Проектирование систем электроснабжения ГПП

Выбор уровня напряжения

Комплекс основных вопросов при проектировании СЭС промышленных предприятий наряду с выбором общей схемы питания и определением целесообразной мощности силовых трансформаторов включает в себя выбор рациональных напряжений для схемы, поскольку последним определяются параметры ЛЭП и выбираемого электрооборудования подстанций и сетей, а следовательно, размеры капитальных вложений, расход материалов и потери электроэнергии.

Напряжение для питания ГПП от энергосистемы определяется по формуле Г.А. Илларионова:

.                                       

                                                 (2.6)

Тогда:                                                              

.

где l = 16 км - длина питающей линии;

Р = 30,2 МВт – возможная максимальная передаваемая мощность.

Окончательно, исходя из вариантов выбора напряжения принимаем напряжение внешнего электроснабжения 110 кВ.

Выбор трансформаторов ГПП

Выбор номинальной мощности трансформаторов ГПП осуществляется по суточным графикам, отражающим как максимальные, так и среднесуточную нагрузки подстанций, а также продолжительность максимума нагрузки. При эскизном проектировании и отсутствия суточного графика достаточного значения расчетного уровня нагрузки.

Проектирование ГПП с высшем напряжением 35-220 кВ осуществляется на основе технических условий определяемых энергосистемой, возможностями источников питания и электрической системой района, схемами внешнего электроснабжения промышленного предприятия, а также схемами системной автоматики и релейной защиты. Выбор трансформаторов выполняется на расчетный период, включая резерв территории, и с учетом возможности развития ГПП на последующие 5 лет.

Так как в системе электроснабжения предприятия существуют электроприемники I и II категорий, то согласно «Правил устройства электроустановок» электроприемники I и II категорий должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Определим номинальную мощность для трансформаторов на ГПП на

 

основании расчетной нагрузки предприятия в нормальном режиме работы:

Учитывая ряд номинальных мощностей и, принимаем трансформатор с номинальной мощностью, S = 16 МВа, U = 115 кВ типа ТРДН-40000/110 (силовой масляный трехфазный двухобмоточный трансформатор с регулировани-ем напряжения под нагрузкой и системой охлаждения «Д»).

Сначала определим коэффициенты загрузки силового трансформатора (СТ) в нормальном К _з и послеаварийном К _з,пав режимах работы, учитывая, что К _з.пав ≤ 1,4:

;     (2.7)

Для ТРДН-40000/110:

; К _з.пав = 1,3 < 1,4.

Все условия сходятся, окончательно можем выбирать два трансформатора марки ТРДН-40000/110. Технические данные трансформатора представлены в таблице 2.2.1

Таблица 2.2.1 - технические данные трансформатора типа ТРДН-40000/110

Тип	Мощность, кВА	Номинальное напряжение, кВ		Потери, кВт		Ток ХХ, %
		ВН	НН	ХХ	КЗ
ТРДН-40000/110	40000	115	11	25	170	0,55

 

Рисунок 2.1. Система внешнего электроснабжения

 

Система внешнего электроснабжения включает в себя схему электроснабжения и источники питания предприятия. Основными условиями проектирования рациональной системы внешнего электроснабжения являются надежность, экономичность и качество электроэнергии в сети.      Экономичность определяется приведенными затратами на систему электроснабжения. Надежность зависит от категории потребителей электроэнергии и особенностей технологического процесса.

Принимаем для схемы внешнего электроснабжения двухтрансформаторную подстанцию с разъединителями, выключателями и неавтоматической перемычкой, необходимой для ремонтных и оперативных переключений на стороне высокого напряжения. Для обеспечения надежности питания потребителей I категории на всех секционных выключателях устанавливаем устройства АВР (автоматический ввод резерва). Распределительное устройство высокого напряжения выполняется закрытым (ЗРУ).

После определения расчетной мощности ГПП и предварительного выбора внешней схемы электроснабжения рассматриваемого цеха, произведем выбор напряжения питающей сети.

Наиболее выгодное напряжение может быть определено по формуле Стилла, поскольку L<250 км, а P< 60 МВт:

(2.8)

где L - длина линии от ИП до ГПП (L=16 км); P – расчётная передаваемая мощность (P= 30,2 МВт);

 Следовательно, выбираем питающее напряжение 110 кВ.

2.2.3 Общие требования к конструкции распределительных устройств ГПП

В районах Крайнего Севера [5] и вечной мерзлоты к компоновке подстанций предъявляют дополнительные специальные требования, обусловленные низкой температурой, снежными заносами, сильными ветрами и многолетнемерзлыми грунтами. Также НПР характеризуется большим скоплением металлургических и перерабатывающий предприятий на незначительной территории, выделяющих различные вещества, загрязняющие окружающую атмосферу и отрицательно действующую на изоляцию и неизолированные токоведущие части.

Все эти условия затрудняют быстрое восстановление повреждений на подстанциях и снижают надежность и сроки работы дорогостоящего электрооборудования открытых распределительных устройств. К тому же приходится решать вопросы выбора дополнительной изоляции или ее усиление и рациональной установки подстанций с учетом наименьших снежных заносов и преобладающего направления ветров, установки снегозащиты, что увеличивает стоимостные показатели установки.

 

Поэтому в практике НПР все больше и больше находят применения конструкция подстанции закрытого типа (ЗРУ на напряжение 35-220 кВ/6-10 кВ).

Данная ГПП будет состоять из 3 узлов:

- ЗРУ на напряжение 110 кВ.

- Силовые трансформаторы.

- ЗРУ на напряжение 10 кВ.

Согласно литературе [1], РУ должно обеспечивать надежность работы электроустановки, что может быть выполнено только при правильном выборе конструкции РУ в соответствии с ПУЭ. Обслуживание РУ должно быть удобным и безопасным для персонала. Размещение оборудования РУ должно обеспечить хорошую обозреваемость, удобство и полную безопасность при ремонтных работах и осмотрах.

ЗРУ представляется в двухэтажном исполнении, где ЗРУ-10кВ с силовыми трансформаторами расположено на первом этаже, а ЗРУ-110кВ – на втором.

Неизолированные токоведущие части во избежание случайных прикосновений к ним должны быть помещены в камеры или ограждены. Во многих случаях в конструкциях ЗРУ применяется смешанное ограждение – на сплошной части ограждений крепятся приводы выключателей и разъединителей, а сетчатая часть позволяет наблюдать за оборудованием. Высота ограждений – не менее 1,9 м. Из помещения ЗРУ должны предусматриваться два выхода по его концам при общей длине помещения от 7 до 60 м (п.п.4.2.94 [1]), двери должны открываться наружу и иметь самозапирающиеся замки.

Конструкция пола помещений РУ должна исключать возможность образования цементной пыли. Для обеспечения пожарной безопасности, конструкция ЗРУ должна отвечать требованиям СНиП и правилам ППО. Здание ЗРУ сооружается из огнеупорных материалов, отдельные элементы РУ размещаются в камерах, а при установке масляных трансформаторов обязательно предусматривается место для сбора и отвода масла. Хранение трансформаторного масла на подстанции не предусматривается.