Реконструкция подстанции 110/10 кВ п. Караменды

Sф.нагр., ВА

Распределительное устройство 110 кВ

НКФ-110

110

100

400

5,6

Секции шин 10 кВ

НТМИ-10

10

100

150

5,6

Таблица 6.2 - Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока

Место расположения	Марка трансформатора тока	Ip.max, А	I1н.тт, А	I2н.тт, А	Iдин, кА	iдин.доп, кА	iу, кА	Iт.с., кА	tт.с., с	Bк ном., кА с	Bк ф., кА с	z2доп, Ом	zф, Ом
Ввод 110 кВ	ТФЗМ-110/300	76,188	300	5	75	106,066	15,060	60	3	10800	58,089	1,2	0,78
Сторона 110 кВ трансформатора	ТВТ-110/300	83,978	300	5	31,5	44,541	15,060	25	3	1875	58,089	1,2	0,78
Сторона 10 кВ трансформатора	ТВТ-10/1000	923,760	1000	5	28	39,598	15,060	20	3	1200	83,343	1,2	0,78
СШ 10 кВ	ТОЛ-10/600	419,045	600	5	100	141,400	19,358	20	3	1200	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "РП-17-1"	ТОЛ-10/150	74,090	150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "РП-17-3"	ТОЛ-10/150		150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "РП-17-4"	ТОЛ-10/150		150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "РП-22-1"	ТОЛ-10/150	112,432	150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "РП-22-2"	ТОЛ-10/150		150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "РП-11-1"	ТОЛ-10/150	117,122	150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "РП-11-2"	ТОЛ-10/150		150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "РП-15-1"	ТОЛ-10/300	228,080	300	5	52	73,528	19,358	16	3	768	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "РП-15-2"	ТОЛ-10/300		300	5	52	73,528	19,358	16	3	768	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "ТП-696-1"	ТОЛ-10/150	49,314	150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "ТП-696-2"	ТОЛ-10/150		150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "АЛТА-1"	ТОЛ-10/150	12,447	150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "АЛТА-2"	ТОЛ-10/150		150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "ТП-569"	ТОЛ-10/150	6,223	150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "АЦК"	ТОЛ-10/150	6,223	150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "БАХЫТ"	ТОЛ-10/150	46,847	150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "ТП-567"	ТОЛ-10/150	99,574	150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "ТП-204"	ТОЛ-10/150	98,626	150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78
ЛЯ "Ж/Д"	ТОЛ-10/150	18,670	150	5	52	73,528	19,358	6,25	3	117,188	83,343	1,2	0,78

6.4 Выбор и проверка сборных шин

Для расчетов сборных шин распределительного устройства 10 кВ примем медные прямоугольные шины с размерами 50 мм x 6 мм, сечением 300 мм и длительно допустимым током нагрева А [9].

По условию нагрева рабочим током должно выполнятся соотношение:

. (6.25)

Рабочий максимальный ток секций шин 10 кВ определяется по (6.11).

.

По условию термической стойкости к токам короткого замыкания должно выполнятся соотношение:

, (6.26)

где - площадь поперечного сечения шины,;

- термический коэффициент, зависящий от материала (для меди ).

По условию электродинамической стойкости должно выполнятся соотношение:

, (6.27)

где - допустимое усилие (для меди ),;

- фактическое усилие,.

Фактическое усилие ,, приложенное к шинам под действием токов короткого замыкания, определяется по выражению:

(6.28)

где - сила, действующая на шины, кг;

- расстояние между точками крепления (принимаем см), см;

- момент сопротивления,.

Сила , кг, действующая на шины, определяется по выражению:

, (6.29)

где - расстояние между шинами (принимаем см), см.

кг.

Момент сопротивления , , определяется по выражению:

(6.30)

где - толщина шины, см;

- высота шины, см.

,

,

.

Согласно приведенным расчетам, медные шины, принятые в расчетах удовлетворяют всем условиям.

6.5 Проверка кабельных линий по условию термической стойкости

Проверка кабельных линий по условию термической стойкости к токам короткого замыкания выполняется аналогично (6.26), при этом для алюминиевых кабелей напряжением выше 1000 В .

Если сечение кабеля не проходит по условию термической стойкости, то сечение должно быть пересмотрено в сторону увеличения.

Выполним расчет для кабельной линии "РП-17-1" по принятым сечениям в таблице 4.3.

.

Согласно приведенным расчетам сечение линии "РП-17-1" удовлетворяет условию термической стойкости. Расчет для остальных кабельных линий выполняется аналогично. Результаты расчетов сводим в таблицу 6.4.

Таблица 6.4 - Проверка кабельных линий по условию термической стойкости

Наименование линии	Марка	F, кв. мм	Fрасч., кв. мм	б	Iк(3), кА	tп, с
РП-17-1	АСБ	240	109,551	12	7,454	1,5
РП-17-3	АСБ	240	109,551	12	7,454	1,5
РП-17-4	АСБ	185	109,551	12	7,454	1,5
РП-22-1	АСБ	150	109,551	12	7,454	1,5
РП-22-2	АСБ	185	109,551	12	7,454	1,5
РП-11-1	АСБ	150	109,551	12	7,454	1,5
РП-11-2	АСБ	150	109,551	12	7,454	1,5
РП-15-1	АСБ	240	109,551	12	7,454	1,5
РП-15-2	АСБ	240	109,551	12	7,454	1,5
ТП-696-1	АСБ	185	109,551	12	7,454	1,5
ТП-696-2	АСБ	185	109,551	12	7,454	1,5
АЛТА-1	АСБ	185	109,551	12	7,454	1,5
АЛТА-2	АСБ	185	109,551	12	7,454	1,5
ТП-569	АСБ	120	109,551	12	7,454	1,5
АЦК	АСБ	185	109,551	12	7,454	1,5
ТП-204	АСБ	150	109,551	12	7,454	1,5

Согласно расчетам по таблице 6.4 сечения кабельных линий удовлетворяют условию термической стойкости.

6.6 Аппараты защиты электрической сети

Для защиты электрооборудования от атмосферных и эксплуатационных перенапряжений применяются вентильные разрядники: на напряжение 110 кВ вентильные разрядники типа РВС-110, на напряжение 10 кВ вентильные разрядники типа РВО-10.

Для защиты от аварийных режимов трансформаторов собственных нужд и трансформаторов напряжения применяются высоковольтные предохранители ПКТ-101-10 и ПКН-101-10 соответственно.

Выбор вентильных разрядников выполняется согласно условия:

(6.32)

где Uном.разр. - номинальное напряжение разрядника, кВ.

7. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА

В результате ненормальных режимов работы электроустановки, например коротких замыканий, перегрузок, снижения напряжения, могут возникнуть повреждения, приводящие к выходу из строя электроустановки. Чтобы избежать этих отрицательных последствий, нужно своевременно отключить элементы, в которых возник ненормальный режим, и устранить его причины.

Своевременное отключение поврежденного элемента позволяет предавать электроэнергию к потребителям неповрежденных участков без перерыва в электроснабжении.

Устройства, предназначенные контролировать нормальную работу электроустановки, и давать сигнал о неисправности или команду на отключение неисправного элемента, называются релейной защитой. Элементы релейной защиты, из которых она выполняется, называют реле.

Релейная защита элементов распределительных сетей должна отвечать общеизвестным требованиям, предъявляемым ко всем устройствам релейной защиты: селективность, быстродействие, чувствительность и надежность.

Селективное действие защиты обеспечивает отключение только поврежденного элемента. Требование селективности не исключает возможности действия защиты как резервной в случае отказа защиты на следующих участках сети.

Быстродействие релейной защиты предотвращает нарушение устойчивости, не допускает расстройства работы потребителей из-за понижения напряжения при коротком замыкании, уменьшает размеры повреждения в месте короткого замыкания, и тем самым резко повышает эффективность работы сети.

Чувствительностью релейной защиты называют её способность реагировать на все виды повреждений и аварийных режимов, которые могут возникать. Чувствительность защит оценивается коэффициентом чувствительности, величины которых регламентируются Правилами устройства электроустановок.

Надежность релейной защиты определяется как срабатыванием во всех необходимых случаях, так и несрабатыванием в случаях, когда действие защиты не требуется.

7.1 Релейная защита силового трансформатора

Газовая защита трансформатора получила широкое распространение в качестве весьма чувствительной защиты от внутренних повреждений.

Повреждения трансформатора, возникающие внутри его кожуха, сопровождаются электрической дугой или повышенным нагревом деталей, что приводит к разложению трансформаторного масла и изоляционных материалов с выделением летучих газов.

Будучи легче масла, газы поднимаются в расширитель. Также газы создают давление, под влиянием которого масло в кожухе приходит в движение, перемещаясь в сторону расширителя.

Эти признаки используются для выполнения специальной защиты при помощи газовых реле, реагирующих на появление газа и движение масла. Газовое реле устанавливают в трубе, соединяющей кожух с расширителем.

Конструкции реле имеют несколько разновидностей, различающихся принципом исполнения реагирующих элементов в виде поплавка, чашки или лопасти.

При небольших повреждениях образование газа происходит медленно, и он небольшими пузырьками поднимается к расширителю. Проходя через реле, пузырьки газа заполняют верхнюю част кожуха реле, вытесняя оттуда масло. По мере понижения уровня масла верхний контакт опускается и через некоторое время, зависящее от интенсивности газообразования, поплавок достигает такого положения, при котором контакт замыкается и дается сигнал на отключение трансформатора.

При значительном повреждении трансформатора, под влиянием давления, создаваемого газом, масло приходит в движение, сообщая толчок нижнему поплавку. Под его действием поплавок мгновенно замыкает свои контакты, посылая импульс на отключение.

Для защиты трансформатора от короткого замыкания между фазами, на землю и от витковых замыканий, широко применяют дифференциальную защиту.

Принцип действия дифференциальной защиты основан на сравнении величины и направления токов до и после защищаемого элемента.

При внешнем коротком замыкании, токи с обеих сторон трансформатора направлены в одну сторону и находятся в определенном соотношении. При внутреннем коротком замыкании токи направлены встречно. В первом случае, защита не должна действовать, во втором - должна реагировать.

Трансформаторы тока, питающие схему, устанавливаются с обеих сторон трансформатора. Их вторичные обмотки соединяются разноименными полярностями так, чтобы при внешнем коротком замыкании и нагрузке, вторичные токи в контуре соединительных проводов циркулировали по ним. Дифференциальное реле включается параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока.

Расчёт дифференциальной токовой защиты выполняется на реле серии ДЗТ-11, рекомендуемого для использования в схемах защиты силовых трансформаторов. В качестве основного плеча защиты принимается сторона высшего номинального напряжения трансформатора - сторона110кВ.

Выбор параметров защиты включает определение первичных токов для всех сторон защищаемого трансформатора. По этим токам определяются вторичные токи в плечах защиты, исходя из коэффициента схемы и коэффициента трансформации трансформаторов тока.

Первичный номинальный ток , А, для обеих сторон трансформатора определяется по выражению:

, (7.1)

А,

А.

В соответствии с расчетами по таблице 6.3 принимаем на стороне высокого напряжения коэффициент трансформации трансформаторов тока , на стороне низкого напряжения .

Первичный номинальный ток ,А, для обеих сторон трансформатора определяется по выражению:

, (7.2)

где - коэффициент схемы, зависящий от способа соединения обмоток трансформаторов тока [14].

А,

А.

Ток срабатывания защиты на стороне высокого напряжения,А, определяется по выражению:

, (7.3)

где - коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагничивания, для реле серии ДЗТ-11 [14].

А.

Ток срабатывания реле на основной стороне , А, определяется по выражению:

, (7.4)

А.

Число витков на основной стороне ,вит., определяется по выражению:

, (7.5)

где - намагничивающая сила, А/вит,[14].

вит.

В соответствии с методикой [14] принимаем вит.

Число витков на основной стороне ,вит., определяется по выражению:

, (7.6)

вит.

Принимаем вит.

Число витков тормозной обмотки реле ,вит., определяется по выражению:

, (7.7)

где - относительная погрешность;

- половина полного диапазона регулирования напряжения на стороне высокого напряжения трансформатора, %;

- тангенс угла наклона касательной к тормозной характеристике реле ().

вит.

Принимаем ближайшее стандартное значение количества витков тормозной обмотки для реле серии ДЗТ-11вит.

Ток срабатывания реле на основной стороне , А, определяется по выражению:

, (7.8)

А.

Определяется чувствительность защиты при коротком замыкании за трансформатором в зоне действия защиты. Ток короткого замыкания проходит только через трансформаторы тока стороны 110кВ.

Коэффициент чувствительности защиты согласно ПУЭ [5] должен соответствовать условию:

(7.9)

Коэффициент чувствительности определяется по выражению:

, (7.10)

где - расчетный минимальный ток в аварийном режиме, А.

Расчетный минимальный ток , А, определяется по выражению:

, (7.11)

А,

.

Поскольку коэффициент чувствительности дифференциальной токовой защиты находится в требуемом пределе, то защиту можно считать чувствительной.

Максимальная токовая защита силового трансформатора является относительно простой защитой трансформаторов и линиях электропередач.

Максимальная токовая защита ограниченно реагирует на внутренние повреждения трансформатора и является по существу защитой от междуфазных замыканий. Максимальная токовая защита устанавливается с питающей стороны и выполняется при помощи максимальных токовых реле. Ток срабатывания максимальной токовой защиты отстраивается от максимального тока при коротком замыкании перед трансформатором.

Ток срабатывания защиты , А, определяется по выражению:

, (7.12)

где - коэффициент запаса [14];

- коэффициент самозапуска [14];

- коэффициент возврата [14].

А.

Ток срабатывания реле , А, определяется по выражению:

, (7.13)

А.

По току срабатывания реле принимаем реле РТ-40/6.

Коэффициент чувствительности защиты согласно ПУЭ [5] должен соответствовать условию:

(7.14)

Коэффициент чувствительности определяется по выражению:

, (7.15)

Поскольку коэффициент чувствительности защиты находится в требуемом пределе, то защиту можно считать чувствительной.

7.2 Релейная защита линий электропередач напряжением 10 кВ

Для представления принципа расчета релейной защиты линий электропередач напряжением 10 кВ выполним необходимые расчеты для линии "ТП-204".

Токовая отсечка является самой простой быстродействующей защитой от повреждений в линиях электропередач. Однако она является не полноценной, так как реагирует на большие токи и охватывает своей зоной защиты только часть линии. Поэтому токовая отсечка применяется в сочетании с максимальной токовой защитой.

Ток срабатывания токовой отсечки , А, определяется по выражению:

, (7.16)

А.

Ток срабатывания реле определяется аналогично (7.13).

А.

Коэффициент чувствительности определяется аналогично (7.15).

.

По току срабатывания реле принимаем реле РТ-40/20.

Коэффициент чувствительности защиты согласно ПУЭ [5] должен соответствовать условию (7.14).

Поскольку коэффициент чувствительности защиты находится в требуемом пределе, то защиту можно считать чувствительной.

Максимальная токовая защита линии электропередач рассчитывается аналогично (7.13) - (7.15).

Ток срабатывания защиты , А, определяется по выражению:

, (7.17)

А,

А,

.

По току срабатывания реле принимаем реле РТ-40/10.

Поскольку коэффициент чувствительности защиты удовлетворяет условию , то защиту можно считать чувствительной.

Однофазные повреждения в сетях существенно не отражаются на электроснабжении и не приводят к перегрузке оборудования опасными токами. Однако своевременное отключение замыкания на землю необходимо, так как возникающие при этом перенапряжения и выделяющаяся в месте повреждения тепловая энергия способствуют развитию более опасных повреждений. Однофазные замыкания опасны из-за возможности попадания под высокое напряжение людей и животных.

В качестве защиты от замыканий на землю используют устройства, реагирующие на напряжение нулевой последовательности, на ток нулевой последовательности, на направление мощности нулевой последовательности, на токи высших гармоник.

Емкостный ток кабельной линии , А, определяется по выражению:

, (7.18)

где - емкость жилы кабеля, мкФ/км [16].

А.

Ток срабатывания защиты ,А, на реле РТЗ-51, определяется по выражению:

, (7.19)

где - коэффициент, учитывающий бросок электромагнитного тока [14].

А.

Ток уставки защиты принимается по условию:

(7.20)

Принимаем ток уставки равный 3 А.

Ток срабатывания реле , А, определяется по выражению:

, (7.21)

где - суммарный емкостный ток [3];

- минимальный коэффициент чувствительности для данного типа защит.

А.

Принимаем ток срабатывания реле 2 А.

7.3 Автоматическое включение резерва

Высокую степень надежности электроснабжения потребителей обеспечивают схемы питания одновременно от двух и более источников, поскольку отключение одного из них не приводит к нарушению питания. Несмотря на эти преимущества многостороннего питания, многие электроустановки работают по схеме одностороннего питания.

Применение такой менее надежной схемы, но более простой, во многих случаях оказывается целесообразным за счет снижения токов кроткого замыкания, уменьшения потерь, упрощения релейной защиты, создания необходимого режима по напряжению, по перетокам мощности. В большинстве случаев развития электрической сети одностороннее питание является единственно возможным.

Недостатком одностороннего питания является то, что аварийное отключение источника питания приводит прекращению электроснабжения потребителей.

Этот недостаток может быть устранен быстрым автоматическим включением резервного источника питания или включением выключателя, на котором осуществляется деление сети.

Для выполнения этой операции широко используются автоматические устройства, получившие название автоматов включения резерва. При наличии автоматического повторного включения (АВР) время перерыва электроснабжения определяется лишь временем включения выключателей.

Опыт эксплуатации показывает, что АВР являются весьма эффективным средством повышения надежности электроснабжения. Успешность действий АВР составляет 90% - 95%.

В эксплуатации находится большое количество схем автоматического включении резерва. Однако, существуют общие требования, которые предъявляют к устройствам АВР:

1) Схема АВР должна приходить в действие при исчезновении напряжения на шинах потребителей, в том числе при аварийном, ошибочном или самопроизвольном отключении выключателей источника питания;

2) Для того чтобы уменьшить длительность перерыва питания потребителей, включение резервного источника питания или выключателя, на котором осуществляется делении сети, должно производиться как можно быстрее;

3) Схема АВР должна приходить в действие до отключения выключателя рабочего источника, чтобы избежать включение резервного источника питания на короткое замыкание в не отключившемся рабочем источнике;

4) Обладать однократностью действия, что необходимо для предотвращения многократного включения резервного источника на устойчивое короткое замыкание;

5) Не допускать опасных несинхронных включений синхронных электродвигателей и перегрузок оборудования, при наличии значительного числа данных нагрузок в составе потребителей;

6) Обеспечивать вместе с защитой быстрое отключение резервного источника питания и его потребителей от поврежденной резервируемой секции шин и тем самым сохранять их нормальную работу. Для этого предусматривается ускорение защиты после АВР.

Рассмотрим принцип действия АВР на примере, приведенном на графическом листе 5.

Трансформаторы Т1 и Т2 являются рабочими, но параллельно работать не могут и поэтому со стороны низкого напряжения включены на разные секции шин. Секционный выключатель Q3 нормально отключен. При аварийном отключении одного из трансформаторов от автоматики АВР включится Q3, подключая нагрузку шин, потерявших питание, к оставшемуся в работе трансформатору.

Пусковым органом схемы автоматики выключателя Q1 являются реле времени КТ1 и КТ2, контакты которых включены последовательно в цепи катушки электромагнита отключения YAT1. Последовательно с контактами этих реле включен мгновенный контакт реле времени КТ6.1 трансформатора Т2, которое контролирует наличие напряжения на этом трансформаторе. Обмотки реле КТ1 и КТ2 включены на разные трансформаторы (Т3 и TV1), что исключает возможность ложного действия пускового органа в случае неисправности в цепях напряжения. Реле КТ1, подключенное к трансформатору собственных нужд Т3, установленному до выключателя трансформатора Т1, используется также для контроля за появлением напряжения на Т1 при включении линии W1.

Пусковым органом схемы автоматики выключателя Q2 являются реле времени КТ4 и КТ5, контакты которых включены последовательно в цепи катушки электромагнита отключения YAT2. Последовательно с контактами этих реле включен мгновенный контакт реле времени КТ3.1 трансформатора Т1, которое контролирует наличие напряжения на этом трансформаторе. Обмотки реле КТ4 и КТ5 включены на разные трансформаторы (Т4 и TV2), что исключает возможность ложного действия пускового органа в случае неисправности в цепях напряжения. Реле КТ4, подключенное к трансформатору собственных нужд Т4, установленному до выключателя трансформатора Т2, используется также для контроля за появлением напряжения на Т2 при включении линии W2

Например, при исчезновении напряжения на линии W1 запустятся реле времени КТ1 и КТ2 и разомкнут свои мгновенные контакты КТ1.1 и КТ2.1, снимая напряжение с обмотки реле времени КТ3. Это реле при снятии с его обмотки напряжения мгновенно возвращается в исходное положение, а при подаче напряжения срабатывает с установленной выдержкой времени.

Если действие схемы автоматического повторного включения (АПВ) линий окажется неуспешным и напряжение восстановлено не будет, то с установленной выдержкой времени (больше времени АПВ) замкнутся контакты реле времени КТ1.2 и КТ2.2 и создадут цепь на катушку электромагнита отключения YAT1 выключателя Q1 трансформатора Т1. При отключении выключателя Q1 замкнется его вспомогательный контакт SQC1.1 в цепи катушки электромагнита включения YAC3 секционного выключателя Q3 через еще замкнутый контакт KQC1.1 реле однократности включения. Секционный выключатель включится и подаст напряжение на секцию шин, при этом подтянется реле времени КТ2, замкнет контакт КТ2.1 и разомкнет КТ2.2. Реле КТ1 останется без напряжения, поэтому его контакт КТ1.1 останется разомкнутым, а реле времени КТ3 будет по-прежнему находиться в исходном положении, держа все свои контакты разомкнутыми.

При восстановлении напряжения на линии W1 напряжение появится и на трансформаторе Т1. Получив напряжение, реле КТ1 подтянется, замкнет контакт КТ1.1 и разомкнет контакт КТ1.2. При замыкании контакта КТ1.1 начнет работать реле времени КТ3, которое своим контактом КТ3.2 создаст цепь на включение выключателя Q1, а контактом КТ3.3 - цепь на отключение секционного выключателя Q3, при этом автоматически будет восстановлена исходная схема.

8. Охрана труда и техника безопасности

8.1 Электробезопасность

Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, направленных на защиту человека от опасного и вредного воздействия электрического тока.

Основная опасность при обслуживании подстанции является опасность поражения электрическим током. Источником опасности является открытые токоведущие части и токоведущие части с изоляцией, которая может оказаться по каким либо причинам нарушенной. Воздействие тока на организм человека можно разделить на биологическое, термическое, электрическое. Оно вызывает различные нарушения в организме, вызывая как местное поражение тканей и органов, так и общее поражение организма.

Существует два вида поражения электрическим током: электрический удар и местные электрические травмы. К травмам относятся ожоги, электрометаллизация кожи и электроофтальмия. При электрическом ударе воздействию тока подвергается нервная система, что может привести к остановке сердечной и дыхательных мышц. Интенсивность воздействия тока на организм определяется множеством факторов, например длительностью прохождения тока, путём прохождения тока через тело, параметрами тока, индивидуальными особенностями человека.

Наименьшее значение токов, которые вызывают реакцию человека, называют пороговыми. Так при силе тока частотой 50Гц на уровне 0,6-15 мА человек обнаруживает непроизвольное дрожание пальцев рук - это пороговый ток. При силе тока 10-15 мА возникает судорожное сокращение мышц руки, в которой зажат проводник; человек, теряет контроль над своими действиями и не в состоянии самостоятельно освободиться от проводника. Такое пороговое значение характеризуют как неотпускающий ток. Обусловлено это дезорганизацией действия биотоков в организме под действием внешнего источника энергии. В случае чрезмерного раздражающего действия тока сигналы центральной нервной системы могут вызвать не только сокращение мышц, но и опасную для жизни реакцию, в том числе прекращение деятельности сердца и легких. При пороговом фибрилляционном токе (порядка 100 мА) наступает беспорядочное сокращение волокон сердечной мышцы, сердце утрачивает способность перекачивать кровь и останавливается.

Основное условие обеспечения безопасности обслуживающего персонала - это исключение возможного прикосновения к токоведущим частям. Для этого необходимо ограждать все токоведущие элементы установок и использовать защитные средства, которые делятся на основные и дополнительные.

Основные защитные средства - средства, которые выдерживают рабочее напряжение и позволяют производить работы непосредственно на токоведущих частях.

Дополнительные защитные средства - средства, которые не позволяют производить работы на токоведущих частях.

В пределах территории подстанции возможно замыкание на землю в любой точке. В месте перехода тока в землю, если не предусмотрены особые устройства для проведения тока в землю, возникают значительные потенциалы, опасные для людей, находящихся вблизи. Для устранения этой опасности на подстанции предусматривают заземляющие устройства, назначение которых заключается в снижении потенциалов до приемлемых значений.

8.2 Пожаробезопасность

Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.

Опасными факторами пожара для человека являются открытый огонь и искры, повышенная температура воздуха и предметов, токсичные продукты горения, дым, пониженная концентрация кислорода в воздухе, обрушения и повреждений зданий, оборудования, установок, а также взрывы.

Пожарная опасность электроустановок обусловлена наличием в применяемом электрооборудовании горючих изоляционных материалов.

Горючей является изоляция обмоток электрических машин, трансформаторов, различных электромагнитных устройств. Наибольшую опасность представляют маслонаполненные аппараты - трансформаторы, выключатели, кабели с бумажной изоляцией, пропитанной маслоканифолевым составом.

При работе на подстанции возможны возникновения следующих аварийных ситуаций, приводящих к возникновению очагов возгорания: короткие замыкания; перегрузки; повышение переходных сопротивлений в электрических контактах; перенапряжения; возникновение токов утечки; неаккуратное обращение с огнём; неправильное проведение сварочных работ.

В целях предотвращения пожара предусматривают следующие меры: предотвращение образования горючей среды; предотвращение образования в горючей среде или внесения в неё источников зажигания; поддержание температуры и давления горючей среды ниже максимально допустимых по горючести; уменьшение определяющего размера горючей среды ниже максимально допустимого по горючести.

Пожарная безопасность обеспечивается системой предотвращения пожара путём организационных и технических средств, обеспечивающих невозможность возникновения пожара, а также системой пожарной защиты, направленной на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара и ограничения материального ущерба от него.

8.3 Влияние электромагнитных полей

На территории открытого распределительного устройства и вблизи линий электропередачи, особенно 110 кВ, токоведущими частями создается переменное электромагнитное поле. Оно характеризуется в основном напряженностью электрической составляющей поля, которая на высоте роста человека может достигнуть достаточно больших значений. Существующие установки не создают магнитной составляющей поля, при которой начинает сказываться вредное воздействие магнитного поля. Поэтому воздействием магнитного поля в практике обычно пренебрегают.

Электрическое поле неблагоприятно влияет на центральную нервную систему человека, вызывает учащенное сердцебиение, повышенное кровяное давление и температуру тела. Работоспособность человека падает. Он быстро утомляется. Защита электротехнического персонала, подвергающегося воздействию электрических полей, должна обеспечиваться путем применения специальных защитных средств и соблюдения санитарных норм.

Воздействие на человека электрического поля зависит от его напряженности и длительности пребывания в зоне влияния. В соответствии с данными условиями разработаны нормы времени пребывания в электрическом поле установок высокого напряжения промышленной частоты.

Пребывание в электрическом поле напряженностью до 5 кВ/м включительно допускается в течение восьми часового рабочего дня; при напряженности 10 кВ/м время пребывания персонала не должно превышать 3 часа; при напряженности 15 кВ/м время пребывания персонала не должно превышать 1 часа; время пребывания в электрическом поле напряженностью свыше 20 кВ/м не должно превышать 10 мин.

8.4 Безопасность обслуживания

Оперативное обслуживание электроустановок предусматривает периодические и внеочередные осмотры электрооборудования, контроль и учёт электроэнергии, оперативные переключения. Обслуживание электроустановок осуществляется инженерно-техническим, дежурным и оперативно-ремонтным персоналом. Обязанности, закреплённые за персоналом данной электроустановки, определяются местными инструкциями, в которых изложены конкретные меры по электробезопасности и пожаробезопасности применительно к эксплуатационному персоналу.

Компоновка оборудования подстанции является типовой и разработана с учетом применения автокранов, телескопических вышек, передвижных лабораторий, инвентарных устройств и средств малой механизации.

На воздушных линиях обеспечивается подъезд и возможность подъема. Применение стеклянной изоляции позволяет значительно уменьшить время поиска и устранения повреждений. Расстояние между параллельными и взаиморезервируемыми линиями позволяет производить безопасные работы на одной из них без отключения другой.

Для обслуживания электрооборудования обеспечены проходы к оборудованию, что позволяет безопасно проводить осмотры, профилактические и ремонтные работы.

Для обеспечения безопасности проведения работ по ремонту и техническому обслуживанию на подстанции также предусмотрены: ограждение токоведущих частей, необходимые изоляционные расстояния между токоведущими частями и отдельными присоединениями, электромагнитные и механические блокировки, защитное заземляющее устройство, проходы и проезды к территории подстанции, рабочее и аварийное освещение, наличие необходимого эксплутационного инвентаря и противопожарного оборудования.

Основные требования по обеспечению безопасности работ в электроустановках являются: отключение ремонтируемого электрооборудования и принятия мер против его ошибочного включения; установка временных ограждений на не отключенных токоведущих частях и вывешивание запрещающих плакатов; присоединение переносного заземления; ограждение рабочего места и вывешивание на них разрешающего плаката.

При работе вблизи токоведущих частей находящихся под напряжением, необходимо обеспечить соответствующее расположение работающих по отношению к токоведущим частям, соблюдая минимальные расстояния до них. Недопустима работа в согнутом положении, если при выпрямлении, расстояние от любой точки тела до токоведущих частей будет менее допустимого.

8.5 Расчет заземляющего устройства

Заземляющие устройства для установок 110кВ и выше выполняются из вертикальных заземлителей, соединительных полос, полос, проложенных вдоль рядов оборудования, и выравнивающих полос, проложенных в поперечном направлении и создающих заземляющую сетку

Соединительная полоса выполнена из стали полосовой сечением 40 мм x 4 мм, вертикальные заземлители из стали круглой диаметром 12 мм длиной 3 м. Грунт в месте расположения подстанции - суглинок.

Предельное допустимое сопротивление совмещенного заземляющего устройства , Ом, согласно[5], определяется по выражению:

, (9.1)

где - расчетный ток замыкания на землю, А.

Расчетный ток замыкания на землю , А, определяется по выражению:

, (9.2)

где , - длина кабельных и воздушных электрически связанных линий, км.

А,

Ом.

Принимаем для расчетов Ом.

Расчетное сопротивление грунта , Ом м, определяется по выражению:

, (9.3)

где - коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта [17];

- удельное сопротивление грунта, Ом м, [17].

Ом м,

Ом м.

Сопротивление вертикального заземлителя , Ом, определяется по выражению:

, (9.4)

Ом.

Сопротивление горизонтального заземлителя (полосы) ,Ом, определяется по выражению:

, (9.5)

где - длина полосы, м;

b - ширина полосы, м;

t - глубина заложения, м.

Ом.

Сопротивление вертикального заземлителя с учетом коэффициента использования, Ом, определяется по выражению:

, (9.6)

где - коэффициент использования вертикального заземлителя [17].

Ом.

Сопротивление горизонтального заземлителя с учетом коэффициента использования, Ом, определяется по выражению:

, (9.7)

где - коэффициент использования горизонтального заземлителя [17].

Ом.

Действительное количество вертикальных заземлителей , шт, определяется по выражению:

, (9.8)

шт.

Действительное сопротивление заземляющего устройства ,Ом, определяется по выражению:

, (9.9)

Ом.

Поскольку действительное сопротивление заземляющего устройства приближенно соответствует значению допустимого сопротивления, то заземляющее устройство можно считать эффективным.

8.6 Расчет молниезащиты

Изоляция электроустановок должна работать надежно как при длительно приложенных напряжениях промышленной частоты, так и при возникающих в эксплуатации перенапряжениях грозового характера. Грозовые перенапряжения возникают при прямом ударе молнии в землю, а так же при ударе молнии в предметы или объекты находящиеся вблизи электрических установок. От грозовых перенапряжений все электрические установки должны иметь специальную защиту. Основные элементы защиты - разрядники. От прямых ударов молний электрические установки защищаются стержневыми или тросовыми молниеотводами. Защита осуществляется молниеотводами, установленными непосредственно на металлических конструкциях (порталах) или отдельно стоящими молниеотводами.

В данной работе расчет молниезащиты сводится к определению местоположения молниеотводов, которые определяются таким образом, чтобы зона действия молниеотводов полностью защищала все электрооборудование подстанции.

По типу молниезащита может быть следующей:

- одностержневой;

- двухстержневой одинаковой или разной высоты;

- многократной стержневой;

- одиночной тросовой;

- многократной тросовой.

По степени надежности защиты различают два типа зон:

1. А - степень надежности защиты 99,5 %;

2. Б - степень надежности защиты 95 … 99,5%.

В расчетах принимаем молниезащиту стержневыми молниеотводами (

Ожидаемое количество поражений молнией в год рассчитывается по выражению:

, (9.10)

где А- длина сооружения, м;

В- ширина сооружения, м;

- наибольшая высота сооружения, м;

n- среднегодовое число ударов молнии в земной поверхности в месте нахождения сооружения [17], 1/.

По степени надежности молниезащиты принимаем степень надежности защиты Б.

Высота вершины конуса стержневого молниеотвода , м, определяется по выражению:

, (9.11)

где - полная высота стержневого молниеотвода, м.

м.

Радиус защиты на уровне земли , м, определяется по выражению:

, (9.12)

м.

Радиус защиты на уровне сооружения ,м, определяется по выражению:

, (9.13)

м.

Высота средней части двойного стержневого молниеотвода ,м, определяется по выражению:

, (9.14)

где L - расстояние между молниеотводами, м.

м,

м,

.

Радиус средней части .

Радиус средней части на уровне сооружения, м, определяется по выражению:

, (9.15)

м,

м,

.

9. Мероприятия по охране окружающей среды

Требования охраны окружающей среды учитываются при проектировании, сооружении и эксплуатации систем электроснабжения предприятий. В этих системах опасность для окружающей среды представляют следующие факторы:

а) попадание в почву или воду ядовитых веществ, используемых в электрических аппаратах, приборах и устройствах;

б) попадания в почву или в воду нефтепродуктов;

в) выбросы в атмосферу дымовых газов;

г) создание отвалов золы и шлака;

д) засорение почвы и поверхности земли отходами электромонтажных работ;

е) повышение уровня шума.

Иногда опасность ядовитого загрязнения вызывается и другими химическими веществами, электролитами источников тока, некоторыми растворителями и другими веществами. Опасность для здоровья представляет также асбест, пыль которого вызывает заболевания легких и который по этой причине в последнее время заменяют полимерами и другими безвредными при монтажных работах материалами.

Из нефтепродуктов, применяемых в энергохозяйстве предприятия, способность вызвать определенную опасность загрязнения при авариях и неисправности в электрических установках, наибольшее значение имеют трансформаторное масло и мазут.

Попадание тяжелых нефтепродуктов в водоемы или почву наносит существенный ущерб не только водной фауне, но и питьевому водоснабжению. Проблема дымовых газов в промышленном электроснабжении возникает в случаях, когда на предприятии предусмотрена собственная постоянно действующая электростанция, сжигающая жидкое или твердое топливо.

Источниками повышенного шума в установках электроснабжения являются:

- вентиляторы воздушного охлаждения;

- компрессорные установки;

- воздушные выключатели;

- газовые турбины;

Такое оборудование размещают в отдельных помещениях или зданиях, а случае открытой установки на достаточном расстоянии от жилых, административных и других зданий. В закрытых установках для подавления шума применяют звукопоглощающие материалы, уплотнения и конструкции. Большое значение имеет устранение резонансной вибрации воздухопроводов, листовых стройконструкций и д.р.

На все факторы, характеризующие нежелательное воздействие промышленных установок на окружающую среду: на концентрацию вредных веществ в воздухе или воде, на повышение температуры водоемов, на способы обработки производственных отходов, на уровень шума, наложены определенные санитарные нормативные ограничения. Периодическая или непрерывная проверка соблюдения этих нормативов и соответствующие технические измерения могут быть предусмотрены силами энергетических служб предприятия.

10. Основные технико-экономические показатели проекта

Технико-экономические показатели проекта всесторонне характеризуют выбранный к реализации вариант. К ним относятся: общие и удельные затраты на передачу электроэнергии, затраты на электроэнергию у потребителя.

В данном подразделе приведены основные показатели проекта характеризующие его стоимостные показатели, затраты на эксплуатацию системы электроснабжения, приведенные расчетные затраты, экономический эффект от предлагаемых технических решений по специальной части проекта. Показатели приведены в виде таблицы 20.

Технико-экономические показатели

Показатель	Ед.изм	Количество
Установленная мощность электроприемников	кВт	4500
Расчетная нагрузка электроприемников	кВт	3201
Годовое потребление электроэнергии	кВт•ч	9845000
Время использования максимальной нагрузки	час.	3500
Протяженность питающей	км	4,3
Количество распределительных пунктов Количество распределительных линий	шт/шт	5/5
Протяженность распределительных линий 10 кВ	км	2,2
Протяженность линий	км	4,3
Количество условных единиц обслуживания	у.е	230
Необходимое количество персонала для обслуживания СЭС	чел	10
Потери электроэнергии в системе электроснабжения	кВт•ч	3450
Ежегодные затраты на эксплуатацию системы электроснабжения	тыс. тнг	3500000
Приведенные расчетные затраты на систему электроснабжения	тыс. тнг	9870810

Заключение

В работе был рассмотрен вопрос реконструкции системы электроснабжения подстанции

Для достижения целей и задач реконструкции применены следующие решения:

1) Произведен расчет и анализ графиков нагрузок;

2) Определена перспектива роста электрических нагрузок;

3) Выполнен оптимальный выбор компенсирующих устройств и определена эффективность данного решения;

4) Осуществлен выбор оптимальной мощности силовых трансформаторов, основного электрооборудования с учетом компенсации и перспективного развития;

5) На основании расчетных данных выполнена проверка линий электропередач на соответствие перспективе роста электрических нагрузок;

6) Выполнен расчет аварийных режимов;

7) Произведена замена силового оборудования подстанции;

8) Выполнены расчеты релейной защиты и автоматики, расчеты защитных средств подстанции;

9) Рассмотрены вопросы техники безопасности, охраны труда и окружающей среды;

10) Определена экономическая эффективность реконструкции;

11) Выполнена комплексная проверка схемы электроснабжения подстанции и оборудования.

По результатам проведения реконструкции достигнута возможность снижения потерь электроэнергии, повышения надежности и эффективности электроснабжения, повышения качества электроэнергии, обеспечена возможность перспективного развития подстанции и роста электрических нагрузок.

список использованной литературы

1. В.Г.Кушнир. Методическая инструкция “Общие требования к оформлению текстового и графического материала курсового и дипломного проектирования”. -Костанай: КГУ им. А.Байтурсынова, 2005.

2. В.В.Ткаченко. Методические указания по выполнению дипломного проекта.-Костанай: КГУ им. А.Байтурсынова, 2005.-115 с.

3. Справочник по проектированию электроснабжения./Под ред. Ю.Г.Барыбина.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-576 с.

4. С.А.Бургучев. Электрические станции, подстанции, системы.- М.:Колос, 2008.-250 с.

5. Правила устройства электроустановок.-М.: Энергоатомиздат, 2006.-648 с.

6. Каталог продукции (http//www.matic.ru).

7. В.В.Ткаченко. Проектирование электрической части агропромышленных объектов.-Костанай: КГУ им. А.Байтурсынова, 2006.-115 с.

8. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электроэнергетическая часть станций и подстанций.-М.: Энергоатомиздат, 2009.-605 с.

9. Л.Д.Рожкова, В.С. Козулин. Электрооборудование станций и подстанций.-Л.: Энергоатомиздат, 2007.-648 с.

10. В.П.Ильяшов. Конденсаторные установки.- М.: Энергоатомиздат, 2003.- 152 с.

11. Каталог продукции (http//www.promfabrica.ru).

12. И.И.Алиев, М.Б.Абрамов. Электрические аппараты.-М.: Радиософт, 2004.-256 с.

13. М.А.Беркович, В.А.Гладышев, В.А.Семенов. Автоматика энергосистем.-М.: Энергоатомиздат,2005.-208 с.

14. М.А.Шабад. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей.- Л.: Энергия, 1976.-288 с.

15. А.М.Федосеев. Релейная защита электроэнергетических систем.- М.: Энергоатомиздат,1984.-520 с.

Размещено на Allbest.ru

...