ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы обусловлена критическим состоянием значительной части распределительных электрических сетей напряжением 35 кВ в структуре Единой энергетической системы России. По данным ПАО «Россети», более 60% подстанций 35/10 кВ эксплуатируются свыше 40 лет, что превышает нормативный срок службы основного электрооборудования и создает угрозу надежности электроснабжения потребителей. Изношенность оборудования провоцирует увеличение частоты технологических нарушений, рост потерь электроэнергии и ухудшение показателей качества электрической энергии. В соответствии с Программой развития электросетевого комплекса Российской Федерации, утвержденной Министерством энергетики РФ, реконструкция объектов напряжением 35 кВ является приоритетным направлением технического перевооружения распределительных сетей на период до 2030 года. Современные требования к надежности, безопасности и эффективности электроснабжения обусловливают необходимость комплексного подхода к реконструкции подстанций с применением микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики, цифровых систем телемеханики и диспетчерского управления, энергоэффективного силового оборудования.
Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований в области проектирования и эксплуатации распределительных электрических сетей. Значительный вклад в разработку методологии технического перевооружения подстанций внесли научные школы НИУ «МЭИ», НИ ТПУ, научно-исследовательские подразделения ПАО «Россети» и АО «Институт «Энергосетьпроект». Вопросы выбора электрооборудования, расчета токов короткого замыкания и режимов напряжения подробно освещены в работах отечественных специалистов по электрическим сетям и системам. Нормативно-техническая база реконструкции регламентируется Правилами устройства электроустановок седьмого издания, стандартами организации АО «СО ЕЭС» и ПАО «Россети», государственными стандартами на электрооборудование и методиками расчета режимов электрических сетей.
Цель выпускной квалификационной работы заключается в разработке комплекса технических решений по реконструкции подстанции 35/10 кВ с обоснованием выбора основного электрооборудования, систем релейной защиты и автоматики, обеспечивающих повышение надежности и энергоэффективности электроснабжения потребителей.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- систематизировать конструктивные особенности открытых и закрытых распределительных устройств подстанций 35/10 кВ в структуре электросетевого хозяйства России;
- проанализировать методологию технического перевооружения объектов электросетевого комплекса с учетом современных нормативно-технических требований;
- выполнить расчет токов трехфазного короткого замыкания и анализ режимов напряжения на шинах потребителей;
- обосновать выбор силовых трансформаторов, коммутационных аппаратов, токоведущих частей и систем контроля качества электрической энергии;
- разработать систему заземления, молниезащиты и схему собственных нужд реконструируемой подстанции;
- сформировать регламент технического обслуживания и методику оценки остаточного ресурса нового оборудования.
Объект исследования – подстанция 35/10 кВ распределительной электрической сети энергосистемы.
Предмет исследования – технические решения и инженерные методы реконструкции электрооборудования и систем автоматизации подстанции 35/10 кВ.
Методологическая база работы включает теоретические основы электрических станций, сетей и систем, методы расчета установившихся и аварийных режимов электрических сетей в соответствии с ГОСТ 28249-93 и стандартами организации АО «СО ЕЭС», нормативно-техническую базу проектирования электроустановок (ПУЭ 7-е издание, ГОСТ Р 58669-2019), а также Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации, утвержденные Приказом Минэнерго России № 229. В работе применяются аналитические методы расчета токов короткого замыкания, методики выбора и проверки электрооборудования по условиям нормального и аварийного режимов, методы технико-экономического сравнения вариантов реконструкции.
Научная новизна работы состоит в комплексном подходе к обоснованию технических решений реконструкции подстанции 35/10 кВ с учетом современных требований к цифровизации электросетевого комплекса, применении микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики, а также системного анализа режимов работы подстанции в условиях изменяющейся структуры электрических нагрузок.
Теоретическая значимость заключается в систематизации методологии технического перевооружения распределительных подстанций с обобщением нормативно-технических требований и современных подходов к выбору электрооборудования. Практическая значимость работы определяется разработкой готовых инженерных решений, включающих результаты расчетов токов короткого замыкания, обоснование выбора силовых трансформаторов и коммутационных аппаратов, проектные решения по системе заземления и молниезащиты, регламент технического обслуживания оборудования, которые могут быть использованы при реализации проектов реконструкции подстанций 35/10 кВ в практике эксплуатирующих организаций распределительного электросетевого комплекса.
Структура выпускной квалификационной работы включает введение, три главы основной части, заключение и список использованной литературы. Первая глава посвящена состоянию и перспективам развития подстанций 35/10 кВ в структуре Единой энергетической системы России, классификации и конструктивным особенностям распределительных устройств, методологии технического перевооружения объектов электросетевого хозяйства. Во второй главе выполнен анализ режимов работы и обоснование технических решений реконструкции, включая оценку токов короткого замыкания, расчет режимов напряжения на шинах потребителей, выбор электрических аппаратов, токоведущих частей и систем контроля качества эл
…
