Электрическая часть станций и подстанций

Обоснование главной схемы подстанции. Проверка электрооборудования на стойкость в режиме короткого замыкания. Собственные нужды ГПП-19. Релейная защита и автоматика. Надёжность схемы электроснабжения. Электробезопасность на подстанции, молниезащита.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

АННОТАЦИЯ

Дана характеристика ГПП-19, описана система электроснабжения, потребители и требования к надёжности их электроснабжения. На основе расчётных нагрузок выполнена проверка электрооборудования в нормальном и послеаварийном режимах. Выполнена проверка токоведущих частей и коммутационной аппаратуры на стойкость в аварийном режиме. Рассчитаны потери напряжения и мощности в линиях. Изучена система релейной защиты и автоматики, произведён расчёт уставок для питающей и отходящей линии, а также силового трансформатора. Описана схема собственных нужд. Также рассмотрены вопросы обеспечения показателей качества электроснабжения. Особое внимание уделено вопросу компенсации реактивной мощности на подстанции, произведён анализ применяемых фильтрокомпенсирующих устройств и экономическая оценка эффективности их использования. Оценена надёжность схемы электроснабжения ГПП-19. Рассмотрены вопросы охраны труда и обеспечения безопасности жизнедеятельности на подстанции.



ВВЕДЕНИЕ

В данном дипломном проекте рассматривается главная понизительная подстанция №19 ОАО «НЛМК». ГПП-19 введена в работу в 2009 году в ходе программы по реконструкции конверторных цехов №1, 2 ОАО «НЛМК». В ходе программы в КЦ-1, КЦ-2 ведётся сооружение агрегатов «печь-ковш» (АПК). АПК предназначены для внепечной обработки металла после его плавки в конверторе перед подачей на машины непрерывной разливки стали. ГПП-19 осуществляет приём электроэнергии, понижение напряжения со 110 кВ до 35 кВ и распределение её между потребителями на напряжении 35 и 6 кВ.

ГПП-19 представляет собой пример использования современного высокотехнологичного электрооборудования, которое может применяться не только при строительстве новых подстанций, но и при модернизации уже существующих. В состав оборудования ГПП-19 входят:

- закрытое распределительное устройство ЗРУ-110 кВ;

- открытое распределительное устройство ОРУ-110 кВ с двумя силовыми трансформаторами мощностью по 160 МВА. Учитывая характер нагрузки, на ГПП-19 применяются специальные трансформаторы, приспособленные для работы в режиме пиковых нагрузок;

- комплектное распределительное устройство КРУ-35 кВ содержит две системы шин с вакуумными выключателями, разъединителями, трансформаторами тока и напряжения и ОПН;

- комплектное распределительное устройство КРУ-6 кВ содержит две системы шин с вакуумными выключателями, разъединителями, трансформаторами тока и напряжения и ОПН;

- два фильтркомпенсирующих устройства (ФКУ) 35 кВ мощностью по 30 МВАр. Учитывая, что устройства АПК существенно снижают показатели качества электроэнергии, а также потребляют значительную реактивную мощность из сети, применение ФКУ на ГПП-19 позволяет существенно сократить влияние потребителей на питающую сеть, а также добиться значительной экономии электроэнергии за счёт сокращения потребления реактивной мощности из сети;

- главный щит управления, в котором находятся панели управления, релейной защиты и автоматики, пожарной и охранной сигнализации;

- два трансформатора собственных нужд;

- щит собственных нужд - 0,4кВ;

- щит постоянного тока;

- аккумуляторная батарея;

- системы вентиляции и кондиционирования воздуха;

- станция газового пожаротушения;

- освещение подстанции.

Кроме того, на ГПП-19 используются современные микропроцессорные средства релейной защиты и автоматики (РЗА) на базе терминалов фирмы Siemens. Это позволяет осуществлять проверку и настройку уставок релейной защиты с помощью одного программатора. Кроме того, микропроцессорные терминалы РЗА позволяют добиться высокой точности срабатывания, существенно повышают быстродействие, селективность и надёжность системы РЗА подстанции, что особенно важно, учитывая ответственность и наличие мощного дорогостоящего оборудования потребителей.

Для прокладки кабельных линий на ГПП-19 используются современные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена которые имеют высокие показатели безопасности, просты в обслуживании и позволяют обеспечить пропускную способность на 15?30% выше, чем у маслонаполненных кабелей, за счёт повышения рабочей температуры проводящей жилы с 70^оС до 90^оС.

Потребителями ГПП-19 являются агрегаты «печь-ковш» КЦ-1, КЦ-2. Основными потребителями КРУ-35 кВ являются два печных трансформатора мощностью 45 МВА, установленные в КЦ-2 и два печных трансформатора мощностью 25 МВА, установленные в КЦ-1. Кроме того, от КРУ-35 кВ запитываются собственные нужды подстанции. Потребителями КРУ-6 кВ являются трансформаторные подстанции, обеспечивающие питание собственных нужд агрегатов печь-ковш и двигатели газоочистки.

Агрегаты «печь-ковш» обеспечивают технологический процесс рафинирования металла в ковше под высокоосновным безжелезистым шлаком и инертной атмосферой над расплавом металла с эффективным раскислением и десульфурацией металла, снижением содержания газов и неметаллических включений. В результате перемешивания металла инертным газом создаются благоприятные условия для усреднения температуры и химического состава металла, в объёме ковша достигается высокий уровень воспроизводимости условий от плавки к плавке и высокое усвоение элементов. Также АПК обеспечивает выдержку металла, в случае необходимости, с регулирующим нагревом, выступая в качестве буфера между конвертером и отделением непрерывной разливки стали. Это позволяет избежать излишнего перегрева металла в конвертере, обеспечивая вместе с тем, необходимую температуру металла на входе в машину непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Кроме того при внепечной обработке стали в сталеразливочный ковш загружаются по расчёту ферросплавы для доведения химического состава стали до заданных условий для данной марки с обеспечением меньшего угара легирующих элементов и сокращения расхода ферросплавов.

Учитывая вышесказанное, видно, что нарушение электроснабжения потребителей ГПП-19 вызовет нарушение сложного технологического процесса, что может привести к простоям, выпуску продукции ненадлежащего качества и повреждению оборудования. По этой причине потребители ГПП-19 относятся к первой категории по надёжности электроснабжения. Питание КРУ-35 кВ осуществляется от двух независимых источников питания, которыми служат разные системы шин РП-1.

Потребители КРУ-35 кВ ГПП-19 имеют низкий коэффициент мощности и оказывают значительное влияние на питающую сеть, так как графики их нагрузки имеют циклический резкопеременный характер, что вызвано работой печных трансформаторов АПК. В связи с этим, на шинах 35 кВ питающей подстанции возникают провалы напряжения, нарушается гармонический состав тока и напряжения, несимметрия напряжения. Таким образом на ГПП-19 необходимо использовать устройства для компенсации реактивной мощности и повышения качества электроэнергии. Для этого к шинам КРУ-35 кВ подключены два фильтркомпенсирующих устройства мощностью по 30 МВАр. Эти устройства представляют собой LC-фильтры, настроенные на резонанс с наиболее ярко выраженными гармониками, генерируемыми устройствами АПК в процессе работы.

молниезащита электрооборудование схема подстанция



1. СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

1.1 Описание схемы внешнего электроснабжения

Система электроснабжения ОАО «НЛМК» имеет разветвлённую структуру и состоит из системообразующих распределительных подстанций напряжением 110 кВ № 1, 2, главных понизительных подстанций, цеховых распределительных подстанций и комплектных трансформаторных подстанций, а также нескольких тупиковых подстанций, запитанных непосредственно от сетей ЕЭС. РП-1 и РП-2 110 кВ, а также тупиковые ГПП запитаны от районных подстанций напряжением 110/220 кВ «Северная», «Новая», «Металлургическая», которые в свою очередь получают питание от узловых подстанций «Липецкая» и «Борино» 500/220 кВ, а также от ТЭЦ-НЛМК и ТЭЦ-2. Все подстанции внешней системы электроснабжения связаны между собой по радиальным схемам.

РУ-110 кВ и КРУ-35 кВ ГПП-19 питаются от распределительной подстанции 110 кВ №1 (РП-1 110 кВ). Схема РП-1 110 кВ согласно номенклатуре включает в себя четыре рабочие системы шин, которые фактически являются двумя рабочими секционированными системами шин (СШ), а также секционированную обходную систему шин. I и II СШ, а также III и IV СШ соединены между собой секционными выключателями. I и III СШ, а также II и IV СШ соединены шиносоединительными выключателями. I и III СШ получают питание по двухцепной воздушной линии от подстанции «Новая». II и IV СШ получают питание по двухцепной воздушной линии от подстанции «Северная». Все подстанции схемы внешнего электроснабжения питаются по радиальным схемам. Под питание ГПП-19 построены ячейки № 33, 35 I и III СШ РП-1 110 кВ с возможностью перевода присоединения на любую из двух данных систем шин. Таким образом, электроснабжение РУ-110 кВ и КРУ-35 кВ осуществляется от двух независимых источников питания, которыми являются разные системы шин РП-1 110 кВ. При повреждении питающей воздушной линии питание системы шин осуществляется через секционные и шиносоединительные выключатели. Таким образом, схема электроснабжения соответствует требованиям к питанию потребителей первой категории по надёжности электроснабжения.

КРУ-6 кВ ГПП-19 получает питание от ячеек № 27-29, 40-42 РУ-6 кВ ГПП-16 по двум кабельным линиям. ГПП-16 получает питание по двум кабельным линиям от ячеек № 11, 22 РП-1 110 кВ. Таким образом, конечным источником питания КРУ-6 кВ ГПП-19 также...