Охрана окружающей среды в электроэнергетике

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУВПО «АмГУ»)

Факультет инженерно-физический

Кафедра безопасности жизнедеятельности

Направление подготовки 280700.62 - Техносферная безопасность

Профиль 280701.62 - Безопасность жизнедеятельности в техносфере

Расчетно-графическая работа

На тему «Охрана окружающей среды в электроэнергетике»

213-об группа

Выполнил студент Елхов А. А.

Проверил Булгаков А.Б.

Благовещенск 2015 г.



Содержание

Задача № 1 "Отвод земель под электрические сети"

Задача № 2 “Расчет санитарно-защитной зоны (сзз) подстанции по акустическому шуму”

Задача № 3 "Расчет санитарно-защитной зоны (сзз) воздушной линии электропередач по акустическому шуму "

Задача № 4. " Расчет санитарно-защитной зоны (сзз) воздушной линии электропередач по электрическому полю промышленной частоты (эп пч)"

Задача № 5 расчет маслоприемника под маслонаполненные силовые трансформаторы

Библиографический список

Приложение А



Задача № 1. "отвод земель под электрические сети"

Рассчитать площадь земельных участков, отводимых под электрическую сеть в соответствии с заданным вариантом:

- в постоянное пользование;

- во временное пользование.

Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета отвода земель под электрические сети.

№ вар.	Класс ВЛ, кВ	Промежуточные опоры	Анкерные угловые опоры	Трансформаторная подстанция
		Шифр опоры	Количество опор	Шифр опоры	Количество опор	Схема электрических соединений	Количество ТП
3	35	П35-1	80	У35-1+5	14	Блок линия - трансформатор с выключателем и низшим напряжением (6-10) кВ. Трансформатор двухобмоточный напряжением (150-220) кВ.	2

1. Площадь земельных участков F, , предоставляемых под опоры (включая оттяжки) воздушных линий электропередачи в постоянное пользование, определяется по формуле:

(1)

где, - площадь земли, занимаемая одной опорой в границах ее внешнего контура (включая оттяжки), ;

- количество опор, шт;

- площадь полосы земли вокруг внешнего контура опоры (включая отРазмещено на http://www.allbest.ru/

тяжки) шириной 1 м, на землях сельскохозяйственного назначения при установке ригелей с глубиной заложения до 0,8 м ширина полосы должна приниматься равной 1,5 м; .

(2)

где,F_овл - площадь земли отводимая под основание воздушных линий;

- количество опор промежуточных/анкерных угловых;

А_по/ау - линейный размер основания опоры (длинна, ширина);

- число пи равное 3,14;

- ширина контура земли вокруг контура опоры, для земель с/х угодий равная 1,5 м.

Рисунок 1 - Эскиз опор



2.Земли отводимые в временное пользование:

Т.к. класс ВЛ 35 кВ, то расчет производим для линий до 330 кВ

,м² (3)

где,F_вп - площадь земли отводимая под воздушные линии;

- количество опор промежуточных/анкерных угловых;

F_{мпо/мпау} -площадь земли отводимая под монтаж промежуточных/анкерных опор (300/400 м²);

l_ф.ф. - расстояние м/д проекциями крайних фаз на землю (электротехнический справочник рисунок 41.13./41.14. 5,3/6,3 м);

l_гmin -минимальное расстояние м/д опорами, принимаемое из таблицы 41.8 электротехнического справочника ;

=170064 м²

3.Необходимая площадь под одну трансформаторную подстанцию с схемой электрических соединений блок линия - трансформатор с выключателем и низшим напряжением (6-10) кВ. Трансформатор двухобмоточный напряжением (150-220) кВ по ведомственным строительным нормам N 14278 тм-т1 таблица 4 равна 8 тыс. м² . Т.к. трансформаторных подстанций 2, то следоватеьно площадь отводимая под них 16 тыс. кв. м.

Вывод: площадь под временное пользование 170064 м², а под постоянное пользование 18720,97 м².



Задача № 2. “расчет санитарно-защитной зоны (сзз) подстанции по акустическому шуму”

На открытом воздухе на территории подстанции установлено N трансформаторов. электрический поле напряженность частота

Определить минимальное расстояние от подстанции до границы прилегающей к подстанции территории (СЗЗ), на которой выполняются санитарно-гигиенические требования по шуму, если известен тип трансформатора. Исходные данные приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Исходные данные

№ варианта	Количество трансформаторовN	Вид системы охлаждения*	Типовая мощность трансформатора*, МВ*А	Класс напряжения*, кВ	Тип территории**
3	2	Трансформатор с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла (системы охлаждения видов Д)	125	10-110	Территории, непосредственно прилегающие к зданиям поликлиник, амбулаторий, диспансеров

1. По таблице 3 колонка № 13 СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах помещениях жилых общественных зданий и на территории жилой застройки» определяем допустимый уровень шума в зависимости от типа территории прилегающей к ПС, он равен 45 дБА. При этом необходимо принять во внимание, что для некоторых территорий допустимые уровни устанавливаются с учетом времени суток. В расчетах принимаем наиболее жесткие требования, установленные для времени суток с 23.00 часов и до 07.00 часов.

2. Определяем шумовые характеристики источника шума (модель ТМ известна из расчетной части проекта), согласно ГОСТ 12.1.024-87 ССБТ «Шум. Трансформаторы силовые масляные. Нормы и методы контроля».

Корректированный уровень звуковой мощности, для классов напряжения,10-110 кВ и типовой мощности 125 МВ•А равна 102 дБА.

3. Определяем минимальное расстояние от ПС до границы жилой за-

стройки. Известно, что если источник шума имеет показатель направленности равный 1, что можно принять для ТМ, и его корректированный уровень звуквой мощности равен L_WA , то в любой точке полусферы радиусом R уровень шума создаваемый данным источником будет равным L_A (см. рисунок 1).

Рисунок 2 - Излучение шума трансформатором.

В этом случае в соответствии с ГОСТ 12.1.024-87 справедливо соотношение:

(4)

где, S - площадь поверхности полусферы, м2;

S₀ =1 м2.

Исходя из последней формулы при оценке шума, создаваемого трансформатором в эксплуатации, уровень звука на заданном расстоянии R от трансформатора ( R > 30 м) можно определить по формуле:

(5)

где, S = R² .

Пусть на ПС расположены 2 ТМ и она расположена относительно рассматриваемой территории в соответствии со схемой приведенной на рисунке 7. Расстояния 1 R и 2 R неизвестны, а l - известно (из проекта).

Рисунок 3 - Схема расположения ПС относительно жилой застройки

Чтобы определить минимальное расстояние от источников, расположенных на ПС, до границы жилой застройки по формуле (1) необходимо принять следующие допущения:

1) так как расстояние между трансформаторами l небольшое и R₁ l, R l , то два и более источника можно заменить одним. При этом его корректированный уровень звуковой мощности будет равен:



(6)

где, N - количество источников шума (ТМ);

L_WAi - корректированный уровень звуковой мощности i -го источника шума, дБА;

L_WAi=10lg(10^0,1•45+10^0,1•45)=105,01 дБА.

2) на границе жилой застройки уровень звука должен равен допустимому уровню звука L_A(R)=ДУ_LA . Тогда R=R _min .

Исходя из принятых допущений выражение (4) можно переписать в

следующем виде

(7)

Разрешив последнее уравнение, относительно R_min получим минимальное расстояние от источников шума на ПС до границы прилегающей территории:

(8)

Любое RR _min будет обеспечивать соблюдение санитарных норм по шуму на прилегающей к ПС территории. В данном случае реализуется принцип «защита расстоянием», а R _min =L _СЗЗ санитарно-защитная зона (СЗЗ) по шуму.

R_min==399,4 м.

Вывод: что бы уровень шума от ТП не превышал допустимый уровень шума санитарная зона должна быть больше или равна 399,4 м

Задача № 3. "расчет санитарно-защитной зоны (сзз) воздушной линии электропередач по акустическому шуму "

Определить уровни звука, создаваемые ВЛ 500 кВ в соответствии с исходными данными для Вашего варианта, на разных расстояниях r от ее проекции крайней фазы на землю в середине пролета. Линия имеет горизонтальное расположение проводов с расстоянием между ними d=10,5 м. Фазы расщепленные, состоящие из трех проводов АС-330 радиусом r₀=1,26 см с шагом расщепления а. Высота подвеса проводов на опоре H_п=22 м, габарит линии H₀=8,65 м, средняя высота подвеса проводов над землей H_ср=13,1 м. Грозозащитные тросы изолированы от опор, т.е. влияние их на электрическое поле проводов не учитывается. Построить зависимость L_А (r). Определить границу СЗЗ ВЛ по шуму для случая ее прохождения вблизи территории селитебной зоны. Сделать выводы. Исходные данные приведены в таблице 3.

Рассчитать и построить зависимость максимальной напряженности электрического поля Еmax от а (от 10 см до 85 см). Определить минимальное значение Еmax. Для этого значения определить границу СЗЗ ВЛ по шуму для случая ее прохождения вблизи территории селитебной зоны. Сделать выводы.

Таблица 3 - Исходные данные

Вариант	Шаг расщепления а, см
3	16



Методика расчета:

Уровень звука при неблагоприятных условиях в зависимости от класса напряжения ВЛ и конструкторских параметров ВЛ можно рассчитать по формуле:

, (9)

где L_A - уровень звука создаваемый одной фазой, дБА;

n_ф - число фаз.

(10)

где Е_max - действующее значение максимальной напряженности провода, кВ/см;

r₀ - радиус провода, см;

n - число составляющих проводов в фазе (для расщепленной фазы);

R - расстояние от проекции крайней фазы на землю до расчетной точки, м.

, (11)

гдеK_у - коэффициент, учитывающий усиление напряженности электрического поля, вследствие влияния зарядов на соседних проводах расщепленной фазы;

Е_ср - средняя рабочая напряженность электрического поля на поверхности проводов расщепленной фазы, кВ/см.

, (12)

где r_p - радиус расщепления фазы, зависит от шага расщепления, см.

(16)

r_p==9,237 см

1 - провод расщепленной фазы

Рисунок 4 - Схема расщепления фазы

Зная радиус расщепления фазы, находим коэффициент усиления K_у:

К_у=1+(3-1)3

Средняя рабочая напряженность электрического поля находится по следующей формуле:

(13)

где U_ф - фазное напряжение сети U_ф = 288,68 кВ;

S - среднегеометрическое расстояние между фазами, см;

r_экв - эквивалентный радиус провода, см.

(14)

r_экв= см

(15)

где H_э - высота подвеса провода над поверхностью земли, см. Поскольку уровни звука, создаваемые ВЛ 500 кВ, требуется определить в середине пролета, высоту H_э принимаем равной габариту линии, т. е. 8,65 м.

1 - фазы линии; 2 - опора ВЛЭП

Рисунок 5 - Схема пролета ВЛЭП

S=см

Анализируя зависимость (11) можно сделать вывод о том, что на величину Е_мах оказывает влияние радиус расщепления фазы. При его увеличении с одной стороны уменьшается влияние зарядов соседних проводов, с другой стороны увеличивается емкость фазы, а соответственно и ее заряд, по формуле (13):

Е_ср==15,271 кВ/см

Отсюда максимальная напряженность электрического поля находим по формуле (11):

Е_max=1,27•15,27=19,4363 кВ/см

Подставив в формулу 9 формулу 10, получим:

,

,

(16)

Задавая значения R,определим значения уровня шума на этом расстоянии. Все расчётные данные сведены в таблицу.

Таблица 4 - Расчётные значения L_A.

r, м	LA, дБА	r, м	LA, дБА	r, м	LA, дБА	r, м	LA, дБА
1	61,42507	13	50,28564	25	47,44567	37	45,74305
2	58,41477	14	49,96379	26	47,27534	38	45,62724
3	56,65386	15	49,66416	27	47,11143	39	45,51443
4	55,40447	16	49,38387	28	46,95349	40	45,40447
5	54,43537	17	49,12058	29	46,80109	41	45,29723
6	53,64356	18	48,87235	30	46,65386	42	45,19258
7	52,97409	19	48,63754	31	46,51145	43	45,09039
8	52,39417	20	48,41477	32	46,37357	44	44,99054
9	51,88265	21	48,20288	33	46,23993	45	44,89295

Строим зависимость уровня звука от расстояния r (рисунок 9).



Рисунок 6 - Зависимость уровня шума от расстояния до расчетной точки

Находим границу санитарно-защитной зоны для ВЛ, существует 2 способа: графический или более точный это преобразование формулы 17:

, м (17)

Предельно допустимый уровень на границе санитарно-защитной зоны для случая ее прохождения вблизи территории селитебной зоны согласно [5], составляет ПДУ = 45 дБА.

м.

Рассчитаем максимальную напряженность электрического поля Е_maxдля а = от 10 см до 85 см с помощью программы Microsoft Excel.

По данным, рассчитанным, строим зависимость максимальной напряженности электрического поля Е_maxот шага расщепления а.

Рисунок 7 - Зависимость максимальной напряженности электрического поля Е_maxот а

Как видно из графика оптимальный шаг расщепления равен .

При этом .

Для этого значения определяем границу СЗЗ ВЛ по шуму для случая ее прохождения вблизи территории селитебной зоны для этого определяем уровень звука, подставив в формулу 9 формулу 10, получим:

,

,

Граница санитарно-защитной зоны ВЛ составит:

, м

Предельно допустимый уровень на границе санитарно-защитной зоны определяем для ночного времени суток, согласно [5] ПДУ = 45 дБА.

м.

Вывод: В ходе решения задачи определили уровни звука, создаваемые на разных расстояниях R от ВЛ 500 кВ проекции крайней фазы на землю в середине пролета.

Построили зависимость L_А (R). Определить границу СЗЗ ВЛ по шуму для случая ее прохождения вблизи территории селитебной зоны, которая составила 43,91 м. Рассчитали и построили зависимость максимальной напряженности электрического поля Е_max от а (от 10 см до 85 см).

По графику определили оптимальный шаг расщепления: a_опт=26,25 см, определили Е_max, которое составило 19,06664462 кв/см. Для этого значения определили границу СЗЗ ВЛ по шуму для случая ее прохождения вблизи территории селитебной зоны, которая составила 39,84745817 м. Сравнение показало, что при наиболее оптимальном шаге расщепления уровень напряжённости ниже, а соответственно и расстояние до жилой зоны будет наименьшим.

Задача № 4. " расчет санитарно-защитной зоны (сзз) воздушной линии электропередач по электрическому полю промышленной частоты (эп пч)"

Определить напряженность электрического поля на высоте h=1,8 м от земли на разных расстояниях r от оси для ВЛ 500 кВ в середине пролета с параметрами, определенными в задании к 4-ому практическому занятию. Построить зависимость Е(r). Определить границы и размер СЗЗ ВЛ по ЭП ПЧ для случая ее прохождения вблизи территории селитебной зоны. Сделать выводы.

Исходные данные:

Высота подвеса проводов на опоре H_п: 22 м;

Габарит линии H₀:8,65 м;

Средняя высота подвеса проводов над землей H_ср:13,1 м;

Шаг расщепления фазы а: 16 см.

Методика расчета:

Предварительно определяем емкость фазы относительно земли /8, с. 312/:

, (18)

где е₀ - электрическая постоянная, е₀ = 8,85*10^-12 Ф/м;

Н_ср - средняя высота подвеса проводов над поверхностью земли, м;

r_экв - эквивалентный радиус провода, в третьей расчетно-графической работе уже рассчитан, согласно формуле 11, r_экв = 0,0686м.

Ф/м

1 - опора ВЛЭП; 2 - фаза; 3 - расстояние от земли до точки Т; 4 - расчетная точка

Рисунок 8 -Схема расположения расчетных точек

Напряженность Е, В/м, в точке, находящейся под средней фазой на высоте h = 1,8 м от земли и на расстоянии х от средней фазы по горизонтали находится по формуле [8, с. 311]:

, (19)

где коэффициенты k имеют следующие значения [8, с. 311]:

, (20)

, (21)

, (22)

, (23)

, (24)

, (25)

где отрезки m и n являются гипотенузами соответствующих прямоугольных треугольников и определяются следующими уравнениями:

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

Теперь по уравнению 19 находим напряженность поля в интересующих нас точках. При этом, поскольку напряженность поля требуется определить в середине пролета, высоту Н принимаем равной габариту линии, т.е 8,65 м.

Определим напряженность Е в точке, находящейся под средней фазой на высоте 1,8 м от земли, рисунок 6 . Для этой точки х = 0, а отрезки m и n равны:

м,

м,

м,

м.

1 - фаза; 2 - опора; Р - расчетная точка

Рисунок 9 - К вычислению напряженности электрического поля вблизи воздушной линии электропередачи в точке Р

Коэффициенты k для этой точки будут:

,

,

,

,

,

.

Подставив численные значения величин в формулу 28, получим значение напряженности под средней фазой:

Е=13,68 кВ/м.

Аналогичным путем рассчитываем напряженность электрического поля в других точках (при различных значениях х). Значения напряженности электрического поля, при различных значениях х, представлены в приложении А, расчет выполнен с помощью Microsoft Excel.

По данным, представленным в приложении А, строим зависимость напряженности электрического поля от расстояния до точки измерения E (r).

Рисунок 10 - Зависимость напряженности электрического поля от расстояния до точки измерения

Из графика видно, что санитарно-защитная зона для данного класса ВЛ составляет для воздушной линии 500 кВ вблизи территории селитебной зоны . Для этого значения x=39,79 м.

Размер санитарно-защитной зоны равен:

, м (32)

Вывод: В данной работе рассчитали напряженность электрического поля непосредственно под средней фазой на высоте 1,8 м и на различных расстояниях от 0 до 80 м, построили график зависимости напряженности от расстояния, определили границу санитарно-защитной зоны для селитебной территории. Для оптимального шага расщепления l_сзз= 29,29 м. Результаты расчёта напряжённости электрического поля для всех точек приведены в приложении А.

Задача № 5. Расчет маслоприемника под маслонаполненные силовые трансформаторы

Задание: На ОРУ установлен маслонаполненный силовой трансформатор. Масса трансформаторного масла в трансформаторе равна М. Габариты трансформатора А*В*H. Исходные данные приведены в таблице 5.

Описать конструкцию маслоприемника.

Определить габариты маслоприемника.

Таблица 5 - Исходные данные:

Вариант	Трансформатор	Масса трансформаторного масла в трансформаторе М, кг	Габариты трансформатора
			Длина А, мм	Ширина Б, мм	Высота Н, мм
3	ТМ-2500/10	2300	3500	2260	2330

Методика расчета:

1. Габариты маслоприёмника должны выступать за габариты трансформатора не менее чем на:

a) 0,6 м при массе трансформаторного масла до 2 т

b) 1 м при массе трансформаторного масла от 2 до 10 т

c) 1,5 м при массе трансформаторного масла от 10 до 50 т

d) 2 м при массе трансформаторного масла более 50 т

Габариты маслоприёмника определяем по рисунку 10, следовательно, они найдутся по формуле:

(33)

(34)

где А, Б - габариты трансформатора, м;

Д - это величина, на которую габариты маслоприемника должны выступать за габариты трансформатора, зависит от массы трансформаторного масла.

Рисунок 11 - Габариты маслоприёмника

2. Объем маслоприемника с отводом масла следует рассчитывать на единовременный приём 100 % масла, залитого в трансформатор. Объем маслоприемника без отвода масла следует рассчитывать на приём 100 % масла, залитого в трансформатор и 80 % воды от средств пожаротушения из расчёта орошения площади маслоприёмника и боковых поверхностей трансформатора с интенсивностью 0,2 л/с^.м² в течение 30 минут.

Маслоприемники под трансформаторы с объемом до 20 тонн, допускается выполнять без отвода масла. Расчет ведем по [8, глава 4].

Рассчитываем объём маслоприёмника, необходимого для размещения трансформаторного масла:

, (35)

где - плотность трансформаторного масла, = 0,88-089 г/см³.

Объём, необходимый для размещения 80 % воды от средств пожаротушения из расчёта орошения площади маслоприёмника и боковых поверхностей трансформатора определяют по следующей формуле:

, (36)

где К_п - коэффициент интенсивности пожаротушения, К_п=0,2•10^-3 м³/с•м² ;

t - время пожаротушения, t=1800 с;

S_БПТ - площадь боковых поверхностей трансформатора, м².

, (37)

, (38)

Общий объём, таким образом, будет складываться из объёмов под трансформаторное масло и под средства пожаротушения:

(39)

где V_МП - объем маслоприемника, м³.

Высота маслоприёмника, необходимая для размещения трансформаторного масла и средств пожаротушения будет равна:

, (40)

Маслоприёмники без отвода масла должны выполнятся с заглублённой конструкцией, и закрываться металлической решеткой, поверхность которого должна быть насыпана слоем чистого гравия или промытого гранитного щебня, толщиной не менее 0,25 м, либо непористого щебня другой породы с частицами (30 - 70) мм. Уровень полного объёма масла в маслоприёмнике должен быть ниже решётки не менее, чем на 50 мм (рисунок 11).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 12 - Маслоприёмник

Высота маслоприёмника равна:

, (41)

Расчёт габаритных размеров маслоприёмника

Для данного трансформатора с массой масла от 10 до 50 тонн Д=1 м, тогда

Г = 2,26+2•0,6=3,46 м

В = 3,5+2•0,6 = 4,7 м

Определяем площадь маслоприёмника:

S_МП = 3,46•4,7 = 16,262 м²

Определяем объем масла в маслоприёмнике:

, м³

Площадь боковых поверхностей трансформатора

, м²

Определяем объем воды от средств пожаротушения:

, м³

, м³

, м

Тогда высота маслоприёмника равна:

h_МП = 0,94+0,05+0,25=1,24 м

Вывод: В ходе данной работы были рассчитаны габариты маслоприемника без отвода масла для трансформатора ТМ-2500/10 и представлен его эскиз. Таким образом, габариты маслоприёмника равны Г/В/h= 3,46/4,7/1,24 м.



Библиографический список

1 Нормы отвода земель для электрических сетей 380-750 кВ № 14278тм-т1.

2 Правила определения размеров земельных участков для размещения воздушных линий электропередач и опор линии связи, обслуживающих электросети. Постановление Правительства РФ от 11.08.2003 № 486.

3 Электротехнический справочник/ под ред. профессоров МЭИ, том 3, книга 1.

4 ГОСТ 12.2.024-87 ССБТ Шум. Трансформаторы силовые масляные. Нормы и методы их контроля.

5 СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки.

6 СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-03 Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов.

7 Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. М.: Энергия, 1979. - 408 с.

8 Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередач переменного тока промышленной частоты. № 2971-84.



Приложение А

Таблица 6 - Расчёт напряжённости электрического поля, создаваемого ВЛЭП

х, м	E,кВ/м	х, м	E,кВ/м
-80	0,1085	5	11,466
-75	0,1321	10	16,413
-70	0,163	15	13,147
-65	0,2044	20	7,0912
-60	0,261	25	3,8151
-55	0,3407	30	2,2162
-50	0,4562	35	1,3868
-45	0,6305	40	0,922
-40	0,9055	45	0,6305
-35	1,3647	50	0,4562
-30	2,1851	55	0,3407
-25	3,7689	60	0,261
-20	7,0193	65	0,2044
-15	13,036	70	0,163
-10	16,279	75	0,1321
-5	11,396	80	0,1085
0	13,963

Размещено на Allbest.ru

...