Проектирование подстанций: важные нюансы процесса


проектирование подстанций


Проектирование подстанций – сложная задача, которую в состоянии выполнить только специалисты высокого класса. Тем более, что сооружения такого типа могут значительно отличаться между собой по определенным характеристикам.

Кроме того, электрические подстанции являются объектами повышенной опасности, и даже малейшая ошибка при проектировании может привести к человеческим жертвам. То есть все должно быть сделано в точном соответствии с установленными нормами и правилами.

Классификация подстанций


Электроподстанции решают задачи, связанные с трансформацией и распределением электрической энергии, вырабатываемой электростанциями. Основные функции такой установки: принимающая, преобразовывающая и распределяющая. Схематически можно сказать, что от электростанции энергия передается на подстанцию, где она получает новые характеристики и передается потребителям.

В зависимости от конструкции установок можно выделить проектирование электростанций двух видов:

- проектирование трансформаторных подстанций – устройств, повышающих/понижающих напряжение электрического тока.
- проектирование электрических преобразовательных подстанций, направленное на разработку устройств, меняющих частоту тока или количество фаз.

По функциональному назначению можно выделить следующие типы электроподстанций:

- ГПП - главные понижающие подстанции. Их функция состоит понижении напряжения тока, который приходит от энергосистемы, и распределение электроэнергии по отдельным потребителям (к примеру, по отдельным энерго-приемникам предприятия).

- ПГВ – подстанции глубокого ввода. Используются на крупных производственных объектах, где есть необходимость получать ток напряжением более 10 кВт⋅ч. Они в прямом смысле встраивается в конструкцию наиболее энергоемкого участка, питаются напрямую от энергосистемы и передают электроэнергию наиболее мощной установке объекта. Электропитание от подстанции глубокого ввода повышает надежность энергообеспечения и снижает потери тока.

- ТП- тяговые подстанции применяют для питания электротранспорта (метро, трамваи, троллейбусы, электропоезда и т.д.). Основные задачи устройств такого типа состоят в преобразовании частоты и снижении напряжения тока.

- КТП - Комплектные трансформаторные подстанции. Их отличительная особенность состоит в том, что такие устройства поставляют в полностью укомплектованном и собранном виде. Они оборудованы трансформаторами до 2500 кВ·А и чаще всего встречаются на загородных объектах и в деревнях.

Проектирование подстанций производится с учетом еще одной классификации. Различают следующие типы оборудования:

- Узловые устройства предназначены для соединения отдельных элементов, энергетической системы, минуя потребителей. Электроэнергия поступает на узловые подстанции более, чем с 2-х сторон.
- Тупиковые устройства, включающие до 2-х линий, передают энергию от единого источника потребителям.
- Проходные устройства получают путем рассекания линии электропередач, в разрыв которой устанавливается подстанция.

В зависимости от конструкции и расположения подстанции могут также быть устройствами открытого/закрытого, мачтового и встроенного типа.

проектирование подстанций


Классификация оборудования такого типа может строиться по числу уровней пониженного напряжения, максимальному напряжению в сети, размещению подстанции в системе, количеству используемых трансформаторных устройств и их мощности, типу потребителей.

Особенности проектирования подстанций


Принимающая, преобразовывающая и распределяющая электроэнергию установка обладает сложной иерархической структурой, поэтому, обязательно следует учитывать все особенности проектирования подстанций. В комплектацию подстанций входит широкий перечень отдельных элементов, которые необходимы для эффективной работы системы.

Особое внимание стоит уделить наличию в конструкции преобразующих устройств, связанных между собой элементов. Детали, которые обеспечивают бесперебойную работу системы, необходимо подбирать согласно с техзаданием проекта, с учетом того, что все они функционируют в единой цепи и должны соответствовать по характеристикам.

Для всех подстанций характерно наличие обособленных подсистем, состоящих из большого количества элементов, которые включены в общую цепь. Такие подсистемы имеют некоторую численность соединений с остальными внутренними системами сети. Примером подсистем, которые присутствуют в каждой подстанции могут служить автоматизированные управляющие устройства. При проектировании подстанций необходимо разработать свою принципиальную схему для каждой подсистемы.

Производители электротехнического оборудования выпускают широкий ассортимент деталей и внутренний систем для оборудования подстанций. Выбрать необходимые изделия следует с учетом их надежности, функциональности и требований технического задания на проект.

Проектирование электрических подстанций – достаточно сложная задача, для решения которой используется специальное профессиональное ПО, позволяющее точно подбирать параметры отдельных элементов в соответствии с особенностями подстанции и ее подсистем.

проектирование подстанций


Чтобы разработать высококачественный проект необходимо подготовить подробное ТЗ. В таком задании необходимо указать все характеристики подстанции, место ее установки, предназначение, составить графики нагрузки и проанализировать большой объем начальных данных. На основании составленного техзадания на проектирование разработчики рассчитывают сроки выполнения работ и утверждают с заказчиком все аспекты, которые важны для электрификации объекта.

Выбор участка для строительства подстанции


На начальном этапе подготовки к работе над проектом подстанции нужно определиться с местом ее установки. С этой целью нужно скрупулезно проанализировать базовые условия. При выборе площадки для размещения подстанции важно учитывать нормы земельных и водных законов России, а также природоохранные требования и положения по использованию природных ресурсов на базе:

- схем электросетей региона или схем электрообеспечения для отдельного объекта;
- проектирования планировки района, города, поселка;
- технического и экономического анализа разных вариантов;
- методологии выбора и согласования площадок подстанций 35 кВт и более.

Место установка подстанции, как правило, выбирают по принципу близости центра электроэнергетических нагрузок, автомагистралей, где могут проехать транспортные средства нужной грузоподъемности, ЖД станций и подъездных путей производственных объектов, где может производиться выгрузка тяжелого оборудования, конструкций и материалов для строительства, мест возможного проживания обслуживающего персонала. При выборе площадки важно учитывать предельный минимум удаленности подстанций от других объектов по показателям шумности работы силовых установок (с учетом санитарных норм).

В качестве мест размещения подстанций преимущественно выбирают земли, непригодные для сельского хозяйства, незаселенные, занятые малоценными насаждениями, за пределами природоохранных зон. Установить распределительное оборудование на пахотных и орошаемых землях можно только при наличии соответствующего разрешения уполномоченных органов. Кроме того, для установки подстанции в местах с загрязненной атмосферой необходимо иметь технико-экономическое обоснование, составленное на основании положений специальных руководящих документов.

Площадки для распределяющий электроэнергию устройств не должны находиться на затапливаемых территориях, на участках с высоким уровнем грунтовых вод, в местах прохождения инженерных коммуникаций, активного карста, оползней, проседания или обрушения почвы в результате горных разработок, схождения снега или селей, а также других факторов, угрожающих строительству, эксплуатации и работе подстанций.

В ходе выбора места нужно обратить внимание на рельеф местности, чтобы избежать трудоемких и дорогостоящих планировочных мероприятий. Есть еще ряд правил, которыми руководствуются проектировщики при выборе площадок для такого оборудования.

Нормы проектирования подстанций направлены на максимально рациональное использование территорий, как в текущий момент, так и ориентируясь на дальнейшее расширение распределительной трансформаторной установки. Кроме того, важно учесть коридоры для подведения соответствующих высоковольтных линий.

проектирование подстанций


Специальные рекомендации по проектированию подстанций указывают, что стоит предусмотреть возможность объединения с расположенными рядом объектами и населенными пунктами в плане прокладки инженерных сетей, строительства дорог, жилья для персонала и т.д.

Стадии проектирования подстанций


Проектирование подстанций может выполняться за один или два этапа. Это зависит от сложности оборудования и рабочего напряжения.

Одна стадия работы над проектом и сметой может иметь место для простых подстанций, в которых не нужно согласовывать технические аспекты (как правило, это оборудование с напряжением менее 330 кВт).

Проектирование и разработка сметы сложных подстанций с напряжением 500 кВт и более происходит в два этапа.

Решение о количестве этапов работы над проектом и сметной документации подстанций принимает инстанция, утверждающей технико-экономическое обоснование.

Независимо от сложности конструкции и максимального напряжения, процедура работы по проектированию подстанций, которые входят в качестве специальной составляющей комплексного проекта промышленного объекта, утверждается генеральным проектировщиком.

В ходе формирования рабочего проекта (либо проектной и рабочей документации) могут быть разработаны основные положения, которые определяют важнейшие принципы разработки. Такие положения должны утверждает главные инженер проекта или даже заказчика. В такой ситуации принципиальные положения будут выступать, как дополнительная документация к техзаданию на проект.

Обращаем внимание на тот факт, что предварительное обоснование места размещения подстанции, ее мощностных характеристик, численности отходящих высоковольтных линий и их напряжение определяют схемы развития энергетических систем или проектом энергообеспечения района. В некоторых случаях для обоснования может понадобится дополнительная работа специалистов, которая проводится по отдельным заказам.

Для работы над проектами крупных подстанций с новым классом напряжения (к примеру, подстанция на 1150 кВ,т площадью сто гектаров) может быть составлено техническое и экономическое обоснование, которое будет направлено не на то, чтобы подтвердить необходимость строительства, а для утонения места строительства, основной электросхемы и мощности установки. В таком документе проводится сравнение нескольких вариантов месторасположения, согласованных с землепользователем.

проектирование подстанций


Нормативы СНиП «Инструкция о составе», порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений», «Временное положение о порядке разработки и утверждения проектной документации на строительство энергетических объектов» - являются основными нормативными актами, которые определяют состав проектной документации, ее содержание и порядок согласования, утверждения смет и проектов строительство, переоснащение и реконструкцию подстанций.

Состав работ и принципы проектирования подстанций


Указания по проектированию подстанций, представленные в нормативных актах, предполагают выполнение ряда работ:

- составление схемы размещения основных цепей электрической сети;
- инженерные исследования;
- архитектурно-строительные работы;
- формирование плана расположения электрического оборудования;
- проект заземления и деталей молниезащиты;
- разработка автоматики и реле защиты объектов;
- составление осветительной системы с учетом установленных норм освещенности для таких объектов;
- разработка схем тушения пожаров, вентиляционных систем и т.д.

Работа проектировщиков может заключаться в создании проекта электрической составляющей подстанции или объединенной энергетической системы. В зависимости от этого, список проектных мероприятий может быть дополнен другими работами.

В ходе разработки проекта электроподстанций необходимо руководствоваться Правилами устройств электроустановок.

Техническое задание на проектирование подстанций в обязательном порядке базируется на ряде важных принципов:

- необходимо обеспечить передачу и распределение электроэнергии в объемах, удовлетворяющих графикам потребления;
- при проектировании подстанций важно учитывать утвержденные схемы развития энергетической системы, численность отходящих линий, количество и вид источников реактивной мощности;
- следует принимать во внимание устойчивость характеристик электрической энергии;
- необходимо обеспечить бесперебойную работы подстанции и всей энергосистемы;
- важно оптимизировать расходы на монтажи и обслуживание установки.

проектирование подстанций


Задача проектировщиков подстанций – найти оптимальное решение для реализации задач заказчика и обеспечить бесперебойное обеспечение системы электроэнергией с требуемыми характеристиками при возможно меньших расходах.


Источник информации: https://dorians.ru/
Размещено: 15.11.2021
Просмотров: 361