Устройство и техническое обслуживание электрических подстанций

Введение

Методические рекомендации по выполнению отчета по практике по междисциплинарному курсу МДК.01.01.Устройство и техническое обслуживание электрических подстанций составлены в соответствии с требованиями ФГОС СПО к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников СПО по специальности 13.02.07 Электроснабжение (по отраслям) и на основе рабочей программы профессионального модуля ПМ.01. Техническое обслуживание оборудования электрических подстанций и сетей. Методические рекомендации составлены для выполнения отчета по теме «Выбор оборудования трансформаторной подстанции». В результате выполнения отчета по практике в рамках изучения междисциплинарного курса обучающийся должен иметь практический опыт: - составления электрических схем устройств электрических подстанций и сетей; - модернизации схем электрических устройств подстанций; - применения инструкций и нормативных правил при составлении отчетов и разработке технологических документов.

Место прохождения практики: ГБУДО «Мурманская областная детско-юношеская спортивная школа».

Адрес: ул. Капитана Копытова, 36а, Мурманск, Мурманская обл., 183053.

Цель производственной практики - сформировать в условиях производства профессиональные способности студента на основе использования его теоретических знаний в различных ситуациях, свойственных будущей профессиональной деятельности специалиста.

 

Задачи производственной практики:

- представить общие сведения об электроснабжении в данной организации;

- изучить и описать назначение и род деятельности Организации, и систему ее электроснабжения;

- пройти инструктаж по технике безопасности и охране труда;

- изучить должностные инструкции;

- ознакомиться с установленным оборудованием на трансформаторных подстанциях;

- описать его назначение, тип, принцип действия;

- Перечислить условные графические обозначения элементов электрических схем подстанций;

- описать существующие схемы подстанций;

- определить и указать к каким типам относятся подстанции в Организации;

- описать методы технического обслуживания оборудования подстанций – обходы, осмотры, годовые планы ремонтов, ППР и т.п.;

- описать, на основании каких документов производится техническое обслуживание подстанций;

- Указать какими инструкциями пользуется персонал в этом случае.

Структура работы состоит из введения, двух разделов, заключения и списка литературы.

Устройство и техническое обслуживание электрических подстанций

Состав оборудования трансформаторной подстанции

Условия работы

Каждая ПС создается под конкретные условия эксплуатации с расположением:

· на открытом воздухе — открытые распределительные устройства (ОРУ);

· внутри закрытых помещений — ЗРУ;

· в металлических шкафах, встроенных в специальные комплекты — КРУ.

По типу конфигурации электрической сети трансформаторные ПС могут выполняться (Рис. 5):

· тупиковыми, когда они запитаны по одной либо двум радиально подключенным ЛЭП, которые не питают другие ПС;

· ответвительными — присоединяются к одной (иногда двум), проходящим ЛЭП с помощью ответвлений. Проходящие линии питают другие подстанции;

· проходными — подключены за счет захода ЛЭП с двухсторонним питанием методом «вреза»;

· узловыми — присоединяются по принципу создания узла за счет не менее чем трех линий.

 

Рис. 5. Типы подстанций по конфигурации сети

Конфигурация сети электроснабжения накладывает условия на рабочие характеристики подстанции, включая настройку защит для обеспечения безопасной работы.

Основные элементы ПС

В состав оборудования любой подстанции входят:

· силовой трансформатор, который непосредственно осуществляет преобразование электроэнергии для ее дальнейшего распределения;

· шины, обеспечивающие подвод приходящего напряжения и отвод нагрузок;

· силовые коммутационные аппараты с тоководами, позволяющие перераспределять электроэнергию;

· системы защит, автоматики, управления, сигнализации, измерения;

· вводные и вспомогательные устройства.

Силовой трансформатор

Он является основным преобразующим элементом электроэнергии и выполняется трехфазным исполнением. В его конструкцию входят (Рис. 6):

· корпус, выполненный в форме герметичного бака, заполненного маслом;

· шихтованный магнитопровод;

· обмотки стороны низкого напряжения (НН);

· обмотки вводов высокого напряжения (ВН);

· масляная система;

· переключатель регулировочных отводов у обмоток;

· вспомогательные устройства и системы.

 

Рис. 6. Конструкция силового трансформатора

 

Шины подстанции

Чтобы трансформатор работал к нему надо подвести питающее и отвести преобразованное напряжение. Эта задача возложена на токоведущие части, которые называют шинами и ошиновкой. Они должны надежно передавать электрическую энергию, обладая минимальными потерями напряжения.

Для этого их создают из материалов с улучшенными токопроводящими свойствами и повышенным поперечным сечением. В зависимости от размеров ПС шины могут располагаться на открытом воздухе или внутри закрытого сооружения.

Шины и ошиновка электрически разделяются между собой положением силового выключателя. Причем ошиновка без каких-либо коммутационных аппаратов напрямую подключена к вводам трансформатора. Ее конструкция не должна создавать механических напряжений в фарфоровых и всех остальных деталях вводов.

Для ошиновки используют кабели или пластины, которые монтируют на медные шпильки трансформаторных вводов через наконечники или переходники.

У подстанций, защищенных от воздействия атмосферных осадков, шины обычно делают цельными алюминиевыми или реже медными полосами. На открытом воздухе для них чаще используют многожильные не закрытые слоем изоляции провода повышенного сечения и прочности (Рис.7).

 

Рис. 7. Конструкция шин на ОРУ-110 кВ

 

Однако, в последнее время наметился переход на системы шин, устанавливаемые жестко. Это позволяет экономить площадь на ОРУ, металл токоведущих частей и бетон.

 

Рис. 8. Установка жесткой системы шин на ОРУ-110 кВ

 

Такие конструкции применяются на новых строящихся подстанциях. За их основы взяты образцы, успешно работающие несколько десятилетий в странах Запада на оборудовании 110, 330 и 500 кВ (Рис.8).

Для расположения шин применяется определенная конфигурация, которая может использовать:

· системы;

· секции.

Под термином «система шин» подразумевается комплект силовых элементов, подключающих все присоединения на распределительном устройстве. На подстанциях с двумя трансформаторами одного напряжения создаются две системы шин, каждая из которых питается от своего источника.

Протяженная система шин при большом количестве присоединений может разделяться на отдельные участки, которые называются секциями.

Рис. 14. Схема проходной подстанции с выключателем в перемычке.

 

При повреждении Т1 включается К31, отключается В1, а затем В2 на опорной подстанции А. В бестоковую паузу отключится отделитель ОД1, затем включаются В1 и В2. Переток мощности не нарушен, трансформатор отключен.

При повреждении на одной линии, например Л2, отключится В2, затем В3 на опорной подстанции Б. Если АПВ линии оказалось неуспешным, отключится В5, и действием АВР будет включен выключатель ВС. Таким образом, электроснабжение потребителей не нарушится.

При необходимости ревизии выключателя В1 включается перемычка РЗ, Р4, через которую осуществляется переток мощности.

Значительная экономия средств может быть достигнута внедрением схем подстанций с выключателями нагрузки 110 - 220 кВ. Выключатели нагрузки с элегазом на одно, два и три направления (ВНЭ I, ВНЭ II, ВНЭ III) позволяют создать схемы автоматического секционирования сети. На подстанции 1 (рис. 15) установлены три выключателя нагрузки на одно направление каждый, на подстанции 2 - один выключатель нагрузки на три направления (третья камера использована для установки трансформатора тока) и один - на два направления. Подстанцию можно оборудовать одним выключателем нагрузки на три направления, что еще больше упростит ее конструкцию и снизит капитальные затраты.

 

Рис. 15. Схема проходной подстанции с выключателями нагрузки:

а – с ВНЭ I, б – с ВНЭ II и ВНЭ III.

 

Линия между опорными подстанциями А и Б разделена на три участка. При повреждении на Л2 отключатся В1, В2, автоматически отключатся ВН2 и ВН4 в сторону линии Л2, а затем АПВ включит В1, В2. Работа подстанций не нарушена.

Если подстанцию 1 присоединить глухой отпайкой, то при повреждении Л2 она потеряет питание на время, необходимое для прибытия персонала, отыскания места повреждения, и отсоединения поврежденного участка. Ущерб от недоотпуска электроэнергии в этом случае может быть значительным.

Для двухтрансформаторных подстанций, присоединяемых к двухцепным линиям, секционирование линий с помощью выключателей нагрузки также целесообразно.

Освоение выпуска таких выключателей позволит широко применить секционирование сетей, автоматизировать работу сетевых подстанций и увеличить надежность электроснабжения.

На проходных подстанциях возможно также применение схем мостика с выключателями. В сетях 220 - 330 кВ применяют также кольцевые схемы, обеспечивающие более высокую надежность и оперативную гибкость. Трансформаторы (автотрансформаторы) присоединяются через отделители в вершинах четырехугольника (рис. 16): АТ1 соединен в блок с Л1, АТ2 - в блок с Л4. Линии Л1, Л4 - радиальные, линии Л2, ЛЗ - транзитные. В цепях линий могут устанавливаться отделители или разъединители с дистанционным приводом.

Рис. 16. Схема расширенного четырехугольника.

 

Это позволит восстановить работу схемы на стороне 220 - 330 кВ после отключения поврежденной линии.

г) Схемы мощных узловых подстанций:

На шинах 330 - 750 кВ узловых подстанций осуществляется связь отдельных частей энергосистемы или связь двух систем, поэтому к схемам на стороне ВН предъявляют повышенные требования в отношении надежности. Как правило, в этом случае применяют схемы с многократным присоединением линий: кольцевые схемы, схемы 3/2 выключателя на цепь и схема шины - трансформатор.

На стороне 330 - 500 кВ применена схема шины - автотрансформатор. В цепи каждой линии - два выключателя, автотрансформаторы присоединяются к шинам без выключателя (устанавливаются разъединители с дистанционным приводом или отделители). При повреждении АТ1 отключаются все выключатели, присоединенные к 1СШ, работа линий 330 - 500 кВ при этом не нарушается. После отключения АТ1 со всех сторон отключается дистанционно разъединитель Р1 и схема со стороны ВН восстанавливается включением всех выключателей 1СШ.

В зависимости от числа линий 330 - 500 кВ возможно применение кольцевых схем или схемы 3/2 выключателя на цепь.

На стороне среднего напряжения 110 - 220 кВ мощных подстанций применяется схема с одной рабочей и обходной системой шин при количестве одиночных линий до шести, а параллельных до десяти. При большем числе линий применяется схема с двумя рабочими и обходной СШ.

При выборе схемы на стороне НН в первую очередь решается вопрос об ограничении тока к. з. Для этой цели можно применять трансформаторы с повышенным значением U_К, трансформаторы с расщепленной обмоткой НН или устанавливать реакторы в цепи трансформатора. На стороне НН установлены сдвоенные реакторы. Синхронные компенсаторы с пусковыми реакторами присоединены непосредственно к выводам НН автотрансформаторов. Присоединение мощных СК к шинам 6–10 кВ привело бы к недопустимому увеличению токов к. з.

 

 

Силовые трансформаторы

Осмотр без отключения (согласно приложению 1лист осмотра ТП, создать гиперссылку) п. 2.1.34 ПТЭП 1раз/мес. Текущий ремонт, основные работы: Прокрутка переключателя ответвлений обмоток; очистка от пыли и грязи изоляторов, бака и другого оборудования; проверка отсутствия на вводных изоляторах трещин и сколов, а также на корпусе и металлических деталях, виброопор, транспортных роликах; проверка вспомогательного оборудования: поплавковый указатель масла, спиртовой термометр; проверка уплотнений, течи масла, уровня масла в баке, покраска повреждённых мест лакокрасочного покрытия; проверка целостности и надёжности заземления трансформатора, плотности и надёжности болтовых соединений с заземляющими проводниками, проверка затяжки всех болтовых (резьбовых) соединений силовых кабелей (шин) с трансформатором; чистка контактных соединений. 2.1.35 ПТЭП, п.2 Приложение 3 ПТЭП, п.1.3. Приложение 3 ПТЭП Руководство по эксплуатации трансформатора. Примечание — полный перечень работ зависит от типа трансформатора 1 раз/год (устанавливается системой ППР) Измерение сопротивления изоляции обмотокмегаомметром на напряжение 2500 В; п.2 Приложение 3 ПТЭП 1 раз/год (устанавливается системой ППР) Измерение сопротивления обмоток постоянному току; п.2 Приложение 3 ПТЭП 1 раз/год (устанавливается системой ППР) Тепловизионный (пирометрический) контрольконтактных соединений трансформатора. п.2.1.39. ПТЭП, п.2.21 приложение 3 ПТЭП, Инструкция завода-изготовителя 1 раз/год (устанавливается системой ППР) Визуальный осмотр видимой части заземляющего устройства (проверка целостности и надёжности заземляющих проводников, контура, сварных соединений, плотности и надёжности болтовых соединений с заземляющими проводниками, наличие и надёжность приварки наконечников на гибких заземляющих проводниках, соответствие окраски, наличие антикоррозийных покрытий при необходимости восстановление) п.2.7.9. ПТЭП 1 раз/ 6 мес.

ТМ-400 10/0,4 (1 шт.)

2.9.1 Измерение сопротивления изоляции обмоток силового трансформатора с определением коэффициента абсорбции 1 2.9.2 Измерение сопротивления обмоток силового трансформатора постоянному току 18 3.0

Выключатель нагрузки 10 кВ.

3.1 Визуальный осмотр выключателя с составлением дефектной ведомости и с записью в журнале производства работ. 2 3.2 Проверка контактных соединений, последовательности включения главных и дугогасительных контактов. 2 3.3 Проверка правильности попадания ножей в отверстия дугогасительных камер. 2 3.4 Визуальная проверка состояния изоляторов. 3 3.5 Протяжка, смазка контактных соединений 1 компл. 4.0

Разъединитель ЛР 10 кВ.

4.1 Визуальный осмотр разъединителя с составлением дефектной ведомости и с записью в журнале производства работ. 1 4.2 Проверка отсутствия ударов ножей на основание неподвижных контактов в конце хода. 1 4.3 Проверка одновременности включения и отключения ножей разъединителей. 1 4.4 Измерение сопротивления изоляции разъединителя 1 4.5 Испытание повышенным напряжением промышленной частоты выключателей нагрузки 1 4.6 Измерение сопротивления постоянному току контактной системы выключателей нагрузки 1 4.7 Протяжка, смазка контактных соединений 1 5.0

РУНН-0,4 кВ

5.1 Визуальный осмотр распределительного пункта с составлением дефектной ведомости и с записью в журнале производства работ. 1 5.2 Проверка наличия и соответствия однолинейной схемы (выполнение по необходимости). 1 5.3 Комплекс измерений шкафа ШВН-19У3 1 5.4 Очистка оборудования от грязи и пыли. 1 5.5 Протяжка контактных соединений кабельных присоединений выключателей 0,4 кВ и прочей аппаратуры, предназначенной для собственных нужд подстанции (освещение, вентиляция и т.д.), чистка контактных соединений, смазка. 1 5.6 Проверки контактов на нагрев 1 компл 5.7 Проверка действия расцепителей автоматических выключателей 6 5.8 Проверка наличия цепи между заземленными установками и элементами заземленной установки 12 5.9 Проверка сопротивления изоляции аппаратуры и проводки 0,4 кВ (осветительной сети) мегаомметром на напряжение 1000 В с верхним пределом измерений не ниже 10 000 Мом 6 6.

Заключение

Анализ теоретических положений организации ТО и ремонта трансформаторных подстанций позволил определить, что схема подстанции тесно увязывается с назначением и способом присоединения подстанции к питающей сети и должна:

- обеспечивать надёжность электроснабжения потребителей подстанции и перетоков мощности по межсистемным или магистральным связям в нормальном и в послеаварийном режимах;

- учитывать перспективу развития и требования противоаварийной автоматики.

Местоположение трансформаторной подстанции определяется её назначением и характером нагрузок трансформаторной подстанции с вторичным напряжением 6, 10, 35 и 110 кВ.

В работе рассмотрены объем и периодичность работ по техническому обслуживанию трансформаторных подстанций; технологическая карта текущего ремонта и капитального ремонта трансформаторных подстанций.

В состав электротехнического оборудования подстанции входят трансформаторы тока 1Т - ТМН-10000/110 и 2Т - ТД-6300/110, а также трансформатор напряжения.

Питание 1 секции 10 кВ осуществляется от трансформатора 1Т. Параллельная работа трансформаторов 1Т и 2Т на напряжениях 10 кВ, допускается кратковременно при производстве переключений по переводу нагрузки с одного трансформатора на другой.

Силовые выключатели рассчитаны на отключение рабочих токов и токов короткого замыкания. На стороне 10 кВ установлены выключатели: ВК-10-20/630.

На стороне 110 кВ установлены разъединители: РНДЗ-1^б-110У1 и РНДЗ-2-110У1; на стороне 10 кВ на линиях 1Т - КРУН-10 кВ и 2Т - КРУН-10 кВ установлены разъединители РНДЗ-1-10/2000.

Проект ремонта электрической части трансформаторной подстанции включает выбор и обоснование:

- выбор и обоснование токоведущих частей

- трансформатор тока;

- трансформатора напряжения;

- включателей и комплексного распределительного устройства;

- выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей выбор комплексного распределительного устройства.

По проекту в качестве замены изношенного трансформатора был выбран трансформатор тока ТМН-10000/110, класса точности 0.5.

В работе сформирован график проведения технических обслуживаний и ремонтов электрической части трансформаторной подстанции с учетом системы планово-предупредительных ремонтов электротехнического оборудования. Данным графиком определен цикл межремонтных работ: для 1Т - 6,6 лет, для 2Т - 6,3 года.

 

 

Список литературы

1. ГБУДО «Мурманская областная детско-юношеская спортивная школа». – [Электронный ресурс]. – Режим доступа. - http://modussh.org.ru.

2. Электрооборудование электрических станций и подстанций: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Л.Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т. В. Чиркова. - 10-е и�.• стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2013. - 448 с.

3. Схемы электрических соединений подстанций: учебное пособие / С. Е. Кокин, С.А. Дмитриев, А.И. Хальясмаа.— Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015.— 100 с.

4. Обслуживание и ремонт электрооборудования электростанций и сетей: Учебник для нач. проф. образования / Евгений Федорович Макаров. — М.: ИРПО: Издательский центр «Академия», 2003. — 448 с.

5. Техническая документация информационных систем: учебное пособие / В.Е. Шикина. – Ульяновск: УлГТУ, 2018. – 92 с.

 

Введение

Методические рекомендации по выполнению отчета по практике по междисциплинарному курсу МДК.01.01.Устройство и техническое обслуживание электрических подстанций составлены в соответствии с требованиями ФГОС СПО к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников СПО по специальности 13.02.07 Электроснабжение (по отраслям) и на основе рабочей программы профессионального модуля ПМ.01. Техническое обслуживание оборудования электрических подстанций и сетей. Методические рекомендации составлены для выполнения отчета по теме «Выбор оборудования трансформаторной подстанции». В результате выполнения отчета по практике в рамках изучения междисциплинарного курса обучающийся должен иметь практический опыт: - составления электрических схем устройств электрических подстанций и сетей; - модернизации схем электрических устройств подстанций; - применения инструкций и нормативных правил при составлении отчетов и разработке технологических документов.

Место прохождения практики: ГБУДО «Мурманская областная детско-юношеская спортивная школа».

Адрес: ул. Капитана Копытова, 36а, Мурманск, Мурманская обл., 183053.

Цель производственной практики - сформировать в условиях производства профессиональные способности студента на основе использования его теоретических знаний в различных ситуациях, свойственных будущей профессиональной деятельности специалиста.

 

Задачи производственной практики:

- представить общие сведения об электроснабжении в данной организации;

- изучить и описать назначение и род деятельности Организации, и систему ее электроснабжения;

- пройти инструктаж по технике безопасности и охране труда;

- изучить должностные инструкции;

- ознакомиться с установленным оборудованием на трансформаторных подстанциях;

- описать его назначение, тип, принцип действия;

- Перечислить условные графические обозначения элементов электрических схем подстанций;

- описать существующие схемы подстанций;

- определить и указать к каким типам относятся подстанции в Организации;

- описать методы технического обслуживания оборудования подстанций – обходы, осмотры, годовые планы ремонтов, ППР и т.п.;

- описать, на основании каких документов производится техническое обслуживание подстанций;

- Указать какими инструкциями пользуется персонал в этом случае.

Структура работы состоит из введения, двух разделов, заключения и списка литературы.

Устройство и техническое обслуживание электрических подстанций