Проектирование электрической сети 110 кВ

1. Введение в проектирование сетей 110 кВ

1.1. Назначение и особенности

Электрические сети 110 кВ представляют собой важное звено в энергосистеме, выполняющее функции:

• Распределения электроэнергии между подстанциями
• Снабжения крупных промышленных потребителей
• Связи между энергосистемами различного уровня
• Резервирования питания важных объектов

1.2. Нормативная база

Основные документы для проектирования:

• ПУЭ 7-е издание
• СП 437.1325800.2018
• ГОСТ Р 52736-2007
• ГОСТ 32144-2013
• СТО 56947007-29.240.008

2. Исходные данные для проектирования

2.1. Технические условия

• Мощность и точки подключения
• Режимы работы энергосистемы
• Требования к надежности питания
• Перспективы развития на 10-15 лет

2.2. Климатические условия

• Температурный диапазон
• Гололедные нагрузки
• Скорость ветра
• Сейсмичность района

3. Технико-экономическое обоснование

3.1. Варианты построения сети

Вариант 1: Одноцепная линия с резервированием
Вариант 2: Двухцепная линия
Вариант 3: Кольцевая схема

3.2. Критерии выбора

• Капитальные затраты
• Эксплуатационные расходы
• Надежность электроснабжения
• Возможность расширения

4. Расчет электрических нагрузок

4.1. Методы расчета

• Метод коэффициента спроса
• Метод упорядоченных диаграмм
• Статистические методы
• Расчет по удельным нагрузкам

4.2. Коэффициенты запаса

• На перспективу развития: 1.2-1.3
• На одновременность: 0.8-0.9
• На технологические потери: 1.05-1.08

5. Выбор схемы электрических соединений

5.1. Требования к схемам

• Надежность электроснабжения
• Ремонтопригодность
• Безопасность эксплуатации
• Экономическая эффективность

5.2. Типовые схемы ПС 110 кВ

5.2.1. Блочные схемы

• «Линия-трансформатор»
• Мостовые схемы
• Схемы с одной секционированной системой шин

5.2.2. Схемы с двумя системами шин

• С обходной системой шин
• С ремонтной перемычкой
• С устройствами АВР

6. Расчет токов короткого замыкания

6.1. Исходные данные

• Параметры источников питания
• Сопротивления элементов сети
• Режимы работы системы

6.2. Расчетные точки

• На шинах 110 кВ
• На шинах 35 кВ
• На шинах 10(6) кВ
• В точках подключения крупных потребителей

7. Выбор основного оборудования

7.1. Силовые трансформаторы

7.1.1. Выбор мощности

Sтр ≥ Pmax / (kзагр × cosφ × n)
где:
Pmax - максимальная нагрузка
kзагр - коэффициент загрузки (0.7-0.8)
cosφ - коэффициент мощности
n - количество трансформаторов

7.1.2. Выбор типа

• ТМ, ТМГ — масляные
• ТС, ТСЗ — сухие
• ТД, ТДЦ — с регулированием под нагрузкой

7.2. Выключатели 110 кВ

7.2.1. Параметры выбора

• Номинальный ток: 1000-2000 А
• Отключающая способность: 20-31.5 кА
• Время отключения: 0.06-0.08 с
• Тип: элегазовые, воздушные, вакуумные

7.3. Разъединители и отделители

• Номинальный ток: 1000-2000 А
• Динамическая стойкость: 51-80 кА
• Термическая стойкость: 20-31.5 кА/3 с

7.4. Трансформаторы тока и напряжения

7.4.1. Трансформаторы тока

• Класс точности: 0.5; 0.5S; 10P
• Нагрузка вторичных цепей
• Коэффициент безопасности

7.4.2. Трансформаторы напряжения

• Класс точности: 0.5; 3P
• Нагрузка вторичных цепей
• Число вторичных обмоток

8. Релейная защита и автоматика

8.1. Защита линий 110 кВ

• Дифференциально-фазная защита
• Дистанционная защита
• Токовая отсечка
• Защита от замыканий на землю

8.2. Защита трансформаторов

• Дифференциальная защита
• Газовая защита
• Максимальная токовая защита
• Защита от перегрузки

8.3. Автоматика

• АПВ линий
• АВР трансформаторов
• АЧР
• Противоаварийная автоматика

9. Молниезащита и заземление

9.1. Молниезащита ВЛ 110 кВ

• Тип грозозащитного троса
• Угол защиты
• Сопротивление заземления опор

9.2. Заземляющее устройство ПС

• Сопротивление: 0.5 Ом
• Контур заземления
• Выравнивание потенциалов

10. Устройства компенсации реактивной мощности

10.1. Расчет реактивной мощности

Qкомп = Pmax × (tgφ1 - tgφ2)
где:
tgφ1, tgφ2 - до и после компенсации

10.2. Типы компенсирующих устройств

• Батареи конденсаторов
• Синхронные компенсаторы
• УПК реактивной мощности
• Статические тиристорные компенсаторы

11. Система собственных нужд

11.1. Нагрузки собственных нужд

• Оперативные цепи
• Освещение
• Отопление и вентиляция
• Зарядные устройства

11.2. Источники питания СН

• Трансформаторы СН 110/0.4 кВ
• Дизель-генераторные установки
• Аккумуляторные батареи

12. Электромагнитная совместимость

12.1. Уровни изоляции

• Нормальная изоляция
• Облегченная изоляция
• Усиленная изоляция

12.2. Защита от перенапряжений

• ОПН
• Разрядники
• Устройства защиты от коммутационных перенапряжений

13. Экологическая безопасность

13.1. Воздействие на окружающую среду

• Электромагнитные поля
• Акустический шум
• Масляное хозяйство
• Химические вещества

13.2. Мероприятия по защите

• Санитарно-защитные зоны
• Экранирование
• Очистные сооружения

14. Сметная документация

14.1. Структура затрат

• Оборудование: 45-55%
• Строительно-монтажные работы: 25-35%
• Проектные работы: 5-8%
• Пусконаладочные работы: 3-5%

14.2. Методы расчета

• Базисно-индексный метод
• Ресурсный метод
• Аналоговый метод

15. Особенности проектирования

15.1. Городские сети 110 кВ

• Кабельные линии
• Компактное исполнение ПС
• Минимизация шума
• Архитектурные требования

15.2. Промышленные сети

• Высокие требования к надежности
• Специфические нагрузки
• Взрывозащищенное исполнение

15.3. Сельские сети

• Упрощенные схемы
• Учет сезонных нагрузок
• Минимизация затрат

16. Современные тенденции

16.1. Цифровизация

• Цифровые подстанции
• Системы мониторинга
• Интеллектуальные системы защиты

16.2. Экологичность

• Элегазовое оборудование
• Сухие трансформаторы
• Энергоэффективные решения

17. Заключение

Проектирование электрической сети 110 кВ требует комплексного подхода, учитывающего технические, экономические и экологические аспекты. Современные проекты должны обеспечивать:

• Надежность электроснабжения
• Экономическую эффективность
• Экологическую безопасность
• Возможность дальнейшего развития

Ключевыми факторами успешного проектирования являются:

• Глубокий анализ исходных условий
• Оптимальный выбор оборудования
• Современные системы защиты и автоматики
• Соблюдение нормативных требований
• Учет перспектив развития сети