Энергетика

Строительство новых и повышение мощности действующих подстанций - обычные проекты для электроэнергетических компаний. Однако из-за их сложности, очень немногие работники коммунальных электрослужб, знакомы с процессами, позволяющими успешно завершить эти проекты. Существуют четыре основных типа электрических подстанций. Первый тип – распределительное устройство на генерирующей электростанции. Эти электроустановки обеспечиваю передачу электроэнергии от генератора в коммунальную электросеть и на предприятия. Подстанции на электростанциях - большие сооружения, которые, как правило, проектируются и строятся персоналом электроэнергетических компаний, а стандарты планирования, финансирования, строительства и эксплуатации отличаются от проектирования обычных подстанций. Второй тип подстанций известны как потребительские подстанции (клиентская - подстанция). Этот вид подстанции применяется в качестве основного источника электроснабжения для одного конкретного промышленного потребителя. Технические требования и экономическое обоснование для этого типа установок в значительной степени зависят от требований заказчика, и значительно шире, чем для коммунальных подстанций. Третий тип подстанций входит в магистральную систему электроснабжения и называется узловыми подстанциями. Эти крупные электроустановки, как правило, служат конечными пунктами для линий электропередачи от ОРУ, и обеспечивают передачу электроэнергии в распределительную электросеть, к узлам нагрузки. Они являются неотъемлемой составляющей надежности, целостности и продолжительности эксплуатации энергосистемы. Так как узловые подстанции имеют стратегическое значение в энергосистеме, как правило, дорогостоящие при строительстве и эксплуатации. Четвертый тип подстанций – распределительные подстанции. Городские распределительные подстанции (ГРП) наиболее распространенные объекты в электроэнергетических системах и обеспечивают распределение электроэнергии, напрямую к большинству потребителей. Как правило, они расположены вблизи от потребителей, а это означает, что они обычно находятся в пределах или вблизи районов, в которые они поставляют электроэнергию, и с этими подстанциями, преимущественно, сталкиваются потребители. Строительство распределительных подстанций осуществляется преимущественно за счет коммунальных средств. Активный процесс планирования предполагает разработку экономического обоснования для строительства новых подстанций или модификации уже действующих. К рассмотрению вопросов, обычно возникающих при разработке конструкции подстанции, таких как повышение нагрузки, стабильность и надежность работы электросистемы, мощность системы должны привлекаться проектировщики, оперативный и ремонтный персонал, менеджеры, инженеры-конструкторы. Необходимо учесть их оценки при определении потребности в новых подстанциях или улучшении работы существующих подстанций. При этом должны учитываться требования заказчиков, таких, к примеру, как новое предприятие, с учетом опыта сотрудничества с клиентами и их жалобами. На данном этапе, определяются и оцениваются элементы окружающей территории, и определяются сроки ввода объекта в эксплуатацию. Процесс планирования создает основные контуры того, что требуется и в какой сфере. Определив технические условия для новой станции - такие как напряжение, мощность, количество фидеров и т.п. – необходимо решить вопросы финансирования. Бюджетный процесс начинается, как правило, с исследования доступности и местонахождения земельного участка, так как размер и местонахождение может существенно повлиять на стоимость объекта. Также на данном этапе проводится оценка стоимости необходимого оборудования, для определения предварительной сметы затрат и подготовки обоснования (защиты) бюджета на корпоративном уровне. Необходимо предварительно спрогнозировать потребность в трудовых ресурсах во всех сферах, привлеченных к проектированию и строительству подстанции, включая определение характера и объема любой работы, которая может понадобиться для реализации проекта. Составление бюджета включает оценку стоимости проекта с учетом корпоративных приоритетов и дает общее представление о затратах и потребностях в других ресурсах. Обратите внимание, что этот процесс может проводиться ежегодно. Любые проекты, в которых денежные средства не использованы до конца данного бюджетного года, как правило, переоцениваются в течение каждого следующего бюджетного цикла. Как только наступает время начала реализации проекта, необходимо начинать процесс получения финансирования. Для качественной оценки хода реализации проекта необходима предварительная его детализация. Чтобы определить точные затраты и разработать реалистичный график реализации проекта необходима координация между всеми подразделениями. Определение точных затрат потребует детализации потребности в трудовых ресурсах в разных сферах. Информация о необходимых ресурсах должна быть представлена в презентационной форме для представления проекта на всех уровнях управления и утверждением бюджета руководством.

На рисунке выше показана схема географического расположения участка сети напряжением до 1000 В. Такая схема позволяет дежурному персоналу при поступлении сообщения от потребителей об отсутствии напряжения легко определить по адресу поврежденный участок сети и выслать в трансформаторную подстанцию, от которой потребитель получает электроэнергию, бригаду для устранения повреждения. Кроме того, с помощью этой схемы можно определить способы присоединения дополнительной мощности по запросам потребителей в том или ином участке сети. Наиболее сложными, требующими точного расположения кабельных линий, являются планы кабельных сетей города, которые выполняют в масштабе 1 : 500, а отдельные участки с большим количеством кабельных линий (например, центры питания) — в масштабе 1 : 200 или 1 : 100. Проекты трасс кабельных линий выполняют в масштабе 1:500 на геодезическом плане, где условными обозначениями показывают все наземные и подземные сооружения, расположенные в данной зоне, с таким расчетом, чтобы проектируемая кабельная линия не попала на уже имеющееся под землей сооружение (тепло-, газо- и водопровод, телефонную канализацию и т. д.). Проекты согласовывают с эксплуатационной организацией, в чьем ведении будет находиться кабельная линия, а также с отделом подземных сооружений городского Совета или другой организацией, координирующей все прокладки подземных сооружений в данном городе. Геодезисты разбивают трассу прокладки кабеля на местности согласно проекту. При производстве работ по прокладке кабельных линий составляют исполнительный эскиз трассы проложенного кабеля, т. е. замеряют расстояние от кабеля и соединительных муфт до ближайших капитальных сооружений. Не допускаются замеры от деревянных или временных сооружений. Если кабельную линию прокладывают в поле, где нет сооружений, то по трассе линии устанавливают специальные железобетонные вешки, которые ставят на поворотах, у соединительных муфт и через каждые 100 м на прямолинейной трассе. Эскизирование (составление эскиза — рисунок ниже) кабельной линии выполняют представители строительно-монтажной и эксплуатационной организаций без масштаба и заносят в специальную эскизную книжку.

Проектируемая подстанция 110/10 кВ является устройством без технологического производства, поэтому вредные выбросы в атмосферу отсутствуют. Для предотвращения загрязнения окружающей среды при аварийном сбросе трансформаторного масла и предотвращения пожара проектом предусматривается сооружение маслоприемника, рассчитанного на задержание полного объема масла одного трансформатора. Аварийные маслотоки рассчитаны на отвод в течение 15 минут 50% объема масла из маслоприемника. Противопожарные мероприятия запроектированы в соответствии с инструкциями по проектированию противопожарной защиты энергетических предприятий. Основные сооружения подстанции по капитальности относятся ко II классу. В связи с этим принята I степень огнестойкости конструкций ОРУ. Проектируемая подстанция относится к III группе по единичной мощности трансформаторов (до 40 МВ·А). В связи с этим пожарный водопровод на территории подстанции не предусматривается. Подстанция должна быть снабжена первичными средствами пожаротушения согласно действующим нормам. Тушение пожара предполагается осуществлять выездными аварийными бригадами ПЭС и местной пожарной командой. К маслонаполненному оборудованию, зданию ОПУ и сооружениям предусматриваются проезды для технологических автомашин. Расстояния между зданиями и сооружениями приняты в соответствии с противопожарными нормами и требованиями. Сооружения подстанции относятся ко II категории молниезащиты. Молниезащита сооружений II категории запроектирована в соответствии с «Указаниями по проектированию грозозащиты подстанций напряжением 35 кВ и выше» и обеспечивает защиту от прямых ударов молнии и от заноса высоких потенциалов через надземные металлические конструкции. Для защиты персонала от поражения электрическим током от частей нетоковедущих, но случайно попавших под напряжение на РПП 110 кВ и выше, рассчитываются сложные заземляющие устройства, присущие электрическим сетям с большими токами замыкания на землю. Для улучшения знаний персоналом правил техники безопасности и правил техники эксплуатации проводятся дни техники безопасности, противоаварийные и противопожарные тренировки обслуживающего персонала подстанции. Также проводятся ежегодные экзамены по МПОТ и ПТЭ, на которых прошедшим экзамены присваивается более высокая группа по ЭБ, либо подтверждается уже имеющаяся.

Спроектирована районная понизительная подстанция напряжением 110/10 кВ. На подстанции для обеспечения необходимого уровня надежности электроснабжения потребителей установлены два силовых двухобмоточных трансформатора с расщепленной обмоткой типа ТРДН, мощностью по 40000 кВ·А каждый. Выбрана главная схема электрических соединений подстанции, определены токи короткого замыкания, выбраны электрооборудование, токоведущие части, измерительные трансформаторы тока и напряжения. Принятый объем релейной защиты и автоматики обеспечивает требуемую надежность электроснабжения потребителей с учетом питания подстанции от взаиморезервируемых источников питания. Регулирование напряжения на подстанции осуществляется с помощью устройства РПН на высоком напряжении. Проектируемая подстанция принята комплектной, блочного типа КТПБ. Распределительное устройство 110 кВ выполнено открытым. Распределительное устройство 10 кВ комплектуется шкафами внутренней установки с вакуумными выключателями. Проведен расчет освещения, заземления и молниезащиты подстанции. Защита подстанции от прямых ударов молнии осуществляется отдельно стоящими молниеотводами и молниеотводами. Все принятые в дипломном проекте технические решения экономически обоснованы, технически целесообразны и безопасны. В разделе для углубленной разработки рассмотрена диагностика высоковольтных выключателей на базе приборов «Никта» и ПКВ М6. Приведены технические характеристики приборов, схема подключения прибора ПКВ М6 к выключателям для проведения диагностики.

1. Артюхов, И. И. Электрооборудование электрических станций и подстанций/ И. И. Артюхов, В. Д. Куликов, В. В. Тютьманова; – Саратов: СГТУ, 2005. – 136с. 2. Балаков Ю.Н. Проектирование схем электроустановок: /Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов А.В. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. –288 с. 3. Басс Э.И.,Дорогунцев В.Г. Релейная защита электроэнергетических систем. Учебное пособие/. – М.: Издательский дом МЭИ, 2002. –296 с. 4. Власов М., Сердцев А. – статья из журнала «ЭнергоРынок» №10 (2006): «Высоковольтные оптические преобразователи для систем измерения и анализакачества электрической энергии». 5. Власов М., Сердцев А. – статья из журнала «Энергоэксперт» №1 (2007): «Оптические трансформаторы: Первый опыт». 6. Власов М., Воронков М. – статья из журнала «Релейщик» №1 (2008): «Построение систем РЗиА и АИИСКУЭ на базе оптических трансформаторов тока и напряжения с цифровым интерфейсом». 7. Гайсаров, Р. В. Справочник по высоковольтному оборудованию электроустановок/ под ред.Р. В. Гайсарова. – Челябинск: ЮУрТУ, 2005. – 343с. 8. Герасименко А.А.Передача и распределение электрической энергии: Уче-бное пособие/ А.А.Герасименко, В.Т.Федин. – Ростов н/Д. :Феникс; 2006. – 720 с. 9. Дмитриевский В.С. Расчет и конструирование электрической изоляции: Учебное пособие дл вузов. – М. Энергоатомиздат, 1981. 10. Защита трёхобмоточных понижающих трансформаторов (примеры расчёта): Методическое пособие для самостоятельной работы студентов. – Составитель В.А. Попик. – Братск: БрИИ. – 2004. – 52 с. 11. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. - М.: НЦ ЭНАС,2006.-31с. 12. Исмаилов Т.А., Левицкий В.Н. Электроэнергетические системы и сети. Электроэнергетические системы и сети. – Махачкала, ДГТУ, 2012. – 128 с. 13. Каталог: РЗВА и НТЭАЗ.2012: [Электронный ресурс]. URL: http://www.vsoyuz.ru/russian/products/cb/cb_10/cb_10_bp1.- Загл. с экрана. (дата обращения 11.06.2012). 14. Кушкова Е.И – Расчет заземляющих устройств в установках с эффективно-заземленной нейтралью.: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – ВятГТУ, Киров, 2000 год. 15. Левицкий В.Н. Проектирование конструктивной части воздушных линий электропередачи. Учебно-методическое пособие.- Махачкала, 2005.-76 с. 16. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (с изм. и доп.). – М.: изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 192 с. 17. Методические рекомендации по проектированию развития энергосистем. Утверждены Приказом Минэнерго России от 30 июня 2003 г.№281. – М.: Издательство НЦ «ЭНАС». 2006. 18. Неклепаев, Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций/ Б. Н. Неклепаев, И. П. Крючков – М: Энергоатомиздат, 1989. – 608с. 19. Нормы технологического проектирования воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ, утверждены приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 24.10.2008 № 460. 20. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: Учеб.пособие. – М.:ФОРУМ:ИНФРА-М, 2006. – 480с. 21. Основы современной энергетики. Часть II. Современная электроэнергетика / под ред. А.Ф.Бурмана и А.Ф. Строева. – М.: изд-во НЦ ЭНАС. 2003. 22. Ограничители перенапряжений в электроустановках 6-750кв А. Аронов, О.А. Аношин, О.И. Кондратов, Т.В. Лопухова. М. Знак, 2001 г. 23. ПУЭ 6-ое издание дополненное с исправлениями. М.: ЗАО ”Энергосервис”, 2002. 24. Проектирование электрической части станций и подстанций. Ю.Б. Гук, В.В. Кантан, С.С. Петрова. Ленинград, Энергоатомиздат 1985 г. 25. Правила устройства электроустановок. Раздел 4. Распределительные устройства и подстанции. - М.:НЦ ЭНАС, 2007, -79с. 26. Переходные процессы в электроэнергетических системах: /И.П.Крючков, В.А.Старшинов, Ю.П.Гусев, М.В.Пираторов/Издательский дом МЭИ,2008—416с. 27. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов. /Под ред. В.М.Блок. –М.:Высшая школа, 1990,-383 с. 28. Правила устройства электроустановок. – Седьмое издание. – М.: ЗАО “Энергосервис”, 2007. – 608 с. 29. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской федерации. – М.: СПО ОРГРЭС, 2003. 30. Рожкова, Л. Д. Электрооборудование станций и подстанций/ Л. Д. Рожкова, В. С. Козулин – М.: Энергоатомиздат,2010 . – 648с. 31. Рекомендации по технологическому проектированию воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Утверждены приказом Минэнерго России от 30 июня 2003 г. №284. Издательство НЦ «ЭНАС», Москва, 2004. 32. Рекомендации по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35 - 750 кВ. Утверждены Приказом Минэнерго России от 30 июня 2003 г.№288. – М.: 2006. 33. Справочник по проектированию электрических сетей/Под ред. Д.Л.Файбисовича. – М.:Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. –320 с. 34. Справочник по строительству и реконструкции линий электропередачи напряжением 0,4 – 500 кВ/Под редакцией Е.Г. Гологорский. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС. 2003 – 344 с. 35. Справочник по электрическим сетям 0,4 – 35 кВ и 110 – 1150кВ / Под ред. специалистов Мосэнерго, учебно-производственное издание. – М.: Папирус ПРО, 2005.