Внутрішньоцехове електропостачання

3.2 Організація безпечної експлуатації електрообладнання

В даному підрозділі курсового проекту необхідно навести практичні рекомендації щодо організації безпечної експлуатації цехового електрообладнання.

В процесі експлуатації електроустановок здійснюються планово-попереджувальні ремонти, профілактичні випробування ізоляції електрообладнання, налагодження електроприводів, релейного захисту та інше.

Під час робіт в діючих електроустановках не виключена небезпека ураження електричним струмом, а також інших супутніх травм. Тому в залежності від змісту робіт необхідні різні заходи безпеки.

Згідно правилам техніки безпеки роботи в діючих електроустановках по відношенню до заходів електробезпеки розділяються на роботи із зняттям напруги та без зняття напруги на струмовідних частинах і поблизу з ними, а також роботи без зняття напруги вдалині від струмовідних частин, які знаходяться під напругою.

До робіт із зняттям напруги належать роботи, що виконуються в електроустановці (або її частині), в якій з усіх струмовідних частин знято напругу і вхід до приміщення сусідньої електроустановки зачинений.

До робіт без зняття напруги на струмовідних частинах і поблизу до них належать роботи, які виконуються безпосредньо на цих частинах, а також на відстанях від людей, інструментів і тимчасових огороджень при напрузі до 35 кВ менших 0,6 м, а від механізмів та вантажепідйомних машин менших 1 м. Це можуть бути роботи на заземлених кожухах електрообладнання, взяття проби і доливання масла в баки трансформаторів, фазування, перевірка на дотик нагрівання працюючих електричних машин, приєднання тимчасових електроприймачів, виміри та ін.

Внаслідок суттєвої небезпеки ураження електричним струмом при роботах без зняття напруги повинні приймати участь не менше двох працівників. Обов'язковим є застосування засобів захисту для ізоляції людини від струмовідних частин або від землі, інструмент повинен мати ізольоване руків'я. Неприпустимо, щоб неогороджені струмовідні частини знаходились позаду або з двох сторін від працюючого. Якщо під час роботи виявлене замикання електричної мережі на землю, то наближатись менше ніж на 4 метри небезпечно. Персоналу необхідно пам'ятати, що після раптового зникнення напруги вона може бути подана на електроустановку без попередження.

Безпека робіт забезпечується поперед всього виконанням необхідних організаційних і технічних заходів: оформлення роботи нарядом-допуском, розпорядженням або переліком робіт, які виконуються самостійно в порядку поточної експлуатації; допуск ремонтного персоналу до роботи; нагляд під час роботи; оформлення перерви в роботі, переводу людей на інше робоче місце, завершення роботи. Головною проблемою в організації безпечних умов праці є наявність невирішених організаційних і технічних проблем. Окремі часткові заходи недостатньо ефективні. Заходи щодо підвищення безпеки повинні здійснюватись комплексно та відповідно до діючих стандартів, норм, правил та інструкцій.

До важливійших організаційно-технічних заходів слід віднести:

- забезпечення проектами монтажних і ремонтних робіт;

- ведення журналів інструктажів;

- регулярний контроль за станом техніки безпеки;

- виписку нарядів-допусків на виконання робіт з підвищеною небезпекою;

- перевірку знань персоналу щодо правил техніки безпеки;

- своєчасне проведення планово-попереджувальних ремонтів та оглядів;

- забезпечення працівників інструментом, який відповідає умовам роботи;

- встановлення достатньої кількості відповідних огороджень.

Необхідно враховувати, що виробничий стаж і досвід працівників не завжди поєднується з достатньою дисциплінованістю. Разом з удосконаленням підготовки персоналу необхідно здійснювати періодичне перенавчання без огляду на стаж.

При розробці заходів по організації безпечних умов праці завжди необхідно враховувати, що кожна зона монтажу або наладки має свої специфічні особливості, а отже можуть утворюватись небезпечні умови непередбачені офіційними правилами.

Необхідно дотримуватись певних умов та здійснювати заходи:

1) для виключення випадкового доторкання до струмовідних частин встановлюються огорожі та розташовують струмовідні частини на певній висоті;

2) для забезпечення безпеки в установках до і вище 1 кВ споруджують пристрої заземлення і занулення металевих частин електрообладнання на випадок замикання струмовідних частин на корпус;

3) необхідно дотримуватись правил експлуатації електрообладнання, а також здійснювати своєчасний контроль і профілактичні випробування ізоляції;

4) необхідно застосовувати ізолюючі захисні засоби, які забезпечують безпечне виконання робіт по експлуатації діючого електрообладнання;

5) необхідно, щоб обслуговуючий персонал чітко знав та вмів дотримуватись правил техніки безпеки при експлуатації електрообладнання.

На даний час нокопичений значний досвід щодо підвищення безпеки систем цехового електропостачання, але головною умовою є чітке виконання нормативних документів щодо техніки безпеки електроустановок.

Висновки та пропозиції

Висновки щодо рішень по вибору елементів електропостачання цеху

В даному підрозділі курсового проекту необхідно коротко підвести підсумки роботи над проектом системи цехового електропостачання:

узагальнити стисло розкрити зміст питань, які вирішувались, та проблем, які при цьому виникали;

дати оцінку отриманним результатам щодо їх відповідності сучасним вимогам до систем електропостачання;

навести власні пропозиції щодо удосконалення системи електропостачання на підставі проведених в курсовому проекті розрахунків.

Пропозиції щодо впровадження енергозберігаючих технологій

В даному підрозділі курсового проекту необхідно сформулювати основні напрямки збереження електроенергії, на основі яких запропонувати конкретні заходи щодо зменшення її втрат в системі внутрішньоцехового електропостачання.

Існують різні способи здешевлення енергії. Для України їх небагато, й застосовувати їх слід одночасно. Наприклад, можна встановлювати вигідні відношення з країнами - поставниками енергоресурсів, використовуючи економічні і політичні фактори. Можна й необхідно покращувати структуру приходної частини паливного балансу з метою встановлення економічно оптимального співвідношення в споживанні нафти, природнього газу, вугілля, з урахуванням їх переробки, а також використання місцевого палива. Але головним було й залишається всебічне впровадження існуючих внутрішніх резервів економії, тобто енергозбереження.

Енергозбереження - наукова, практична, організаційна, інформаційна діяльність державних органів, юридичних і фізичних осіб, скерована на зниження витрат паливно-енергетичних ресурсів в процесі їх видобутку, зберігання, транспортування, переробки, використання та утилізації. Основа енергозбереження - раціональне використання енергоресурсів і скорочення їх втрат. В усіх провідних державах застосовується політика енергозбереження - правове, організаційне та фінансово-економічне регулювання діяльності в галузі енергозбереження.

Прикладом усвідомлення важливості вирішення проблем енергозбереження може слугувати «Комплексна державна програма з енергозбереження України (КДПЕ)», затверджена постановою Кабінету Міністрів України № 148 від 5 лютого 1997 року, а також розробка «Енергетичної стратегії України на період до 2030 року» стосовно ролі у розвитку національної економіки, створення цивілізованого енергоринку, подальшого розвитку енергетичної системи України, напрямків її технічного переоснащення і модернізації, впровадження енергозберігаючих технологій, впровадження автоматизованої системи обліку і керування енергоспоживанням, використання нетрадиційних джерел енергії.

Енергетична криза 70-х та 80-х рр. та екологічний вплив енергетики на довкілля внесли нові тенденції в розвиток енергетики. В 80-90-х рр. збільшення валового внутрішнього продукту в провідних країнах світу досягалось тільки за рахунок енергозбереження. Нині показник енергоємності валового внутрішнього продукту України в 3-4 рази вищий ніж в країнах Европейського союзу. Заходи щодо економії палива та електроенергії в 2-3 рази нижче витрат на розширення паливно-енергетичної бази, тому втілення в життя дієвої політики енергозбереження набагато вигідніше навіть за розвиток енергетики. Раціональне використання енергоресурсів на виробництві, удосконалення існуючих та застосування нових енергозберігаючих технологій на сьогодні є основним енергетичним ресурсом України.

Енергозбереження - це процес, при якому скорочується потреба в енергоресурсах в розрахунку на одиницю кінцевого корисного ефекту. Енергозбереження - це не тільки економія енергії, а й забезпечення умов для найбільш ефективного її використання. За підрахунками фахівців, втрати електроенергії в елементах системи цехового електропостачання складають 12-20 %.

На основі відомих співвідношень:

; ; ;

де - струм лінії; - опір фази лінії; - потужність навантаження, кВт; - номінальна напруга мережі, кВ; - коефіціент потужності; - питомий опір матеріалу (наприклад, жил кабелю); - довжина лінії, км; - переріз лінії, мм².

Втрати активної потужності в лініях дорівнюють:

З даного виразу видно, за рахунок чого можна зекономити електроенергію в лініях. Скорочення довжини здійснюється шляхом раціонального розподілу електроприймачів між підстанціями з урахуванням технологічних особливостей виробництва; більш глибокого вводу високої напруги до цехів; раціонального вибору місць розташування підстанцій.

Істотне скорочення втрат активної потужності та енергії має місце при збільшенні напруги, так як дані втрати пропорційні квадрату напруги.

При живленні потужних приймачів (наприклад, електричних печей) застосовують шинопроводи, втрати потужності в яких можливо знизити за рахунок правильного розташування шин, наведеного на рисунку. Втрати потужності таким чином зменшуються майже вдвічі.

Шихтовка шин і шинопроводів: а - неправильна; б - правильна.

Зниження втрат в шинопроводах можливе рахунок правильного вибору економічної щільності струму, що важливо для установок з великими струмами.

При нерівномірному розподілі навантажень по фазам трьохфазної системи втрати електроенергії більші, ніж при симетричному навантаженні. Це необхідно враховувати при розподілі одно- та двофазних електроприймачів по фазам мережі.

Результати обстежень систем цехового електропостачання на діючих промислових підприємствах показують, що більшість електродвигунів завантажні на 40-70 % своєї номінальної потужності. Але в умовах експлуатації здійснити заміну малозавантажених двигунів на двигуни з меншою потужністю досить важко й тому здійснюється зрідка. Значна кількість електродвигунів та інших електроприймачів має тривалість роботи на холостому ходу 40-60 % всього часу експлуатації. Для обмеження холостого ходу їх необхідно облаштовувати обмежувачами холостого ходу, які вкючають в коло котушки управління магнітним пускачем. Останній вимикає електроприймач при відсутності навантаження й тим самим знижується споживання електроенергії.

Джерелом економії електроенергії є застосування на кожному підприємстві конкретних організаційно-технічних заходів в залежності від характеру технологічного процесу, а також нормування електроспоживання у вигляді питомих норм витрат електроенергії (на одиницю продукції або одиницю виконаної роботи), що потребує наявності в цехах системи обліку і контролю витрат електроенергії. При нормуванні електроспоживання економія електроенергії є реальною тільки в тому випадку, коли фактичні питомі витрати відповідають прогресивним нормам, розробленим на основі впровадження у виробництво нової техніки і технологій, раціональної експлуатації техгологічного обладнання та електроустановок.

Зниження втрат електроенергії можливе при регулюванні графіків навантажень з метою доведення їх до рівномірних, щоб підвищити використання електрообладнання. Зниження сумарного максимуму навантаження дозволяє при незмінній встановленій потужності трансформаторів забезпечити живлення більшої кількості споживачів.

Вирівнюванню графіків навантажень істотно сприяє впровадження автоматизованої системи контролю та обліку електроенергії, в основі якої лежить ідея про застосування диференційованих за зонами доби тарифів при розрахунках за електроенергію. Сутність таких тарифів полягає в економічному стимулюванні розвантаження енергосистеми в години максимуму і збільшення споживання вночі, так як вночі вартість електроенергії істотно нижча.

В загальному балансі цехового електропостачання значне місце посідають компресорні, насосні та вентиляторні установки. Найбільш ефективними способами економії електроенергії в компресорних установках є наступні: 1) раціональний розподіл навантаження між найбільш економічними за витратами електричної енергії компресорами відповідно до їх технічних параметрів; 2) економічне регулювання продуктивності компресорів; 3) належна експлуатація установок (контроль за втратами повітря та ін.) 4) забезпечення нормального режиму охолодження; 5) зниження опору в нагнітальних клапанах та всмоктуючих трубопроводах.

Економію електроенергії в насосних і вентиляторних установках можна отримати шляхом раціонального регулювання їх продуктивності і тиску (при використанні регульованого електроприводу замість засувок, використанні резервуарів, зміні числа працюючих агрегатів).

Втрати активної потужності та електроенергії в трансформаторі дорівнюють:

де - активні втрати холостого ходу (при номінальній напрузі) та навантажувальні (при номінальному навантаженні); - коефіціент завантаження трансформатора, який дорівнює співвідношенню фактичного навантаження до номінальної потужності трансформатора; - річний час роботи трансформатора та час його роботи з номінальним навантаженням відповідно.

Втрати активної потужності в трансформаторі в залежності від реактивної потужності, яка споживається трансформатором (приведені втрати активної потужності) визначаються як:

,

; ;

; ;

- приведені активні втрати потужності холостого ходу і навантажувальні відповідно; - реактивні втрати потужності холостого ходу і навантажувальні відповідно; - струм холостого ходу і напруга короткого замикання; - коефіціент зміни втрат, який можна прийняти 0,15 кВт/квар.

Приведені втрати електроенергії, відповідні втратам активної потужності:

Втрати електроенергії в трансформаторах істотні, їх необхідно знижувати до мінімуму шляхом: правильного вибору потужності і числа трансформаторів; раціонального режиму їх роботи; виключення холостих ходів.

Кількість одночасно працюючих трансформаторів визначає черговий персонал в залежності від навантаження за умови найменших втрат електроенергії.

Доцільне число і потужність цехових трансформаторів вибирають на основі техніко-економічних розрахунків з урахуванням: категорії надійності споживачів; компенсації реактивних навантажень на напрузі до 1 кВ; перенавантажувальної здатності трансформаторів в нормальному та аварійному режимах; економічних режимів роботи трансформаторів в залежності від графіків завантаження.

Однотрансформаторні цехові підстанції застосовують в основному для споживачів ІІ та ІІІ категорій, а також при наявності в мережі 0,4 кВ невеликої кількості (до 20 %) споживачів І категорії. Для підвищення надійності однотрансформаторні підстанції з'єднують перемичкою по високій або низькій напрузі з іншими трансформаторними підстанціями. Двотрансформаторні підстанції застосовують при переважній кількості споживачів І категорії та наявності споживачів особливої групи; для зосередженого цехового навантаження та окремо розташованих об'єктів загальнозаводського призначення (компресорні і насосні станції); для цехів з питомою щільністю навантажень вищою за 0,5-0,7 кВА/м².

Найвигідніше завантаження цехових трансформаторів залежить від категорії надійності споживачів електроенергії, від числа трансформаторів та способу резервування. Так, при переважній кількості навантажень І категорії для двотрансформаторних підстанцій = 0,65-0,7; при переважній кількості навантажень ІІ категорії для однотрансформаторних підстанцій у випадку взаємного резервування трансформаторів на низькій напрузі = 0,7-0,8; при переважній кількості навантажень ІІ категорії і наявності складського резерву трансформаторів, а також при навантаженнях ІІІ категорії = 0,9-0,95.

Істотну економію електроенергії в трансформаторах можливо одержати шляхом використання економічно доцільного режиму роботи. Сутність якого полягає в тому, що в залежності від сумарного навантаження в роботі буде знаходитись певне число одночасно працюючих трансформаторів, які забезпечують мінімум втрат електроенергії в даних трансформаторах (або мінімум приведених втрат):

де - кількість паралельно включених трансформаторів однакової потужності.

З метою зменшення втрат електроенергії доцільним є застосування автоматичних пристроїв включення та відключення трансформаторів в залежності від навантаження. Якщо навантаження на протязі доби коливається незначно або істотно, але 1-2 рази за добу, то кількість одночасно працюючих трансформаторів може визначати черговий персонал.

Для ремонтних робіт, випробувань електрообладнання, що проводяться у вільні від роботи зміни або у вихідні дні, електроенергії потрібно менше, ніж в робочі дні. Включення всіх цехових трансформаторів в таких випадках нераціональне через втрати холостого ходу. В умовах діючих промислових підприємств можливо шляхом невеликої реконструкції системи цехового електропостачання забезпечити раціональний режим роботи силових трансформаторів, тобто подати живлення на установки для ремонтних робіт, нічного, охоронного і чергового освітлення від одного-двох трансформаторів в різних точках мережі.

Економію електроенергії в силових трансформаторах можливо одержати також шляхом зменшення потужності цехових трансформаторів за рахунок компенсації реактивної потужності. Компенсація реактивної потужності необхідна в тих випадках, коли нижче за нормативний = 0,95. При цьому розвантажити цеховий трансформатор від реактивної потужності можливо шляхом встановлення компенсуючого пристрою на низькій напрузі цехової трансформаторної підстанції. Низький може мати місце, наприклад, при наявності великої кількості асинхронних двигунів на напругу 0,4 кВ.

Ефективний шляхом зменшення реактивної потужності, що споживається електроприводом, є заміна асинхронних двигунів синхронними там, де можливо (компресорні, насосні установки). Іншим ефективним шляхом зменшення реактивної потужності є заміна малозавантажених двигунів двигунами меншої потужності.

При виборі засобів компенсації реактивної потужності необхідно враховувати, що найбільший економічний ефект досягається при їх розташуванні поблизу електроприймачів, які споживають реактивну потужність.

Необхідно пам'ятати, що в мережах 0,4 та 6-10 кВ для компенсації реактивної потужності в першу чергу слід використовувати синхронні двигуни, які працюють з 0,9, а потім додатково, при необхідності, й батареї конденсаторів.

В останні роки розроблена серія трьохтрансформаторних підстанцій, використання яких за умови повного резервування навантаження забезпечує 25 % економію трансформаторної потужності у порівнянні з двотрансформаторними підстанціями. Трьохтрансформаторні підстанції доцільно застосовувати для живлення споживачів І та ІІ категорій.

На промислових підприємствах в залежності від характеру технологічного процесу витрачається на електричне освітлення в середньому майже 10 % споживаємої електроенергії. Так, в машинобудуванні на освітлення витрачається до 7 %, в харчовій промисловості - до 10 %, в текстильній - до 30 % загальної кількості споживаємої електроенергії.

Основними шляхами економії електроенергії в освітлювальних мережах є: 1) раціональна побудова освітлювальних мереж; 2) застосування найбільш надійних та економічних джерел світла, пускорегулювальної апаратури, систем комбінованого освітлення; 3) використання раціональних режимів роботи освітлювальних установок; 4) перехід, де це доцільно і можливо, на живлення світильників напругою 380 В; 5) належна експлуатація освітлювальних мереж (заміна згорівших ламп, періодична чистка світильників та ін.).

Однією з основних проблем, що визначають економічність внутрішнього освітлення, є правильний вибір системи освітлення (загальне, комбіноване), який залежить від технологічних особливостей виробництва. Важливим є застосування джерел світла з високою світловою віддачею (металогалогенних, натрієвих ламп).

Досвід експлуатації освітлювальних мереж показав високу ефективність застосування газорозрядних ламп, установок змішаного світла (наприклад, натрієвих ламп високого тиску в сполученні з лампами типу ДРЛ). Загальним недоліком газорозрядних ламп є наявність стробоскопічного ефекту, зумовленого пульсацією світлового потоку. Він проявляється, наприклад, у сприйнятті частин машини, що обертаються, як нерухомих. Одним із заходів зниження пульсації світлового потоку може слугувати підключення ламп на різні фази трьохфазної електричної мережі.

Істотну економію електроенергії (до 14 %) можна отримати при живленні освітлювальних установок напругою 380 замість 220 В.

Раціональне розташування світильників визначає доступність обслуговування та економічність освітлювальних мереж. Ефективним вважається пакетний спосіб розташування світильників (замість лінійного), при якому над електроприймачем розташовують декілька світильників, потреба в яких може зменшитись у 2 рази.

Дієвим засобом економії електроенергії в освітлювальних мережах є застосування раціональних систем автоматичного керування освітленням на протязі доби та обмеження підвищених рівней напруги на затискачах джерел світла, що досягається, наприклад, застосуванням спеціальних тиристорних обмежувачів напруги. Для автоматизації керування освітленням застосовують: фотоавтомати, фотореле, програмні реле часу та т.і. Однак регулювання освітленості шляхом відключення груп джерел світла скорочує термін служби деяких типів ламп та ускладнює освітлювальні мережі. Так, для люмінісцентних ламп термін служби за рік зменшується на 17 % при трьохзмінній роботі.

Відомо, що робота газорозрядних ламп супроводжується споживанням з мережі реактивної потужності. Для зниження споживання замість дросельних пускорегулюючих пристроїв застосовуються електронні.

До перевитрат електроенергії в освітлювальних мережах призводять відхилення напруги. Так, при відхиленні напруги на 10 %, споживання електроенергії збільшується для люмінісцентних ламп на 20 %, для ртутних ламп - на 24 %; термін служби ламп розжарювання знижується на 92 %, а газорозрядних - на 27 %.

Перспективним шляхом економії електроенергії в освітлювальних мережах є розробка і впровадження нових високоекономічних джерел світла.

Література

1. ГОСТ 2.105-98. Общие требования к текстовым документам

2. ГОСТ 2.321-84. Обозначения буквенные

3. Комплексна державна програма з енергозбереження України (КДПЕ). Постанова Кабінету Міністрів України № 148 від 5 лютого 1997 року.

4. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. - 6-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.

5. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: В 2 т. / Под общ. ред. А.А. Федорова. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 568 с.

6. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебник для учащихся техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1981. - 376 с.

7. Коновалова Л.Л. Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учеб. пособие для техникумов. - М: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.

8. Рудницький В.Г. Внутрішньоцехове електропостачання. Курсове проектування: Навчальний посібник. - Суми: ВТД «Університетська книга», 2007. - 280 с.

9. Указания по расчету электрических нагрузок. РТМ 36.18.32.4-92 // Инструктивные и информационные материалы по проектированию электроустановок. - 1992. - №7-8. - С. 4-28.

10. Рудницький В.Г. Внутрішньозаводське електропостачання. Курсове проектування: Навчальний посібник. - Суми: ВТД «Університетська книга», 2006. - 153 с.

11. ГОСТ 28249-89 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ»

12. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. РД 153-34.0-20.527-98.- Утверждены 23.03.1998 г.

13. Неклепаев Б.И., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.

14. Беляев А.В. Выбор апаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 176 с.

15. ГОСТ 12.1.000-82 «ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов»

16. Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів ДНАОП 0.00-1.21-98. Київ, 1998.

Размещено на Allbest.ru