ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы выпускной квалификационной работы обусловлена стратегическим значением систем оперативного постоянного тока (СОПТ) для обеспечения надежности и безопасности функционирования электрических подстанций в составе Единой энергетической системы России. Система оперативного постоянного тока является базовым элементом инфраструктуры подстанции, обеспечивающим питание устройств релейной защиты и автоматики, цепей управления коммутационными аппаратами, систем телемеханики и связи, аварийного освещения и других критически важных потребителей. От бесперебойности и качества электроснабжения данных систем напрямую зависит быстродействие релейной защиты, четкость работы коммутационных аппаратов при ликвидации аварийных режимов, непрерывность передачи диспетчерской информации и, как следствие, общая надежность электроснабжения потребителей региона. В условиях модернизации электросетевого комплекса Санкт-Петербурга и Ленинградской области, реализуемой ПАО «Россети Ленэнерго», особое внимание уделяется реконструкции систем собственных нужд подстанций с применением современного оборудования, соответствующего требованиям цифровой трансформации отрасли и принципам интеллектуальных энергосистем.
Подстанция ПС-46, расположенная в структуре энергосистемы Санкт-Петербурга, выполняет функции центра питания для промышленных и бытовых потребителей городского района, что предъявляет повышенные требования к надежности ее электроснабжения и категорированию оборудования собственных нужд. Существующая система оперативного постоянного тока данной подстанции эксплуатируется более тридцати лет и характеризуется физическим и моральным износом оборудования, включая аккумуляторные батареи с выработанным ресурсом, устаревшие зарядно-подзарядные устройства и распределительные щиты постоянного тока, не отвечающие современным нормативным требованиям. Указанные факторы обусловливают необходимость комплексной модернизации СОПТ с применением современных технических решений, обеспечивающих повышение эксплуатационной надежности, снижение эксплуатационных затрат и интеграцию с автоматизированными системами управления технологическими процессами подстанции.
Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе достаточно высока: вопросы проектирования и эксплуатации систем оперативного постоянного тока освещены в работах ведущих специалистов электроэнергетики, включая исследования НИУ «МЭИ», АО «ВНИИР», специалистов ПАО «Россети» и региональных сетевых компаний. Вместе с тем, практические аспекты разработки проектов модернизации СОПТ конкретных энергообъектов с учетом их технологических особенностей, региональных климатических условий и организационных требований эксплуатирующих организаций требуют индивидуального подхода и детальной технической проработки, что определяет практическую значимость настоящего исследования.
Цель выпускной квалификационной работы – разработка проекта системы оперативного постоянного тока подстанции ПС-46 ПАО «Россети Ленэнерго» с обоснованием технических решений, выбором оборудования и технико-экономической оценкой эффективности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- исследовать назначение, принципы построения и нормативные требования к системам оперативного постоянного тока электрических подстанций;
- проанализировать современные типы оборудования СОПТ, применяемые в практике проектирования и эксплуатации подстанций энергосистем России;
- выполнить анализ технического состояния существующей системы оперативного постоянного тока подстанции ПС-46 и выявить недостатки действующей схемы;
- произвести расчет нагрузок системы оперативного постоянного тока и определить требуемую емкость аккумуляторной батареи с учетом режимов работы подстанции;
- разработать проектное решение модернизации СОПТ с выбором аккумуляторной батареи, зарядно-подзарядного устройства, распределительных устройств и кабельных линий;
- выполнить технико-экономическую оценку предлагаемых решений и обосновать целесообразность реализации проекта модернизации.
Объектом исследования является система оперативного постоянного тока подстанции ПС-46, принадлежащей ПАО «Россети Ленэнерго» и расположенной в г. Санкт-Петербурге.
Предметом исследования выступают технические характеристики, режимы работы, методы расчета и проектирования систем оперативного постоянного тока электрических подстанций напряжением 110 кВ и выше.
Методологическая база выпускной квалификационной работы включает теоретические основы электроснабжения собственных нужд подстанций, методы расчета нагрузок оперативных цепей и емкости аккумуляторных батарей согласно руководящим документам отрасли, анализ технико-экономических показателей энергетического оборудования. Нормативно-техническую базу исследования составляют Правила устройства электроустановок (ПУЭ, 7-е издание), Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации (ПТЭ, утв. Приказом Минэнерго России № 229), ГОСТ Р 58669-2019, стандарты ПАО «Россети», руководящие указания АО «СО ЕЭС», методические рекомендации проектных и эксплуатационных организаций электроэнергетики.
Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к проектированию системы оперативного постоянного тока с учетом специфики конкретного энергообъекта, применением современных технологий герметизированных необслуживаемых аккумуляторов и цифровых зарядно-подзарядных устройств, интегрируемых в автоматизированную систему управления технологическими процессами подстанции.
Теоретическая значимость исследования определяется систематизацией требований нормативно-технической документации к проектированию СОПТ, обобщением опыта эксплуатации и модернизации данных систем в энергосистемах России. Практическая значимость работы состоит в разработке гото
…
