Вступ

Електрична енергія широко застосовується у всіх областях народного господарства і в побуті. Цьому сприяє універсальність і простота її використання, можливість виробництва у великих кількостях промисловим способом і передача на великі відстані.

Одним з об'єктів електроенергетичної системи є ПС "Шебелінка". Вона здійснює живлення споживачів усіх категорій і тому повинна відповідати всім вимогам надійності.

В силу того, що на ПС "Шебелінка" використовується застаріле фізично і морально обладнання, яке може привести до відмови і втрати живлення відповідальних споживачів, воно вимагає заміни на більш досконале і нове.

Завданням модернізації підстанції є розробка з урахуванням новітніх досягнень науки і техніки засобів експлуатації і управління, при яких забезпечується оптимальна надійність постачання споживача електричною енергією в необхідних розмірах необхідної якості з найменшими витратами.

Основними завданнями дипломного проекту є:

1. Провести аналіз підстанції і ЗРУ 10 кВ, з метою виявлення обладнання, яке вимагає заміни;

2. Вивчити схему оперативних перемикань і виявити максимальний та мінімальний режими роботи підстанції;

3. Зробити розрахунок струмів короткого замикання для максимального і мінімального режимів роботи;

4. Зробити вибір нового обладнання та релейного захисту.

1 Загальна характеристика тягової підстанції

Одночасність процесу виробництва та споживання електроенергії викликає необхідність передачі її по спеціальним постійним каналам - електричних мереж.

Сучасні системи передачі електричної енергії – це розвинуті електричні мережі з численними пристроями регулювання, управління і резервування.

Живильні мережі призначені для передачі електроенергії від підстанцій системоутворюючою мережою та частково від шин 110 - 220 кВ електростанцій до центрів живлення розподільних мереж - районним підстанціям. Живильні мережі зазвичай замкнуті.

Для електропостачання великих промислових підприємств і великих міст здійснюється глибокий введення високої напруги, тобто спорудження підстанцій з первинним напругою 110 - 500 кВ поблизу центрів навантажень. Мережі внутрішнього електропостачання великих міст - це мережі 110 кВ, а в окремих випадках до них ставляться глибокі вводи 220/10 кВ. Таким чином, саме широке поширення набуло напругу 110 кВ.

Районна підстанція має вищу напругу 110 - 220 кВ і нижчу напруга 6 - 35 кВ. На цій підстанції встановлюють трансформатори, що дозволяють регулювати під навантаженням напруга на шинах низької сторони.

Від шин нижчої напруги здійснюється живлення розподільної мережі від трьох одиночних секціонованих систем шин на номінальному напрузі 10 кВ.

Розподільна мережа призначена для передачі електроенергії на невеликі відстані до промислових, міським і сільським споживачам. Такі розподільні мережі зазвичай розімкнуті або працюють в розімкнутому режимі.

2 Характеристика електричного господарства тягової підстанції

2.1 Основне обладнання на підстанції

На тяговій підстанції 110/35/10 встановлено два силових трансформатора типу ТДТН-40000/110 і ТРДН-40000/110 потужністю 40000 кВА кожен. Розподіл електроенергії здійснюється за допомогою розподільних пристроїв: ОРУ - 110 кВ, ОРУ - 35 кВ, ЗРУ - 10 кВ і РУСН - 0,23 кВ.

Територія ОРУ - 110 кВ відокремлена від господарсько-побутових будівель сітчастим огородженням. Для захисту від прямих ударів блискавки на ОРУ - 110 кВ передбачені отдельностоящие громовідводи і громовідводи, розташовані на портулах. Кабелі оперативних ланцюгів, ланцюгів управління, релейного захисту та автоматики закриті плитами, одночасно службовцями пішохідною доріжкою по території відкритого розподільного пристрою.

На ОРУ - 110 кВ розміщено наступне обладнання:

- силові трансформатори типу ТДТН-40000/110 і ТРДН-40000/110;

- комутаційна апаратура: високовольтні масляні вимикачі типу МКП-110 М, роз'єднувачі РЛНД-1, 2; РЛНД-2, віддільники в ланцюгах силових трансформаторів ОД-110;

- вимірювальні трансформатори струму і напруги типу ТВТ-110; НКФ-110;

- розрядники РВС-110;

- на живильних і лініях передбачається установка апаратів високочастотної обробки окремих фаз ВЗ-630;

- паперово-масляні конденсатори зв'язку типу СМР-110 / і 2СМР -55 /;

- підвісна ізоляція зібрана в ізолюючі підвіски УСТ-110.

На ОРУ - 35 кВ розміщено наступне обладнання:

- вимикач типу ВМД-35;

- роз'єднувачі РЛНД1-35, РЛНД2-35;

- вимірювальні трансформатори струму і напруги типу ТВ-35, ЗНОМ-35;

- розрядники РВС-35.

Закритий розподільний пристрій ЗРУ - 10 кВ зібрано за схемою "Одиночна секціонована система шин", таких систем на ПС - 3. Ошиновка виконана алюмінієвими смуговими шинами - А (100х8). Електричні з'єднання силових трансформаторів з РУ - 10 кВ здійснюється гнучкими токопроводамі 2хАС - 400/51, зібрані в шинні мости. Прокладка контрольних кабелів, кабелів зв'язку, кабелів споживачів власних потреб здійснюється за ЗРУ - 10 кВ відкрито в пластмасових та металевих трубах.

Для запобігання зниженню температури в зимовий період в приміщеннях ЗРП нижче мінус 25 0С, а також для просушування в перехідні періоди передбачається пристрій електроопалення (таблиця 2.1).

Таблиця 2.1 - Характеристика встановлених КРУ

Тип КРУ	К-12	К-15	К-26
Рік установки	1964-1982	1972-1982	1982
Встановлюваний апарат	ВМПЕ-10, ПК-10,ПКТ-10	ВМПЕ-10	МГГ-10
Кількість	46	2	3

Основним обладнанням ЗРУ - 10 кВ на ПС є:

- вимикачі типу ВМПЕ-10, МГГ-10;

- трансформатори власних потреб 2хТМ-180/10;

- вимірювальні трансформатори струму і напруги ТПЛ-10, ТВЛМ-10, ТПШЛ-10, ТПОЛ-10, НТМИ-10;

- трансформатори ДГК: ТМ-400/10, ТМ-630/10;

- ДГК типу ЗРОМ-300/10, РЗДПОМ-400/10, РЗДПОМ-630/10;

- розрядники РВО-10, ОПНС-10;

- запобіжники типу ПК-10, ПКТ-10.

Розподільний пристрій власних потреб складається з двох секцій. Номінальною напругою РПВП є 0,23 кВ. Зв'язок між секціями може здійснюватися за резервною перемичці. Є також розвилка, через яку харчування другої секції може бути здійснено від ТСН - 1 по кабелю, жорстко підключеному в висновками 0,23 кВ даного трансформатора. У нормальному режимі харчування власних потреб здійснюється від ТСН - 1 і ТСН - 2 з введеним АВР - 0,23 кВ від ТСН - 1.

Оперативним струмом на підстанції є постійний струм 220 В від акумуляторної батареї типу СК-12. Підзарядка акумуляторної батареї здійснюється за допомогою випрямних зарядних пристроїв № 1, № 2 з твердими випрямлячами типу ВАЗП-380/260-40/80 на напругу 380-260 В і струм 40-80 А. Як зарядного пристрою застосовано генератор постійного струму паралельного збудження , сполученого з електродвигуном змінного струму. Пристрої ВАЗП живиться через перехідною трансформатор 220/380В.

Інформація по трансформаторам власних потреб ПС "Шебелінка" приведена в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Характеристики трансформаторів власних потреб

Тип трансформатора			ТМ-180/10		ТМ-180/10
Рік виготовлення			1974		1982
Рік установки			1974		1982
Номінальна потужність обмоток, МВА	ВН	0,18		0,18
	НН	0,18		0,18
Номінальна напруга обмоток, кВ	ВН	10		10
	НН	0,23		0,23
Група з’єднання обмоток
Тип РПН			ПБВ		ПБВ

2.1.1 Силові трансформатори

Характеристики силових трансформаторів встановлених на підстанції представлені у вигляді таблиці 2.3.

Таблиця 2.3 - Характеристики силових трансформаторів

Тип трансформатора		ТДТН-40000/110	ТРДН-40000/110
Рік виготовлення		1974	1982
Рік установки		1974	1982
Номінальна потужність обмоток, МВА	ВН	40	40
	СН	40	20
	НН	40	20
Номінальна напруга обмоток, кВ	ВН	115	115
	СН	38,5	10,5
	НН	11	10,5
Група з’єднання обмоток
Тип РПН		РС – 3	РС – 4

В даний час в роботі перебувають два трансформатора Т - 1 і Т - 2, все навантаження трансформаторів проходить тільки по стороні 10 кВ, обмотка боку 35 кВ Т - 1 працює на холостому ходу.

Роз'єднувачі

На ОРУ - 110 кВ застосовані роз'єднувачі горизонтально-поворотного типу з ножами, що обертаються в горизонтальній площині, паралельній основи. Двома заземлювальними ножами забезпечені роз'єднувачі з боку живильних ліній, вимірювальні трансформатори напруги. Всі шинні роз'єднувачі і роз'єднувачі на силових трансформаторах мають один заземлювальний ніж.

На ЗРУ - 10 кВ застосовуються роз'єднувачі внутрішньої установки з ножами коритного профілю без заземлюючих ножів.

Засоби захисту від комутаційних перенапруг

Засобами захисту від комутаційних перенапруг є розрядники. Встановлено вони як в нейтраль силових трансформаторів, так і на їх вводах і на шинах 10 кВ. Також розрядники застосовані на вводах вимірювальних трансформаторів напруги на стороні 110 кВ і 10 кВ.

Засоби компенсації ємнісних струмів в мережі 10 кВ

Для компенсації ємнісних струмів на землю на ПС "Шебелінка" використовуються ДГК, які включені в нейтраль трансформаторів ДКГ.

На I - с.ш. встановлено трансформатор ДГК типу ТМ-630/10 в нейтраль якого включена котушка індуктивності РЗДПОМ-400/10 з плавним регулюванням струму (30 - 100 А).

На II - с.ш. встановлено трансформатор ДГК типу ТМ-630/10 в нейтраль якого включені дві котушки індуктивності РЗДПОМ-630/10 і ЗРОМ-300/10 із ступінчастим регулюванням струму (24,5; 30; 37; 42; 47 А).

На III - с.ш. встановлено трансформатор ДГК типу ТМ-400/10 в нейтраль якого включена котушка РЗДПОМ-630/10.

Основним режимом роботи ДГК є автоматичний. Режим дистанційного управління є резервним і використовується, як правило, при налагоджувальних роботах, ремонтах.

2.2 Організація контролю режимів роботи пс і технічного обліку електроенергії

Для контролю за режимами роботи підстанції використовуються наступні прилади:

- для візуального спостереження – стрілочні прилади;

- для підсумовування показань у часі використовуються інтегрувальні прилади (лічильники);

- для запису параметрів в аварійних умовах застосовують променеві осцилограми, а також нестаціонарно встановлений інформаційно-діагнозтичний комплекс "РЕГІНА";

- для визначення місця короткого замикання на лініях зв'язку 110 кВ застосовують амперметри та вольтметри, а також ІДК "РЕГІНА".

Відповідно до ПУЕ показують прилади повинні мати клас точності не нижче 2,5. Для фіксуючих приладів допускається клас точності 3, амперметри можу мати клас точності 4, лічильники не менше 2.

Вимірювання напруги передбачено на шинах 110 кВ, 10 кВ, а струму в одній з фаз приєднань.

На лініях 110 кВ і обхідному вимикачі 110 кВ виконується вимірювання активної та реактивної потужності і двосторонній технічний облік електроенергії. На силових трансформаторах з боку 10 кВ передбачено вимір активної потужності. На лініях 10 кВ, а також стороні М.М. трансформаторів передбачено облік активної і реактивної енергії.

2.3 Диспетчерське управління та телемеханізація

Відповідно до "Керівних вказівок щодо вибору обсягів інформації, проектування, збору і передачі інформації в енергосистемах" з підстанції "Шебелінка"на диспетчерський пункт електромереж (ДП ЕС) і на диспетчерський пункт міського РЕМ передбачається передача наступного обсягу інформації:

а) на ДП електромереж:

1) телесигналізація положення вимикачів 110, 10 кВ силових трансформаторів і секційних вимикачів 10 кВ;

2) аварійно-попереджувальна телесигналізація;

3) телеуправління вимикачами 110, 10 кВ силових трансформаторів і секційними вимикачами 10 кВ;

4) телевимірювання струмів навантаження силових трансформаторів на стороні 10 кВ;

5) телевимірювання напруги на шинах 10 кВ.

б) на ДП міського РЕМ:

1) телесигналізація положення вимикачів відходять ПЛ 10 кВ;

2) телесигналізація положення вимикачів 10 кВ силових транс-форматорів та секційних вимикачів 10 кВ;

3) аварійно-попереджувальна телесигналізація;

4) телеуправління вимикачами 10 кВ фідерних ліній.

2.4 Висновки

Підстанція забезпечує електроенергією відповідальних споживачів I і II категорії. Відповідно до ПУЕ ПС повинна відповідати всім вимогам надійного, безперебійного живлення споживачів:

- силові трансформатори перебувають в експлуатації досить тривалий час;

- пропонується рішення про спорудження нових КРУ-10 кВ із застосуванням мікропроцесорних блоків;

- схема ОРУ - 110 залишається колишньою, проводиться заміна високовольтних вимикачів МКП-110 на увазі морального і фізичного зносу по тій же причині проводиться заміна вимикачів МГГ-10 і ВМПЕ-10 і на стороні 10 кВ;

- роз'єднувачі, встановлені на ПС на увазі тривалого використання можуть послужити причиною аварії через механічних пошкоджень в місці кріплення колонки ізолятора до металевої арматури роз'єднувача. З цієї причини необхідна заміна;

- для збільшення надійності електропостачання передбачається заміна відокремлювачів в ланцюгах силових трансформаторів на вимикачі;

- стан вимірювальних трансформаторів струму і напруги - задовільний;

- джерело оперативного струму (АБ) знаходиться в аварійному стані і потребує заміни;

- в увазі не перспективності напруги 0,23 кВ мережі власних потреб передбачається перехід на напругу 0,4 кВ шляхом установки нових трансформаторів ТСН типу ТМ-250/10 напругою 10/0, 4 кВ, що дозволить живити пристрої ВАЗП не вдаючись до перехідного трансформатора 220/380 В;

- приладове обладнання фізично та морально застаріло і вимагає поступової заміни шляхом впровадження нових технологій.