Реконструкция электрической части системы собственных нужд Балаковской АЭС

1.

Образовательная автономная некоммерческая организация высшего образования
«МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»
Направление: 13.03.02
Направленность: Электрооборудование и электрохозяйство
предприятий, организаций и учреждений
Выпускная квалификационная
работа
на тему:
Реконструкция электрической
части системы собственных
нужд Балаковской АЭС
Выполнил: Добродеев Иван Леонидович
Руководитель: Умурзоков Рахматджон Маллабоевич

2.

Основной целью работы является реконструкция электрической части участка системы собственных
нужд электрической станции на примере Балаковской АЭС, которая обусловлена внедрением новых
потребителей на данном участке системы собственных нужд данного энергообъекта.
Объектом исследования является электрическая часть участка системы собственных нужд
Балаковской АЭС.
Предметом исследования выступают схема электрических соединений участка системы собственных
нужд объекта исследования, силовые трансформаторы системы СН, а также проводники питающей и
распределительной сети и электрические аппараты, необходимые для их защиты.
Работа актуальна, так как позволяет повысить показатели надёжности не только системы
собственных нужд энергообъекта, но и всей Балаковская АЭС и энергосистемы в целом.
Для реализации основной цели, в работе необходимо провести решение следующих основных
поставленных задач:
провести детальный анализ исходных данных по объекту проектирования. Для этого в работе
рассматривается общая характеристика схемы и оборудования Балаковской АЭС, а также приводится
детальное описание схемы и оборудования системы собственных нужд Балаковской АЭС. Кроме того,
приводятся требования, предъявляемые к системам собственных нужд энергетических объектов;
на основании приведённых исходных данных по объекту проектирования, с учётом требований
нормативной документации, необходимо предложить и обосновать мероприятия по реконструкции
участка системы собственных нужд объекта, в результате чего внести качественные изменения в схему
электрических соединений системы собственных нужд объекта, выбрать и проверить трансформаторы
собственных нужд, проводники, электрические аппараты, а также систему прибора учёта и контроля
электроэнергии на объекте проектирования. На основании проведённого расчёта электрических
нагрузок, с учётом рассчитанных значений максимальных токов короткого замыкания в энергосистеме,
осуществить проверку принятых в работе технических решений;
осуществить разработку мероприятий по обеспечению безопасности жизнедеятельности при
выполнении работ в системе электроснабжения объекта проектирования, в частности,
электробезопасности, а также пожарной и экологической безопасности;
провести расчёт необходимых экономических показателей, необходимых для реализации
предложенного проекта электроснабжения.
2

3.

Структурная схема Балаковской АЭС
3

4.

Принципиальная электрическая схема питающей сети системы
собственных нужд Балаковской АЭС
4

5.

Исходная схема электрических соединений участка системы собственных
нужд Балаковской АЭС
5

6.

Исходные данные потребителей (включая новые), получающих питание от
ТПСН-6/0,4 кВ рассматриваемого участка системы собственных нужд
Балаковской АЭС
Наименование потребителя
РЩ-1
РЩ-2
РЩ-3
РЩ-4
РЩ-5
Всего по ЩСН-ЛТК-1
РЩ-6
РЩ-7
РЩ-8
РЩ-9
РЩ-10
РЩ-11
РЩ-12
Всего по ЩСН-ЛТК-2
Всего по СШ-1-6 кВ
РЩ-13
РЩ-14
РЩ-15
РЩ-16
РЩ-17
РЩ-18
РЩ-19
Всего по ЩСН-ЛХА
РЩ-20
РЩ-21
РЩ-22
Всего по ЩСН-ЛМК
Рном, кВт
СШ-1 6 кВ
ЩСН-ЛТК-1
11,0
50,0
30,0
1,5
1,5
94,0
ЩСН-ЛТК-2
11,0
50,0
30,0
1,5
1,5
5,50
37,0
136,5
230,5
СШ-2 6 кВ
ЩСН-ЛХА
15,0
15,0
7,5
5,5
7,5
1,5
5,5
57,5
ЩСН-ЛМК
30,0
30,0
110,0
170,0
Существующий/ новый (РЩ)
Существующий
Существующий
Существующий
Существующий
Новый
Существующий
Существующий
Существующий
Существующий
Существующий
Новый
Новый
-
Существующий
Существующий
Существующий
Существующий
Новый
Новый
Новый
Существующий
Существующий
Существующий
-
6

7.

Схема электрических соединений участка системы собственных нужд
Балаковской АЭС после реконструкции
7

8.

Результаты расчёта электрических нагрузок
Наименование потребителя
РЩ-1
РЩ-2
РЩ-3
РЩ-4
РЩ-5
Всего по ЩСН-ЛТК-1
РЩ-6
РЩ-7
РЩ-8
РЩ-9
РЩ-10
РЩ-11
РЩ-12
Всего по ЩСН-ЛТК-2
Всего по СШ-1-6 кВ
РЩ-13
РЩ-14
РЩ-15
РЩ-16
РЩ-17
РЩ-18
РЩ-19
Всего по ЩСН-ЛХА
РЩ-20
РЩ-21
РЩ-22
Всего по ЩСН-ЛМК
Всего по СШ-2-6 кВ
Исходные данные
Рном, кВт
СШ-1 6 кВ
ЩСН-ЛТК-1
11
50
30
1,5
1,5
94,0
ЩСН-ЛТК-2
11
50
30
1,5
1,5
5,50
37,00
136,50
230,5
СШ-2 6 кВ
ЩСН-ЛХА
15
15
7,5
5,5
7,5
1,5
5,5
57,50
ЩСН-ЛМК
30
30
110
170
227,5
Рр, кВт
Расчётные данные
Qр, квар
Sр, кВА
Iр,А
11
50
30
1,5
1,5
94,0
14,63
58,50
35,10
1,76
1,13
111,11
18,30
76,96
46,17
2,31
1,88
145,54
28,16
118,39
71,04
3,55
2,88
223,91
11
50
30
1,5
1,5
5,50
37,00
136,50
230,5
14,63
58,50
35,10
1,76
1,13
6,44
27,75
145,30
256,41
18,30
76,96
46,17
2,31
1,88
8,47
46,25
199,36
344,78
28,16
118,39
71,04
3,55
2,88
13,02
71,15
306,70
530,43
15
15
7,5
5,5
7,5
1,5
5,5
57,50
19,95
17,55
8,78
6,44
5,63
1,76
4,13
64,22
24,96
23,09
11,54
8,47
9,38
2,31
6,88
86,20
38,40
35,52
17,76
13,02
14,42
3,55
10,58
132,61
30
30
110
170
227,5
39,90
35,10
128,70
203,70
267,92
49,92
46,17
169,30
265,32
351,49
76,80
71,04
260,47
408,18
540,74
8

9.

Конструкция силового трансформатора ТПСН-6/0,4 кВ участка системы
собственных нужд Балаковской АЭС
9

10.

Расчёт токов короткого замыкания
Sс
Система
6 кВ
Хс
КЛ1
К1
Xкл1
К1
6 кВ
0,4 кВ Т1
КЛ2
ХТ
К2
К3
Расчётная схема
0,4 кВ
К2
Хкл2
Rкл2
К3
Схема замещения
Результаты расчета токов КЗ
Параметр
I к(3)
3
(2)
Iк3
i уд.к
Единица
измерения
кА
кА
кА
Числовое значение параметра
Точка К1
Точка К2 Точка К3
1,25
3,71
1,84
1,09
3,23
1,60
2,47
5,25
2,60
10

11.

Выбор кабельных линий
Результаты выбора сечения кабелей питающей сети СН
Потребитель
Iр, А
ЩСН-ЛТК-1
ЩСН-ЛТК-2
223,91
306,70
ЩСН-ЛХА
ЩСН-ЛМК
132,61
408,18
Марка силового кабеля
СШ-1 6 кВ
ВВГнг-LS (5×70)
ВВГнг-LS (5×120)
СШ-2 6 кВ
ВВГнг-LS (5×35)
ВВГнг-LS (5×240)
Iдоп, А
237
321
158,0
468,0
Результаты выбора сечения кабелей распределительной сети участка СН Балаковской АЭС
Наименование потребителя
РЩ-1
РЩ-2
РЩ-3
РЩ-4
РЩ-5
РЩ-6
РЩ-7
РЩ-8
РЩ-9
РЩ-10
РЩ-11
РЩ-12
РЩ-13
РЩ-14
РЩ-15
РЩ-16
РЩ-17
РЩ-18
РЩ-19
РЩ-20
РЩ-21
РЩ-22
ЩРО
Iр,А
18,30
76,96
46,17
2,31
1,88
18,30
76,96
46,17
2,31
1,88
8,47
46,25
24,96
23,09
11,54
8,47
9,38
2,31
6,88
49,92
46,17
169,30
19,930
Марка силового кабеля
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×10)
ВВГнг-LS (4×6)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×10)
ВВГнг-LS (4×6)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×6)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×2,5)
ВВГнг-LS (4×6)
ВВГнг-LS (4×6)
ВВГнг-LS (4×50)
ВВГнг-LS (4×2,5)
Iдоп, А
42,0
84,0
64,0
42,0
42,0
42,0
84,0
60,0
42,0
42,0
42,0
60,0
42,0
42,0
42,0
42,0
42,0
42,0
42,0
60,0
60,0
196,0
42,0
11

12.

Узлы монтажа кабельных линий участка системы собственных нужд
Балаковской АЭС
12

13.

Выбор и проверка электрических аппаратов в системе собственных нужд
Результаты выбора аппаратов на стороне 6 кВ питающей ТПСН-6/0,4 кВ
Марка оборудования 6 кВ
Кол-во ед., шт.
Выключатели марки VD-4-10-20/630-У2-48
Ограничители перенапряжения ОПН-КР/TEL-10/12 УХЛ1
Трансформаторы тока марки ТПОЛМ-10
2
6
6
Результаты выбора автоматов питающей сети 0,38/0,22 кВ
Потребитель
Вводные автоматы ТПСН
Секционный автомат ТПСН
Вводной автомат ЩСН-ЛТК-1
Вводной автомат ЩСН-ЛТК-2
Вводной автомат ЩСН-ЛХА
Вводной автомат ЩСН-ЛМК
Iр, А
969,2
860,12
223,91
306,70
132,61
408,18
Марка
ВА 55-41
ВА 55-41
ВА 52-35
ВА 52-37
ВА 52-35
ВА 57-39
Iном.а, А
1000
1000
250
400
250
630
Iу.т.р., А
1000
1000
200
320
200
630
Iу.э.р., А
3000
3000
600
960
600
1890
Результаты выбора автоматов распределительной сети 0,38/0,22 кВ
Потребитель
РЩ-1
РЩ-2
РЩ-3
РЩ-4
РЩ-5
РЩ-6
РЩ-7
РЩ-8
РЩ-9
РЩ-10
РЩ-11
РЩ-12
Iр , А
Марка
18,30
76,96
46,17
2,31
1,88
18,30
76,96
46,17
2,31
1,88
8,47
46,25
ВА 47-29
ВА 52-31
ВА 52-31
ВА 47-29
ВА 47-29
ВА 47-29
ВА 52-31
ВА 52-31
ВА 47-29
ВА 47-29
ВА 47-29
ВА 52-31
Iном.а,
А
25
100
100
6,3
6,3
25
100
100
6,3
6,3
10
100
Iу.т.р.,
А
25
100
63
6,3
6,3
25
100
63
6,3
6,3
10
63
Iу.э.р.,
А
75
300
189
18,9
18,9
75
300
189
18,9
18,9
30
189
Потребитель
РЩ-13
РЩ-14
РЩ-15
РЩ-16
РЩ-17
РЩ-18
РЩ-19
РЩ-20
РЩ-21
РЩ-22
ЩРО
ЩАО
Iр , А
Марка
24,96
23,09
11,54
8,47
9,38
2,31
6,88
49,92
46,17
169,30
19,93
1,99
ВА 47-29
ВА 47-29
ВА 47-29
ВА 47-29
ВА 47-29
ВА 47-29
ВА 47-29
ВА 52-31
ВА 52-31
ВА 52-35
ВА 47-29
ВА 47-29
Iном.а,
А
25
25
16
10
10
6,3
10
100
100
250
25
6,3
Iу.т.р.,
А
25
25
16
10
10
6,3
10
63
63
200
25
6,3
Iу.э.р.,
А
75
75
48
30
30
18,9
30
189
189
600
75
18,9
13

14.

Схема АИИСКУЭ участка системы собственных нужд Балаковской АЭС
14

15.

Результаты расчёта экономических показателей разработанного
проекта реконструкции
15

16.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
В результате выполнения работы, осуществлена разработка проекта реконструкция электрической части участка системы
собственных нужд Балаковской АЭС. Установлено, что данная реконструкция обусловлена внедрением новых потребителей на
данном участке системы собственных нужд электростанции. Внедрение технических решений обосновано применением нового
оборудования для схемы электрических соединений участка системы собственных нужд Балаковской АЭС, а именно:
для улучшения технологического процесса были введены шесть новых силовых распределительных щитов (СРШ);
для питания от шин щитов собственных нужд (ЩСН) использованы современные четырёхжильные силовые кабели марки
ВВГнгLS;
для защиты и коммутации новых присоединений выбраны линейные автоматические выключатели марки ВА;
с целью повышения надёжности участка системы собственных нужд Балаковской АЭС между секциями ЩСН было принято
решение об установке трёх секционных выключателей марки ВА;
в качестве новой системы учёта и контроля электроэнергии предложено использовать АИИСКУЭ с двухтарифным учётом
электроэнергии, марки МЕРКУРИЙ 200.02.
Также в работе были решены задачи, подтверждающие эффективную и надёжную работу участка системы собственных нужд
Балаковской АЭС в результате внедрения мероприятий по её реконструкции.
В результате проведенных работ, были выполнены расчёты нагрузок отдельных присоединений потребителей, секций сборных
шин, и всей трансформаторной подстанции ТПСН-6/0,4 кВ в целом. Расчётным путём установлено, что силовые трансформаторы
сухого типа марки ТСЗЛ-6530/6, установленные на ТПСН-6/0,4 кВ, обеспечат надёжное электроснабжение участка собственных
нужд Балаковской АЭС с учётом подключения новых потребителей.
С учётом увеличения нагрузки участка системы собственных нужд, проверены на соответствие новым расчётным условиям
электрические аппараты для установки в РУ-6 кВ и РУ-0,4 кВ ТПСН-6/0,4 кВ. Проверены кабели питающей сети 6 кВ, а также
питающей и распределительной сетей 0,38/0,22 кВ участка системы собственных нужд.
Проведён расчёт максимальных токов короткого замыкания, на основании чего были проверены электрические аппараты
участка системы электроснабжения собственных нужд Балаковской АЭС.
Разработан комплекс мероприятий, позволяющих качественно повысить критерии безопасности жизнедеятельности, а также
пожарной и экологической безопасности при выполнении работ на объектах системы собственных нужд Балаковской АЭС.
Рассчитаны основные экономические показатели разработанного проекта реконструкции участка системы собственных нужд
Балаковской АЭС. Установлено, что суммарные капиталовложения в объект реконструкции составили 1323 тыс. руб., суммарная
величина эксплуатационных издержек – 7280,3 тыс. руб. При этом суммарная стоимость разработанного проекта составила 8603,3
тыс. руб. Расчётный срок окупаемости разработанного проекта реконструкции участка системы собственных нужд Балаковская АЭС
составил 4,73 года, что соответствует нормативному сроку, следовательно, проект экономически эффективен.
Таким образом, в работе была решена важная задача по внедрению предложенных мероприятий по реконструкции схемы
нормального режима участка системы собственных нужд Балаковской АЭС. Все принятые в работе решения были
подтверждены расчётным путём с применением современных расчётных методик и алгоритмов.
16

17.

СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ!