Готовая ВКР: реконструкция ПС 110/10 кВ 'Ходынка'

ВВЕДЕНИЕ	2
ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА	5
1.1 Описание объекта реконструкции	5
1.2 Существующая схема и оборудование подстанции 110/10 кВ «Ходынка»	10
1.3 Необходимость и цели реконструкции подстанции	14
ГЛАВА 2 ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ	16
2.1 Выбор силовых трансформаторов и схемы подстанции	16
2.2 Расчёт токов КЗ. Выбор и проверка электрооборудования	17
2.3 Релейная защита и автоматика подстанции	27
ГЛАВА 3 РАЗДЕЛ ПО БЕЗОПАСНОСТИ РЕШЕНИЙ ПРОЕКТА	45
3.1 Охрана труда и меры безопасности при выполнении работ на   подстанции	45
3.2 Пожарная безопасность на подстанции	53
3.3 Электробезопасность	57
ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ	66
4.1 Расчёт стоимости реконструкции подстанции	66
4.2 Расчёт экономической эффективности и срока окупаемости проекта реконструкции подстанции	75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	80
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ	82

Одним из звеньев в архитектуре электроэнергетической отрасли выступает энергосистема, функционирующая как сложный технологический комплекс. Данная структура объединяет генерирующие мощности, сетевую инфраструктуру, трансформаторные узлы и конечных потребителей в единый, непрерывный процесс, обеспечивающий выработку, модификацию параметров и распределение электрической энергии. 
Ключевая роль в обеспечении надежности этого процесса отводится электрическим подстанциям - специализированным электроустановкам, предназначенным для изменения уровней напряжения и распределения потоков мощности. Центральным элементом таких объектов является силовое трансформаторное оборудование, осуществляющее непосредственную трансформацию энергии, при этом наличие регулирующих устройств (РПН) позволяет поддерживать напряжение на шинах в рамках нормативных требований, адаптируясь к режимам нагрузки. 
Для обеспечения оперативного управления и защиты оборудования от аварийных режимов подстанции оснащаются комплексом коммутационных аппаратов, включающим разъединители, высоковольтные выключатели, предохранители и иные устройства. Стабильное функционирование самого объекта поддерживается системой собственных нужд, а для оптимизации показателей качества электроэнергии, в частности компенсации реактивной мощности и стабилизации уровня напряжения во внешней сети, применяются батареи статических конденсаторов и аналогичные компенсирующие установки.
В рамках представленной выпускной квалификационной работы объектом исследования выбрана подстанция 110/10 кВ «Ходынка», подлежащая комплексной реконструкции. 
Актуальность данной темы обусловлена критической степенью физического износа и морального устаревания эксплуатируемого оборудования, что создает риски для надежности энергоснабжения потребителей и требует внедрения современных технических решений. 
Целью работы является разработка детального плана модернизации объекта с полной заменой устаревшей элементной базы на современные аналоги, а также экономическое обоснование инвестиций через расчет сроков окупаемости. 
Достижение поставленной цели подразумевает последовательное решение ряда задач:
- анализ текущего состояния схемы коммутации и существующего парка оборудования ПС «Ходынка»;
- обоснование необходимости проведения реконструкционных мероприятий;
- выбор силовых трансформаторов;
- расчет токов короткого замыкания, необходимых для корректной проверки и селекции всего спектра электротехнического оборудования;
- подбор устройств и расчет уставок для обеспечения селективности отключений;
- анализ конструктивных особенностей и принципов работы вакуумных выключателей класса напряжения 10 кВ;
- разработка мероприятий по охране труда и технике безопасности при эксплуатации высоковольтных установок;
- калькуляция сметной стоимости реконструкции и определение интегральных показателей эффективности проекта.
Структурно работа разделена на четыре логически взаимосвязанные главы. Первая глава посвящена аналитическому обзору исходных данных, где приводится характеристика текущей схемы и оборудования подстанции «Ходынка», а также аргументируется целесообразность проведения модернизации.
Во второй главе сосредоточена основная расчетно-техническая часть: осуществляется выбор силовых трансформаторов, рассчитываются параметры токов короткого замыкания, проводится проверка коммутационных аппаратов и токоведущих частей на термическую и динамическую стойкость, а также проектируется система релейной защиты и автоматики с детальным рассмотрением функционала вакуумных выключателей типа ВВ/TEL-10. 
Третья глава целиком ориентирована на вопросы безопасности жизнедеятельности, включая меры пожарной профилактики, организацию охраны труда и инженерные расчеты контуров защитного заземления и молниезащиты объекта. 
В заключительной, четвертой главе, представлено технико-экономическое обоснование проекта, содержащее расчет капитальных затрат на реконструкцию и оценку срока возврата инвестированных средств, что позволяет сделать вывод об экономической эффективности предлагаемых технических решений.

Энергетический комплекс, выступая фундаментальной базой для функционирования всей индустриальной системы государства, демонстрирует прямую корреляцию между темпами своего технологического обновления и общей динамикой развития производительных сил общества. 
В контексте данной парадигмы проведенное исследование подтверждает, что модернизация коммутационной аппаратуры посредством замещения масляных выключателей на вакуумные аналоги инициирует цепную реакцию оптимизации производственных процессов: сокращение трудозатрат на ремонтно-эксплуатационное обслуживание закономерно влечет снижение операционных издержек, что, в конечном итоге, детерминирует уменьшение себестоимости передачи электроэнергии и повышает конкурентоспособность конечной продукции промышленных потребителей.
Анализ проектных решений, реализованных на подстанции «Ходынка», свидетельствует о полном соответствии объекта императивным требованиям нормативно-технической документации, включая Правила устройства электроустановок, регламенты технической эксплуатации и стандарты пожарной безопасности. Техническая политика реконструкции базируется на внедрении передового отечественного оборудования, в частности вакуумных выключателей серий ВБЭ-110 кВ и ВВ/TEL-10 кВ, выпускаемых саратовским научно-производственным предприятием «Контакт». 
Повышение надежности измерительных трактов и устойчивости системы к феррорезонансным явлениям, возникающим в неполнофазных режимах или при однофазных замыканиях на землю, обеспечивается применением антирезонансных трансформаторов напряжения как на стороне высокого напряжения, так и в распределительных ячейках 10 кВ.
Стратегия защиты от перенапряжений реализуется через использование нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), обладающих улучшенными защитными характеристиками по сравнению с традиционными вентильными разрядниками, а пожарная безопасность трансформаторов собственных нужд гарантируется применением сухой литой изоляции, исключающей использование горючего диэлектрика. 
Финальная оценка экономической эффективности, базирующаяся на условном технико-экономическом расчете, позволяет констатировать инвестиционную привлекательность проекта, поскольку расчетный период окупаемости капитальных вложений в комплексную реконструкцию подстанции не превышает 6,42 года, что является приемлемым показателем для инфраструктурных объектов энергетики.

1. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. М: Издательство НЦ ЭНАС, 2014.
2. Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций: учебник для  сред. проф. образования. – М.: Издательский центр Академия, 2004.
3. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – 4-е изд. М: Энергоатомиздат, 1999.
4. Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / Под ред. Б.Н. Неклепаева. – М.: НЦ ЭНАС, 2002.
5. Шабад М.А. Расчёты релейной защиты и автоматики распределительных  сетей. 5-е издание. - СПб: Энергоиздат, 2005.
6. Вакуумный выключатель BB/TEL-10. Руководство по эксплуатации. ПАО НПП «Контакт».
7. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. (Утверждены Приказом Минэнерго РФ от 19 июня 2003 г. № 229).
8. Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок (утверждены приказом Министерства труда и социальной защиты РФ № 328н от 23 июля 2013 года с изменениями по приказу № 74н от 19 февраля 2016 года).
9. ГОСТ 687-78 Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Общие технические условия (с Изменениями № 1, 2 утвержденными в декабре 1986 г., июне 1988 г.)
10. ГОСТ 18397-86 Выключатели переменного тока на номинальное напряжение 6-220 кВ для частых коммутационных операций. Общие технические условия (с Изменением № 1 утвержденным в марте 1992 г.)
11. ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Изделия электротехнические. Общие требования безопасности (с Изменениями № 1, 2, 3, 4)
12. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Энергоиздат, 2008.
13. Правила пожарной безопасности для энергетических предприятий.      РД-153-34.-03.301-00.   М: Издательство НЦ ЭНАС, 2004.
14. Прузнер С.А. Экономика, организация и планирование энергетического      производства. М: Энергоатомиздат, 2004.
15. Самсонов В.С., Вяткин М.А. Экономика предприятий энергетического комплекса. М.: Высшая школа, 2001.  
16. Постановление Правительства РФ от 24 декабря 2007 г. № 922 «Об особенностях порядка исчисления средней заработной платы». (В редакции, актуальной с 1 января 2017 г.).
17. Письмо Минстроя РФ от 01.10.2017 № 40178-ЛС/09. Индексы изменения сметной стоимости на 3 квартал 2018 года.
18. ПАО «МОЭСК» Методические указания по применению в ПАО «Московская объединенная электросетевая компания» основных технических решений по эксплуатации, реконструкции и новому строительству электросетевых объектов (Утверждены приказом ПАО «МОЭСК» № 723 от 4 июля 2014 г.
19. ПАО «МОЭСК» (Московская объединённая электросетевая компания). [Электронный ресурс]. Режим доступа:  https://www.moesk.ru/about/
20. ПАО «МЭСК». Филиалы.  [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.moesk.ru/about/filials/
21. ПАО «МЭСК». Дочерние общества.  [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.moesk.ru/about/dzo/