта активной и реактивной энергии , частотомер, вольтметр регистрирующий.

Составляем таблицу 7 подключенных приборов к трансформатору напряжения типа НАМИ-110УХЛ1

Выполнил

Лист

Проверил

13

       Таблица 7

           Sприб = VP2 + Q2 = V45,362 + 522 = 69 < S2раб – рабочая нагрузка

          Выбранный трансформатор напряжения марки НАМИ-110УХЛ1  имеет номинальную мощность в классе точности 0,5 равную 3*560 МВ * А. Выбранный трансформатор будет работать в выбранном классе точности, т. к. рабочая нагрузка меньше номинальной.

         7. Выбор сборных шин:

Т. к. сборные шины по экологической плотности тока не выбираются, следовательно, сечение сборных шин принимаем по допускаемому току, при максимальной нагрузке на шинах равной току наиболее мощного присоединения, в данном случае

Iнор =A

Imax=2* Iнор  =2*420.39=840.78 A

    Выбираем в качестве сборных шин ОРУ-110  провод марки АС- 400/64

У которого d=27,7мм    Iдоп=860 А

          Проверка на термическую стойкость тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми проводами на  открытом воздухе. Проверка шин на схлестывание не производится так как кА

Проверка по условиям коронирования:

             По начальной критической напряжённости:

          кВ/см

Выполнил

Лист

Проверил

14

На напряжённость вокруг провода:

кВ/см

       Dcp=1,26*D = 1,26*300 = 378см. 300 cм для систем 110кВ (учебник стр.237, таблица 4.6)

             Условия проверки: 

                    1,07*E< 0,9*Eo

  1,07*12,71< 0,9*31,16

13,6 < 28,044

           Таким образом, провод АС 400/64 по условию короны проходит.

        8.Выбор изоляторов на стороне110кВ принимаем подвесные изоляторы типа ПС-70Д   у которого D = 255 мм, длина пути утечки  Iут = 290 мм

Определяем поправочный коэффициент:

к = 1 + 0,5 (Iут /D –) = 1 + 0,5 (290/255 –) = 1, 07

Определяем эффективную длину утечки:

Lэф = Iут /к = 290/1,07 = 27,1 см

Определяем количество изоляторов в герлянде:

       n = л*U/Lэф = 1,9*126,5/27,1=8,8

       Принимаем к установке 9, изоляторов в гирлянде типа ПС –Д.

.Для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжения принимаем ограничитель перенапряжения типа ОПН-110У1

Выбор оборудования на стороне 10 кВ

Определяем максимальный ток ветви:

А

Определяем максимальный ток реактора:

А

Выбор реактора:

Выбираем сдвоенный реактор типа РБСНГ-10-2*2500-0,14

Выбор ошиновки:

В качестве сборных шин выбираем двухполосные аллюминивые шины размером 120*10

А

Выбор кабеля:

Выбор производится по экономической плотности тока

А

мм

Выполнил

Лист

Проверил

15

Jэ=1.2, при Тmax=4600 ч

Определяем ток максимального режима:

А

Принимаем алюминивый двух жильный кабель марки 2ААШВ-3*95

Iдоп=2*245=490 А

Выбор трансформатора тока. 

Принимаем к установке трансформатор типа ТЛШ-10У3-3000

Uном=10кВ, I1норм=3000А. I2норм=5А

Выбор трансформатора напряжения:

Принимаем к установке трансформатор напряжения типа НАМИ-10 U=10 кВ

Выбор выключателей:

Выбираем вакуумные выключатели в кабельных линиях типа ВВЭ-10-20/630УЗ и секционные вакуумные выключатели типа ВВЭ-10-31,5-3150.

На вводе устанавливаем вакуумные выключатели типа ВВЭ-10-31,5-3150.

Делаем вывод,что параметры выбранных аппаратов и токоведущих частей удовлетворяют предъявленным к ним требованиям.

Параметры аппаратов и токоведущих частей подстанции напряжением  110/35/10 кВ по номинальным данным заносим в таблицу.

     Таблица 8

Выполнил

Лист

Проверил

16

Список использованных источников.

1.  Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750кВ. –М.;Минэнерго, 1995.
2.  Правила устройства  электроустановок. –М.; Энергоатом-издат, 2000
3.  Неклепаев Н, Крючков И..Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового дипломного проектирования. –М.;Энергоиздат, 1989
4.  Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. –М.;Энергия, 1986
5.  Л. К. Корнеева, Л. Д. Рожков. Электрооборудование станций и подстанций

Выполнил

Лист

Проверил

17

 Формат

  Зона

 Позиция

Обозначение

Наименование

Количество листов

Примечание

А4

1

Документация

Задание

А4

2

К.П.140206.01.08.06

А4

3

К.П.140206.01.08.06 Т.П.

Ведомость технического проекта

А4

4

К.П.140206.01.08.06 П.З.

Пояснительная записка

А3

5

К.П.140206.01.08.06 Э4

Схема электрических соединений подстанции 110/35/10

Оценка______________

Ведомость технического проекта

Лит.

Лист

Листов

Изм.

Лист

№Документа

Подпись 

Дата

У

Разработал 

ШЭТ гр. Э ––А 

Проверил 

Консультант

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Электрическая часть подстанции 110/35/10

Лит.

Лист

Листов

Изм.

Лист

№Документа

Подпись 

Дата

У

Разработал 

ШЭТ гр. Э ––А 

Проверил 

Консультант

Выполнил

Лист

Проверил