Электрические нагрузки и выбор трансформаторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Электрические нагрузки и выбор трансформаторов

трансформатор релейный выключатель автоматика

Подстанция ГПП-10 сооружена для питания потребителей электроэнергии цеха холодной прокатки углеродистых сталей и потребителей комплекса ЦХП УС. В отношении обеспечения надёжности электроснабжения указанные электроприёмники относятся в основном ко 2-ой категории. Имеется небольшое количество потребителей 1-ой категории - часть агрегатов АНО, оперативный центр управления - ОЦУП и др.

Потребители электроэнергии цеха, подключаемые к ГПП-10, делятся на две основные группы:

Потребители с циклическим резкопеременным графиком нагрузки (вентильные преобразователи главных приводов 5-ти клетьевого стана “Тандем”) - ударные нагрузки, вызывающие колебания напряжения.

Вентильные преобразовательные установки прочих агрегатов, силовые общепромышленные и осветительные установки, имеющие относительно ровный график - спокойные нагрузки.

Потребляемая мощность ударных нагрузок, по данным фирмы “Сименс”, составляет 41,861 МВт при cos f =0.944.

Расчёт ударных нагрузок приведён в таблице 2. Пиковая мощность ударных нагрузок составляет 66МВА.

В связи с тем, что проект электрической части ГПП-10 выполнялся раньше проектов электрической части ряда подключаемых агрегатов 1-й очереди со спокойной нагрузкой, то из-за отсутствия уточнённых данных по нагрузкам, в данном проекте приведён ориентировочный расчёт спокойных нагрузок на шинах 10кВ.

Ориентировочная мощность спокойных нагрузок 1-й очереди цеха составляет 57,8 МВт при cos f=0,94. Расчёт спокойных нагрузок 1-й очереди приведён в табл. 3.

Нагрузка собственных нужд ГПП-10 составляет 87 кВт при cos f = 0,85. Расчёт нагрузок собственных нужд приведён в таблице 1.

Ориентировочная потребляемая мощность нагрузок 1-ой очереди цеха составляет 100МВт при cos f = 0,94.

Для обеспечения в/у нагрузок цеха принята установка 4-х трансформаторов 110/10 кВ мощностью по 63000 кВА каждый, из них два трансформатора - для ударных нагрузок и два трансформатора - для спокойных нагрузок. Проектом предусматривается возможность замены в дальнейшем трансформаторов спокойных нагрузок на трансформаторы 110/10 кВ мощностью по 80000 кВА.

В связи с отсутствием специальных силовых трансформаторов 110/10 кВ, для питания ударных нагрузок стана “тандем“ применены силовые трансформаторы общего назначения, которые выбраны по среднеквадратической мощности, определяемой по графику потребляемой активной и реактивной мощности для программы прокатки представленной фирмой “Сименс“ (ФРГ), и проверенны по пиковой мощности.

Таблица 1. Расчёт нагрузок собственных нужд 380-220 В

Наименование	Cos f	Расчётная нагрузка
		кВт	кВар	кВ А
1. Охлаждение трансформаторов 110/10-10 кВ, 63000 кВА	0,8	60	45	75
2. Регулирование напряжения трансформаторов 110/10-10 кВ, 63000кВА	0,8	4,4	3,25	5,5
3. Зарядное устройство.	0,72	4,6	3,05	6,23
3, Обогрев кабельных муфт 110 кВ.	1	8	-	8
4. Освещение ОРУ 110 кВ и эстакады токопроводов.	1	10	-	10
5. Всего на шинах 380-220 В	0,85	87	51,3	105

Таблица 2. Расчёт нагрузок на шинах 10кВ Подстанции 1 РП

Наименование	Cos f	Расчётная нагрузка
		кВт	кВар	кВ А
1 секция Клеть 1 Клеть3 Клеть5 Оправочная моталка Возбуждение клетей 1,2,3,4 Компенсатор №1 47ТП, трансформатор 1Т 44ТП +46ТП,трансформат. 1Т 43ТП+45ТП,трансформатор 1Т		5300 7100 7040 -94 100 - 100 1540 1726	4150 5303 5314 187 300 5180 830 1040 1164		В расчёте не учитывается В расчёте не учитывается
Всего на 1 секции без компенсации	0,78	22706	18101	29100
Фильтры 7-ой,11-ой,13-ой,17-ой гармоник Фильтр 5-ой гармоники			-4100 -5800
Итого на 1 секции с компенсацией 2 секция Клеть 2 Клеть 4 Наматывающая моталка № 1 Наматывающая моталка№ 2 Разматыватель Компенсатор №2	0,94	22706 7000 7100 950 950 -90 -	18101 5250 5320 837 837 170 5810	29100	В расчёте не учитывается Демонтирован
Возбуждение клети 5 Стыкосварочная машина Лебёдки 43ТП +45ТП, трансформаторы 2Т 44ТП +46ТП, трансформаторы 2Т 47ТП, трансформатор 2Т		100 290 55 1576 2820 -356	300 502 1238 1123 1720 380		В расчётах не учитывается
Всего на 2 секции без компенсации Фильтры 7-ой,11-ой,13-ой,17-ой гармоник Фильтр 5-ой гармоники	0,76	19155	16338 -4100 -5800	25200
Итого на 2-й секции с компенсацией 1+2 секции Без компенсации С компенсацией	0,948 0,775 0,944	19155 41861 41861	6438 34439 14639	20200 54000 44300	2Х63000 2Х63000

Примечание: 1. Расчёт нагрузок на шинах 10 кВ выполнено по данным фирмы “Сименс “ (ФРГ).

2. Пиковая мощность составляет 66МВА (в аварийном режиме). По этой мощности выбраны питающие трансформаторы.

Таблица 3. Расчёт нагрузок на шинах 10 кВ. Подстанции 2 РП

Наименование	Cos f	Расчётная нагрузка
		кВт	кВар	кВ А
АНО НТА № 1 Дрессировочный стан № 1 АПР № 1 АПР № 3 АПР № 2 Агрегат электролитической нагрузки АПрР № 4 АПрР № 5 ОКП Мастерские цеха и маслохозяйство Освещение 6ЭМП Конвейер горячекатаных рулонов Агрегат поперечной резки х/к и оцинкованных полос Агрегат продольной резки х/к и оцинкованных полос АУП Агрегат упаковки широких рулонов	0,5 0,4 0,97 0,7 0,65 0,65 0,63 0,77 0,79 0,88 0,7 0,7 0,67 0,4 0,4 0,4 0,4	10000 10000 4700 3700 2775 2565 4300 1200 1300 7100 4000 1400 765 1140 700 25 30	17300 23000 1130 3745 3230 2960 5300 1000 1000 3800 4000 1430 845 2620 1600 58 69	13300 25000 4850 5300 4250 3900 6800 1560 1640 8100 5700 2000 1140 2860 1750 62 75	По данным фирмы “Сименс“
Двигатели вентиляторов Итого по цеху Комплекс цеха	0,9 0,617 0,85	1000 56700 16400	-480 72607 10000	1110 92000 19200
Итого по 2РП Те же, с К р. М=0,8 Фильтры	0,656 0,656	72100 57800	82607 66000 -44600	110000 88000	2Х63000
Всего по 2РП	0,94	57800	21400	61500

При проверке по пиковой мощности принято следующее:

- в нормальном режиме пиковая мощность не должна превышать номинальную мощность обмоток трансформаторов;

- в аварийных режимах пиковая мощность не должна превышать номинальную мощность обмоток трансформаторов более чем на 20%.

Трансформаторы 110/10 кВ, предназначены для питания спокойных нагрузок, выбраны по расчётной нагрузке 30-и минутного максимума.

Загрузка трансформаторов 110/10 кВ в нормальном режиме составляет:

- для трансформаторов ударных нагрузок - 38%;

- для трансформаторов спокойных нагрузок - 49%;

В аварийных режимах загрузка трансформаторов 110/10 кВ составляет:

- для трансформаторов ударных нагрузок - 67%;

- для трансформаторов спокойных нагрузок - 98%;

Загрузка трансформаторов 110/10 кВ ударных нагрузок пиковой мощностью составляет:

- в нормальном режиме - 55%;

- в аварийном режиме - 105%.

Принципиальная однолинейная схема

Подстанция ГПП-10 является подстанцией глубокого ввода.

Питание ГПП-10 осуществляется на напряжение 110 кВ по 4-м радиальным кабельным линиям от распределительной подстанции 110 кВ РП-110 №1, расположенной в 1,5 км от ГПП-10. Для ГПП-10 принята блочная схема коммутации - “кабельная линия трансформатор с кабельным вводом 110 кВ,110\10,63000кВА-токопровод 10кВ “ с передачей отключающего сигнала по кабелю связи на РП-110 кВ №1. Всего на ГПП-10 предусматривается 4 таких блока. Трансформаторы 110/10,5 кВ приняты с расщеплённой на две ветки обмоткой 10 кВ.

Трансформаторы 1Т и 2Т - 63000кВА предназначены для питания ударных резкопеременных нагрузок 5-ти клетьевого стана. “Тандем”, трансформаторы 3Т и 4Т, 63000 кВА предназначены для питания спокойных нагрузок. Распределительное устройство 10 кВ расположено в электромашинном помещении непрерывного 5-ти клетьевого стана 6ЭМП и состоит из 2-х подстанций.

Подстанция 1РП - предназначена для питания только потребителей электроэнергии 5-ти клетьевого стана.

Подстанция 2РП - для питания всех остальных потребителей цеха и потребителей комплекса ЦХП УС.

Распределительная подстанция 1РП состоит из 2-х секций шин 10 кВ - 1 и 2 секции.

Питание 1-й секции шин 10 кВ осуществляется от трансформатора 1Т;

Питание 2-й секции - от трансформатора 2Т.

Для равномерного распределения пиковых нагрузок по ветвям расщеплённых обмоток 10 кВ трансформаторов 1Т и 2Т, применяется параллельная работа этих ветвей непосредственно на выводах каждого трансформатора.

Питание каждой секции шин 10 кВ 1РП осуществляется по одной нитке токопровода типа ТКС-10У/3200.

В качестве РУ-10 кВ принято комплектное распределительное устройство типа КР-10/600. Для ограничения мощности короткого замыкания до 500 МВА на вводах 10 кВ к подстанции 1РП устанавливаются токоограничивающие реакторы типа РБДГ-10-4000-0,105.

Ввод на каждую секцию шин 10 кВ осуществляется через 2 масляных выключателя 10 кВ, 3200 А.

1 и 2 секции шин 10 кВ соединены секционным масляным выключателем, который нормально отключён.

Распределительная подстанция 2РП состоит из четырёх секций шин 10 кВ - 3, 4, 5 и 6 секции.

Питание этой подстанции предусматривается от трансформаторов 3Т и 4Т, у которых используется расщепление обмотки 10 кВ. Каждая расщеплённая обмотка 10 кВ трансформатора 3Т и 4Т через масляный выключатель 10 кВ присоединяется к определённой секции шин 10 кВ, а именно: 1-я обмотка трансформатора 3Т присоединяется к 3 секции шин, 2-я обмотка 3Т - к 5 секции;

Соответственно - 1-я обмотка трансформатора 4Т присоединяется к 4 секции шин, а 2-я обмотка 4Т -к 6 секции. Соединение каждой обмотки 10 кВ трансформаторов с секциями шин 10 кВ осуществляется по токопроводу типа ТКС- 10У/3200. Секции 3 и 4 , а также 5 и 6 соединены нормально отключенным секционным масляным выключателем.

Для питания цепей измерения и защиты на каждой секции шин 10 кВ предусматривается установка трансформатора напряжения.

Принципиальная однолинейная схема ГПП-10 без отходящих линий 10 кВ приведена на чертеже М46635-4.

В связи с тем, что подстанция 2РП является центральной распределительной подстанцией 10 кВ всего цеха, в данном проекте на чертеже М46635-5 приведена её принципиальная однолинейная схема с указанием линий 10 кВ.

Принципиальная однолинейная схема подстанции 1РП, предназначенной исключительно для 5-ти клетьевого стана, приводится в проекте электрической части данного стана.

2. Расчёт токов короткого замыкания

По данным Тульского отделения Энергосеть-проект суммарная мощность к.з. на шинах РП-110 №1 составит в максимальном режиме 5000МВА, в минимальном режиме не менее 3500 МВА.

Расчёт токов короткого замыкания для максимального и минимального режимов приведены в таблице 4 чертёж М46633-9.

В результате расчётов определены токи трёхфазного к.з. на стороне 10 кВ трансформаторов 1Т-4Т:

Максимальный режим

Тр-ры 1Т-2Т: до реактора - I”=28500 А. i_у=72600 А;

После реактора I”=19100 А, i_у=48700 А;

Тр-ры 3Т/4Т: до реактора I”=16800 А, i_у=42800 А;

Минимальный режим

Тр-ры 1Т/2Т до реактора - I”=27200 А , i_у=69500 А;

После реактора I”=18700 А, i_у=47700 А;

Тр-ры 3Т/4Т шины 10 кВ - I”=16000 А, i_у=40800 А.

Вся аппаратура и ошиновка подстанции выбрана по номинальным параметрам и проверена по условиям устойчивости к токам короткого замыкания.

В качестве распределительного устройства 10 кВ приняты шкафы КРУ-10-500.

3. Оперативный ток и собственные нужды

На подстанции принят постоянный оперативный ток 220 В для питания цепей управления, защиты и сигнализации, а также электромагнитов включения привододов масляных выключателей.

В качестве источника для питания цепей управления, защиты и сигнализации предусматриваются комплектные устройства оперативного тока типа ШУОТ - герметизированные аккумуляторные батареи в специальных шкафах. Принято два комплекта шкафов ШУОТ. Каждый комплект состоит из двух последовательно соединённых шкафов с аккумуляторной батареей на 110 В каждая. Для заряда аккумуляторов ШУОТ предусматривается специальное зарядное устройство типа ВУК-320/14 на 220 В. Постоянный под-заряд аккумуляторов осуществляется подзарядными устройствами, встроенными в этот же шкаф.

Для питания электромагнитов включения выключателей 10 кВ принят выпрямленный ток напряжением 220 кВ . Для этого предусмотрено три комплектных устройства типа УКП-66/220/1БПРУ, 2БПРУ, 3БПРУ/.

1БПРУ и 2БПРУ присоединены к трансформаторам собственных нужд 10/0,23 кВ, 40 кВА - 1ТСН и 2ТСН, включенным до выключателей ввода 10 кВ на секции 3 т 4.

Для обеспечения надёжного включения выключателей в случае включения их на короткое замыкание,(если к моменту пуска ГПП-10 промышленность не начнёт серийно выпускать устройство БПРУ с накопителем), предусмотрено питание 3БПРУ от 3ТСН, который подключается к секции 10 кВ, обеспечивающей питание потребителей 1-й категории. На стороне выпрямленного тока устройства работают параллельно. Принято следующее питание магистралей соленоидов включения:

Питание электромагнитов включения выключателей вводов и секционных выключателей 1РП и 2РП, потребляющих ток 150 А, осуществляется по отдельной магистрали, образующей нормально разомкнутое кольцо (+-1ШП).

Питание электромагнитов включения выключателей отходящих линий 10 кВ, (потребляемый ток-100 А) по трём самостоятельным магистралям (+- 2ШП), образующих 3 нормально разомкнутых кольца:

1-ое кольцо - для 1 и 2 секций

2-ое кольцо - для 3 и 4 секций

3-е кольцо - для 5 и 6 секций

Для питания потребителей собственных нужд ГПП-10 предусматривается 7-ми панельный щит переменного тока 380-220 В . Питание щита предусматривается от подстанции 3ТП , расположенной в 6 ЭМП, по двум кабельным линиям 380 В.

От этого щита питаются в основном потребители электроэнергии на напряжении 380-220 В открытой части подстанции: обдув трансформаторов, устройство регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой, обогрев кабельных вводов 110 кВ, освещение открытой части подстанции и эстакады токопроводов. Освещение и вентиляция закрытой части подстанции в объём настоящего проекта не входят. Они будут включены в состав проектов освещения 6ЭМП и вентиляции 6ЭМП.

4. Релейная защита и автоматика

На трансформаторах 1Т-4Т 115/10,5 кВ, 63000 кВА предусматриваются следующие виды защит:

Дифференциальная токовая защита от коротких замыканий в обмотках и на выводах трансформаторов. Защита выполнена на реле ДЗТ-11. В зону действия дифференциальной защиты трансформаторов 1Т и 2Т входит реактор РБДГ10-4000-0,105.

Максимальная токовая защита на стороне 110 кВ защищаемого трансформатора для резервирования основных защит трансформатора и от сверхтоков внешних коротких замыканий. Защита выполнена с комбинированным пуском по напряжению со стороны 10 кВ.

Газовая защита. На трансформаторе 63000 кВА с кабельным вводом 110 кВ установлены следующие газовые реле:

Газовое реле трансформатора типа BF-80/Q - действует на отключение трансформатора при повреждении внутри кожуха трансформатора.

Газовое реле устройства РПН типа РS-1000 - действует на отключение трансформатора при повреждении в баком РПН.

Газовое реле кабельных вводов 110 кВ типа BF-50/Q-действует на отключение трансформатора при повреждении кабельных вводов 110 кВ.

Кроме того 1-я ступень газовых защит трансформатора и кабельных вводов 110 кВ действует на сигнал.

Все указанные защиты трансформатора действуют на общее промежуточное реле, которое в свою очередь действует на отключение масляных выключателей 10 кВ трансформатора и передают отключающий сигнал по кабелю на отключение масляного выключателя 110 кВ РП-110 № 1.

Защита от повышения температуры масла - действует на сигнал.

Защита от перегрузки - действует на сигнал.

Защита от перегрузки трансформаторов 1Т и 2Т отстроена от номинального тока шинопровода ТКС- 10-3200 А и установлена на стороне 110 кВ трансформатора. Защита от перегрузки трансформаторов 3Т и 4Т установлена в каждой ветви обмотки 10 кВ и отстроена от номинального тока ветви.

6) Защита от понижения уровня масла с действием на сигнал. Кроме того предусматривается защита от понижения и повышения давления масла в кабелях 110 кВ с действием на сигнал.

Для ликвидации подпитки места к.з. в питающей сети 110 кВ , на подстанции 2РП предусматривается защита от потери питания, которая действует на отключение масляных выключателей вводов 10 кВ. На каждом вводе 10 кВ от трансформатора установлена максимальная токовая защита с выдержкой времени. На каждом секционном выключателе предусматривается постоянно включенная максимальная токовая защита с выдержкой времени.

На линиях 10 кВ распределительной подстанции предусматривается максимальная токовая защита с выдержкой времени на отключение.

На линиях к трансформаторной подстанции устанавливается максимальная токовая защита с выдержкой времени и токовая отсечка с действием на отключение.

На линиях 10 кВ преобразовательных агрегатов предусматривается максимальная токовая защита мгновенного действия с действием на отключение.

Защита трансформаторов собственных нужд для оперативного тока осуществляется с помощью предохранителей 10кВ.

На подстанциях 1РП и 2РП предусматривается контроль изоляции с действием на сигнал и устройство сигнализации замыкания на землю в сети 10 кВ УСЗ-ЗМ.

Устройство УСЗ-3М реагирует на наличие естественных высших гармоник в токе замыкания на землю.

Компенсация ёмкостного тока замыкания на землю в сети 10 кВ района ГПП-10 для 1-ой очереди строительства цеха не предусматривается, т.к. суммарные токи замыкания на землю в максимальном режиме составляют менее 20 А.

Для предотвращения явления самопроизвольных смещений нейтрали в некомпенсированной сети 10 кВ в соответствии с рекомендациями решения Э-18/72 Министерства энергетики в цепь разомкнутого треугольника вторичной обмотки трансформаторов напряжения 10 кВ, работающего по схеме контроля изоляции, включено без предохранителей активное сопротивление 25 Ом , расситанное на длительное протекание тока 4 А (4ПЭ-150).

В связи с тем, что на стороне 110 кВ проектируемой подстанции не предусматривается никаких коммутационных аппаратов, то отключение трансформаторов при их повреждении обеспечивается передачей отключающего сигнала на РП-110 №1. Передача отключающего сигнала с ГПП-10 на РП-110 №1 осуществляется по кабелю связи. Для каждого трансформатора принят свой кабель для передачи отключающего сигнала.

Резервирование кабеля передачи отключающего сигнал предусматривается по резервным жилам резервирования трансформатора (1Т-по кабелю 2Т и наоборот ; 3Т- по кабелю 4Т и наоборот).

На подстанции предусматривается следующий объём автоматики:

АПВ шин 10 кВ.

АВР секционных выключателей 10 кВ и секционного автомата 380 В собственных нужд.

Автоматическое регулирование напряжения трансформаторов 110\10 ПОД НАГРУЗКОЙ (РПН).

Автоматическое управление обдувом трансформаторов 110/10 кв.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) отходящих фидеров 10 кВ.

Автоматическое повторное включение

В соответствии с ПУЭ на вводах 10 кВ трансформаторов предусматривается устройство автоматического повторного включения - АПВ с проверкой отутствия напряжения. Пуск АПВ осуществляется от максимальной токовой защиты, установленной на вводах 10 кВ от трансформаторов. При к.з. на шинах 10 кВ, реле пуска АПВ осуществляется запрет действия АВР.

5. Автоматическое включение резерва

На каждом секционном масляном выключателе 10 кВ предусматривается автоматичесое включение резерва АВР.

АВР выполнено с пуском минимального напряжения.

На стороне 380-220 В щита собственных нужд предусматривается АВР секционного автомата при исчезновении напряжения на одной из секций шин 380-20 В.

Автоматическая частотная разгрузка

В соответствии с заданиями НЛМЗ на ГПП-10 предусмотрены устройства автоматической частотной разгрузки . Схема АЧР выполнены в соответствии с типовым проектом 3459тм института Энергосетьпроект и обеспечивают порядок и последовательность действия АЧР, предусмотренные решением Минэнерго СССР №Э-21/71.

В соответствии с заданием НЛМЗ /см.приложение №1/ предусматривается следующая схема АЧР:

1. Подстанция 1РП - на каждой секции шин предусматривается отдельный комплект АЧР с двумя реле понижения частоты.

2. Подстанция 2РП - на каждый трансформатор предусматривается отдельный комплект АЧР с двумя реле понижения частоты, т.е. 1 комплект АЧР - на 3 и 5 секции шин 10 кВ и 1 комплект АЧР на 4 и 6 секции шин 10 кВ.

Схемы позволяют выполнить АЧР-1, АЧР-2 и совмещённую очередь.

В данном проекте предусматривается возможность отключения от устройства АЧР каждой отходящей линии 10 кВ.

Объём потребителей, отключаемых от устройств АЧР, а также устройств по частоте и времени определяются при наладке по заданию энергосистемы. При этом не рекомендуется включать в объём потребителей, отключаемых от устройств АЧР, электроприёмники освещения, вентиляции и краны.

На трансформаторах 1Т-4Т 110/10-10 кВ ,63000 кВА устанавливаются автоматические регуляторы коэффициента трансформации под нагрузкой типа АРТ-1Т. При двухкратной перегрузке трансформатора устройство АРТ-1Т выводится из действия.

6. Управление, измерение, сигнализация

Управление и сигнализация подстанции выполнены на постоянном оперативном токе 220 В.

Управление масляными выключателями вводов от трансформаторов и секционными выключателями предусматривается дистанционное со щита управления ГПП-10.

Управление выключателями 10 кВ отходящих линий 10 кВ к РП и ТП осуществляется со шкафов КРУ.

Управление выключателями отходящих линий к тиристорным преобразователям агрегатов и двигателям 10 кВ предусматривается дистанционное со щита управления соответствующего электромашинного помещения.

В соответствии с ПУЭ на ГПП-10 предусматривается измерение следующих величин:

а) измерение тока на вводах 10 кВ , секционных выключателях 10 кВ, отходящих линиях 10 кВ, на вводах щита 380-220 В, на отходящих линиях 380-220 В.

б) измерение напряжения - на всех секциях шин 10 кВ , на секциях шин 380-220 В, на шинах 220 В постоянного тока.

в) измерение активной мощности на трансформаторах 110/10 кВ.

г) технический учёт электроэнергии на вводах 10 кВ и отходящих линиях 10 кВ.

На подстанции выполнена центральная сигнализация с использованием 2-х реле РИС-Э2М для аварийной и предупредительной сигнализации.

Схема центральной сигнализации представлена на чертеже М 46635-23. Питание всех устройств сигнализации осуществляется по двум линиям 220 В от шкафов ШУОТ.

Все цепи сигнализации разбиваются на три участка:

Участок 1-цепи сигнализации монтажных единиц, управляемых со щита управления.

Участок 2-цепи сигнализации, поступающие из различных помещений подстанции.

Участок 3-цепи сигнализации монтажных единиц , управляемых из КРУ.

В связи с отсутствием коммутационной аппаратуры на стороне 110 кВ трансформаторов ГПП-10, для повышения безопасности обслуживающего персонала при работах на трансформаторах, а также для повышения удобства эксплуатации предусматривается световая сигнализация включенного и отключенного положения каждого трансформатора. Сигнализация каждого трансформатора выполняется с помощью двух сигнальных светофоров типа СС-56, устанавливаемых на ОРУ-110 кВ около каждого трансформатора в удобных для обзора местах.

Оперативная блокировка разъединителей выполнена с применением электромагнитных блокзамков.

В соответствии с решением технического управления по эксплуатации энергосистем Минэнерго №Э-4/64 от 29 февраля 1964 г. подстанция оборудована полной блокировкой ,предотвращающей возможность операций как с разъединителями, так и с заземляющими ножами.

7. Телемеханизация

На подстанции предусматривается следующий объём телемеханики:

а) Сигнализация положения выключателей 10 кВ.

б) Сигнализация неисправности трансформатора 110/10,5-10,5 кВ индивидуальный сигнал на каждый трансформатор.

в) “Авария на подстанции“ - общий сигнал;

“Авария на подстанции 1РП” - общий сигнал;

“Авария на подстанции 2РП” - общий сигнал,

г) Сигнализация неисправности на подстанции - общий сигнал.

д) Сигнализация о замыкании на землю в сети 10 кВ:

на подстанции 1РП - общий сигнал

на подстанции 2РП - общий сигнал

е) Сигнализация пожарной опасности.

Все перечисленные сигналы передаются на диспетчерский пункт энергоснабжения цеха.

Кроме того следующие сигналы передаются на диспетчерский пункт электроснабжения завода:

а) Сигнализация неисправности трансформатора 110/10,5-10,5 - индивидуальный сигнал на каждый трансформатор.

б) Сигнализация неисправности кабелей 110 кВ - общий сигнал.

в) Аварийное отключение выключателя - общий сигнал.

г) Неисправность на подстанции - общий сигнал.

д) Земля в сети 10 кВ на подстанции

1РП - общий сигнал

2РП - общий сигнал

Телеизмерение:

а) Телеизмерение тока по вызову на вводах 10 кВ от трансформаторов 1Т - 4Т.

б) Телеизмерение напряжения по вызову на каждой секции 10 кВ.

Грозозащита и защитное заземление

Защита ГПП- 10 от прямых ударов молнии осуществляется с помощью комплекта мероприятий по грозозащите ЦХП углеродистых сталей, предусмотренных проектом ГПИ ТНЭП 1975 г. (М37652), поэтому в данном проекте никаких специальных мер по грозозащите не предусматривается. Так как проектируемая подстанция относится к установкам с большими токами замыкания на землю, сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 0,5 Ом.

Необходимая величина сопротивления заземляющего устройства обеспечивается контуром заземления цеха, предусмотренным в проекте ГПИ ТПЭИ 1975 года (М 37652).

В дополнение к в/у контуру цеха в данном проекте предусматривается внутренний контур заземления ГПП-10 из труб, соединённых полосой, которой присоединяется к контуру заземления цеха не менее, чем в двух местах.

8. Конструктивное выполнение

Подстанция ГПП-10 является подстанцией глубокого ввода и состоит из открытой (ОРУ) и закрытой (ЗРУ) частей.

На открытой части ГПП-10 устанавливается 4 трансформатора 110/10 кВ, мощностью по 63000 кВА каждый. Предусматривается возможность замены двух трансформаторов 3Т и 4Т на трансформаторы мощностью 80000 кВА.

Трансформаторы предусматриваются с кабельными вводами 110 кВ и устанавливаются у стены цеха. НА открытой части подстанции предусматривается специальная эстакада для прокладки комплектных симметричных токопроводов 10 кВ, соединяющих трансформаторы с распределительным устройством 10 кВ.

На территории ОРУ размещаются также два здания для размещения подпиточных устройств кабелей 110 кВ. Для обогрева концевых муфт кабелей 110 кВ, предусматриваются шкафы обогрева ,в каждом из которых предусматривается по две однофазных электропечи мощностью по 1 кВт каждая. Кроме того на территории ОРУ предусматривается возможность для установки в дальнейшем 4-х дугогасящих катушек типа РЗДПОМ - 10 и 4-х трансформаторов мощностью по 250 кВА.

Питающие кабели 110 кВ прокладываются по территории ОРУ в 2-х кабельных тоннелях. Которые одновременно используются для прокладки 10-и кабелей 10 кВ к насосной станции №10 и отделению колпаковых печей, а также для прокладки силовых и контрольных кабелей трансформаторов ГПП- 10 . С этой целью в/у кабельные тоннели соединены с кабельным помещением закрытой части ЗРУ.

Закрытая часть ГПП -10 располагается в электромашинном помещении 6 ЭМП 5-ти клетьевого стана тандем в осях 49-51,5 между рядами К-И. Закрытая часть подстанции выполняется трёхэтажной. На первом этаже (отметка +0,20) размещается следующее оборудование:

6-ти секционное распределительное устройство 10 кВ из шкафов КРУ типа КР- 10/500 , образующее две распределительные подстанции 1РП и 2РП.

Щит управления, состоящий из 2 панелей.

Щит реле, состоящий из 23 панелей.

Щит переменного тока 380/220 В , состоящий из 7 панелей.

Шкафы оперативного постоянного тока ЩУОТ - 4 шт.

Выпрямительные устройства УКП - 66 - 3 шт.

Под РУ-10 кВ на отметке -3,60 предусмотрен подвал для силовых и контрольных кабелей. Под щитами управления и реле предусматривается кабельные каналы. Кабельный подвал соединён с кабельными тоннелями ОРУ. Для повышения надёжности электроснабжения кабельный подвал разделён на два отсека перегородкой с пределом огнестойкости не менее 0,75.

На втором этаже (отметка +6,00) размещаются реакторы РБДГ - 10 -4000-0,105 в камерах, комплектные симметричные токопроводы 10 кВ, помещение для зарядки аккумуляторов ШУОТ, служебные помещения. Кроме того, здесь предусматривается место размещения в дальнейшем силовых фильтров высших гармонических.

Предусматриваются выходы на ОРУ, 6 ЭМП и в цех с каждой отметки ЗРУ. Также предусматривается возможность транспортировки оборудования в ЗРУ как через цех, так и через ОРУ. Для транспортировки и монтажа электрооборудования по территории ЗРУ предусматривается система монорельсов и люков, позволяющих осуществлять транспортировку, а также подъём электрооборудования с одной отметки на другую.

Монтаж трансформаторов 110/10 кВ осуществляется на специальной монтажной площадке , расположенной в непосредственной близости от ОРУ ГПП -10 кВ за его пределами. Транспортировка трансформаторов от монтажной площадки до места установки осуществляется по ж.д. путям с помощью лебёдок.

Для аварийного слива трансформаторного масла предусматривается поземный бак ёмкостью 60 куб. м, расположенный в 15 метрах от ГПП-10. Хранение и очистка трансформаторного масла предусматривается на ТМХ завода.

9. Учёт электроэнергии

АС “Электроучёт” ЛПП - это система, работающая в непрерывном , круглосуточном режиме. Данные факта потребления электроэнергии поступают в систему автоматически. В системе производится диагностика состояния оборудования и измерения каналов и выявляются сбои, отказы оборудования и нарушения в работе системы.

Пользователи имеют возможность:

просматривать информацию о потреблении электроэнергии и состоянии оборудования в оперативном режиме;

формировать отчётные документы;

вносить корректировку в отчётные документы по диагностике системы, измеренные и учётные данные по электропотреблению.

10. Основные технические решения

3 уровня системы:

1. Уровень 0 - сбор данных в модулях ввода-вывода со счётчиков электроэнергии. На этом уровне измеренные импульсные сигналы со счётчиков и сигналы состояния линий связи формируются в один пакет сообщения для передачи в контроллер.

2. Уровень 1 - сбор данных в контроллерах с модулей ввода - вывода . На этом уровне процессор контроллера опрашивает с частотой 1 раз в секунду подключённые к нему модули ввода-вывода, и ведёт учёт по каналу измерений за интервалы 1 минута и 30 минут . Ведётся архив измерений по каналам.

С верхнего уровня контроллер получает сигналы:

1) на коррекцию времени для синхронизации времени в системе;

2) на передачу минутного пакета данных;

3) на передачу архива данных.

3. Уровень 2 - обеспечивает приём информации с подстанции цеха. Данные измерений поступают от всех каналов за минутный интервал и приводятся к именованным единицам измерений (кВт, кВт.ч, квар, квар.ч) мощности и потребления электроэнергии. Учёт ведётся по группам учёта, по временным интервалам (полчаса, смена, сутки, месяц). Оперативные данные по мощности и потреблению электроэнергии, состоянию оборудования системы выводятся на экран диспетчера. Учётные данные записываются в базу данных цеха и доступны пользователям АС “Электроучёт” для формирования отчётов, а также пользователям других смежных систем.

Связь между счётчиками и модулями ввода-вывода на подстанциях осуществляются по сигнальным кабелям, а между модулями ввода-вывода и контроллерами посредством кабеля типа “витая пара”.

Связь между подстанциями и диспетчерской осуществляется по выделенным кабелям связи. Модемы применяются для шести подстанций (РП3, РП4, РП5, РП6, РП7, РП10). Подстанции РП1 и РП2 расположены в непосредственной близости к диспетчерской и не имеют модемов. В диспетчерской через контроллеры - мосты и преобразователь RS 232/RS485 инфомация поступает в ПЭВМ - станцию сбора информации. Передача информации со станции сбора в ПЭВМ диспетчера и ПЭВМ электрика участка высоковольтного оборудования осуществляется через сетевой концентратор по локальной сети ETHERNET. Передача данных со станции сбора в ПЭВМ - сервер цеха и ПЭВМ электрика цеха осуществляется через сетевой концентратор по сети ETHERNET.

Решения по численности, квалификации и функциям персонала автоматизированной системы, режимами его работы, порядку взаимодействия

Персонал АС “Электроучёт” ЛПП делится на пользователей системы и обслуживающий персонал.

Пользователями системы являются:

диспетчер - дежурный электрик участка высоковольтного оборудования;

Электрик участка высоковольтного оборудования;

Электрик цеха.

Обслуживающий персонал делится на:

- обслуживающий персонал вычислительного оборудования, установленного на ВЦ;

- обслуживающий персонал службы электриков, обеспечивающий ремонт и эксплуатацию оборудования, установленного на подстанциях, линии связи до диспетчерской и оборудования, установленного в диспетчерской.

Обслуживающий персонал должен обладать знаниями по эксплуатации и ремонту технических средств и технике безопасности при работе с электроустройствами.

Обслуживающий персонал выполняет следующие функции:

1) обеспечивает ремонт и профилактику технических средств системы;

2) восстанавливает работу системы после аварийных ситуаций;

3) настраивает систему при корректировке и развитии системы;

4) производит настройку контроллеров (конфигурацию и “переливку”) призамене контроллеров.

Дежурный электрик участка высоковольтного оборудования (диспетчер) выполняет следующие функции:

контролирует потребляемую электрическую мощность цеха по установленным лимитам;

контролирует текущую потребляемую электрическую мощность и потреблённую электрическую энергию за смену и сутки по агрегатам и группам учёта.

Электрик участка высоковольтного оборудования выполняет следующие функции:

корректирует данные по электроэнергии и справочник групп учёта на сервере;

производит диагностику оборудования системы;

обеспечивает архивацию данных на дисках;

формирует отчёты за смену о потреблении электроэнергии по группам учёта;

формирует отчёт о потреблении электрической энергии за сутки и с нарастающим итогом посуточно за месяц по всем группам учёта;

печатает отчёты.

Электрик цеха выполняет следующие функции:

производит диагностику оборудования системы;

контролирует потребляемую электрическую мощность по цеху и группам учёта в оперативном и ретроспективном режимах;

контролирует потребление электрической энергии за сутки и с нарастающим итогом посуточно за месяц по всем группам учёта.

Сведения об обеспечении заданных в техническом задании (ТЗ) потребительских характеристик системы, определяющих её качество

АС “Электроучёт” ЛПП включает в себя 315 измерительных каналов и 83 группы учёта. Система позволяет с помощью средств настройки ПО изменять состав групп учёта, их назначение и увеличить количество групп учёта до 100.

При необходимости развития системы - увеличении количества измерительных каналов - прорабатывается вопрос дополнения технических средств и их закупке. ПО системы настраивается на дополнительные изменения в соответствии с инструкцией.

Период измерения модулями ввода-вывода DIN16 равен 200 мсек. Контроллеры DeCont-182 опрашивают модули ввода-вывода 1 раз в секунду.

Система хранит следующую информацию:

потребляемую электрическую мощность в кВт, среднюю за 1 минуту, по группам учёта за последние 7 суток;

потребляемую электрическую мощность в кВт, среднюю за полчаса, по группам учёта за последние 3 месяца;

потребление электроэнергии в кВт час с начала месяца по группам учёта по суткам и сменам 3 месяца;

потребление электроэнергии в кВт час за месяц по группам учёта 1 год.

Организация хранения информации в базе данных (БД) на цеховом Сервере под управлением ORACLE позволяет подключать других пользователей - клиентов.

Хранение данных о потребляемой электрической мощности, средней за 1 минуту, с привязкой к гринвичскому времени, позволяет синхронизировать эту систему с системой учёта затрат и учётом удельных расходов электроэнергии.

Станция сбора информации работает всегда в гринвичском времени. Переход с летнего времени на зимнее и наоборот происходит на всех остальных компьютерных, задавая тем самым локальное время. Учёт данных по сменам и суткам проводится в локальном времени.

11. Состав функций, комплексов задач, реализуемых системой

АС “Электроучёт” ЛПП реализует следующие комплексы задач:

сбор данных со счётчиков электрической энергии в модулях ввода-вывода;

сбор данных в контроллерах с модулей ввода-вывода;

сбор данных с контроллеров на станции сбора информации;

учёт по группам учёта и временным интервалам;

диагностика оборудования системы;

визуализация данных диспетчеру;

ведение базы учётных данных СУБД ORACLE;

организация автоматизированного рабочего места электрика участка высоковольтного оборудования;

организация автоматизированного рабочего места электрика цеха.

Комплекс задач “Сбор данных со счётчиков электрической энергии в модулях ввода-вывода” состоит из следующих задач:

приём дискретных импульсов;

формирование массива измерений:

- суммирование импульсов соответствующих измерительных каналов,

- регистрация сбоя линии от счётчика до модуля,

- регистрация состояния модуля ввода- вывода;

3) ведение архива передаваемых данных (до 32 последних событий);

4) передача массива измерений по запросу с контроллера и обнуление данных в модуле.

Комплекс задач “Сбор данных в контроллерах с модулей ввода-вывода” состоит из следующих задач:

синхронизация времени контроллера с временем верхнего уровня;

запрос и приём информации с модулей ввода-вывода или промежуточных контроллеров;

оформление пакета данных для передачи на верхний уровень:

- время измерения,

- массив измеренных данных,

- состояние линий связи,

- состояние счётчиков электроэнергии,

- состояние модулей ввода-вывода;

4) ведение архива (для контроллера - моста этой задачи нет);

5) передача пакета сообщений на верхний уровень;

6) передача архива по запросу на верхний уровень.

Комплекс задач “Сбор данных с контроллеров на станции сбора информации” состоит из следующих задач:

синхронизация времени с контроллерами;

передача запроса контроллерам на обычный приём;

передача запроса указанным контроллерам на приём архивов;

приведение принятых измеренных данных к единицам мощности (кВт);

формирование локальной базы данных по сигналам диагностики оборудования и потребляемой мощности по измерительным каналам.

Комплекс задач “Учёт по группам учёта и временным интервалам” состоит из следующих задач:

учёт потребляемой электрической мощности по группам учёта;

передача потребляемой электрической мощности групп учёта на Сервер;

учёт потребления электроэнергии по группам учёта за полчаса;

учёт потребления электроэнергии по группам учёта за смену и сутки;

учёт потребления электроэнергии по группам учёта за месяц;

ведение локальной базы учётных данных на станции сбора информации;

приведение гринвичского времени к локальному и наоборот.

Комплекс задач “Диагностика оборудования системы” состоит из следующих задач:

ведение локальной базы состояния оборудования;

вывод на экран состояния оборудования системы в табличном изображении за текущее и указанное время;

вывод на экран текущего состояния оборудования системы в графическом изображении.

Комплекс задач “Визуализация данных диспетчеру” состоит из следующих задач:

вывод на экран оперативных данных по потребляемой электрической мощности по цеху в табличном и графическом виде;

вывод на экран потребляемой электрической мощности и потребления электроэнергии текущих значений, начала получаса, смены и суток по всем группам учёта;

звуковая сигнализация и вывод на экран сообщений при аварийных ситуациях системы.

Комплекс задач “Ведение базы учётных данных СУБД ORACLE” состоят из задач:

приём информации со станции сбора;

обслуживание SQL - запросов к информации от пользователей - клиентов;

удаление устаревших данных.

Комплекс задач “Организация АРМов пользователей - клиентов СУБД ORACLE” состоит из следующих задач:

организация обработки запросов к базе учётных данных на сервере;

формирование отчётов и справок;

корректировка отчётов и запись в БД на сервере;

отправка отчётов по электронной почте.

Решение по составу программных средств

Программное обеспечение (ПО) АС “Электроучёт” ЛПП состоит из следующих частей:

По Decont для контроллеров и работы с ними;

Операционная среда Windows 98 для компьютеров - рабочих станций;

Операционная среда LINUX для цехового сервера;

СУБД ORACLE на сервере;

Client ORACLE на всех рабочих станциях ,кроме АРМ диспетчера;

Пакет Mik$Sys на станции сбора информации и АРМ электрика участка высоковольтного оборудования;

Internet Explorer на АРМ диспетчера, электрика цеха и электрика участка высоковольтного оборудования;

MS Excel на АРМ электрика участка высоковольтного оборудования;

MWBridge - расширение пакета Mik$Sys для передачи оперативной информации системы учёта электроэнергии пользователям по сети;

10)дополнительное прикладное ПО:

- на основе Client ORACLE передача с обработкой отказов связи данных на сервер;

- на основе Client ORACLE - организация SQL запросов для получения таблиц на Exсel;

- программа пересчёта локального времени в гринвичское и гринвичского в локальное;

- формирование отчётов на основе локальной базы данных.

Размещено на Allbest.ru