Самый компактный выключатель в своем классе 3 страница

Преобразуя формулу (2.26), определяем выражение для расчета радиуса защиты:

(2.27)

Максимально высокой точкой проектируемой подстанции является вводной изолятор на высокой стороне трансформатора.

Определяем попадает ли эта точка в зону действия молниеотвода. По
техническим инструкциям расстояние от блока приема воздушной линии до
опоры должно быть 5000 - 7000 мм. Для проекта выбираем это расстояние равное 6000 мм, таким образом, удаленность защищаемого от опоры 18900 мм, т.е. для исключения прямого удара молнии должно соблюдаться условие :

r_xl>18,9 м (2.28)

Подставляя значения в формулу (2.27), получаем:

г_x1=34,28>18,9 что удовлетворяет условию (2.28)

Аналогично определяем находится ли трансформатор в зоне защиты молниеотвода.

Высота трансформатора h_x=5,57 м, удаленность от опоры 28,9 м, т.е должно
соблюдаться условие:

r_x2>28,9 м (2.29)

Подставляя значения в формулу (2.27), получаем:

Условие (2.29) соблюдается: г_x2=35,47>28,9 м. Таким образом, трансформатор защищен от прямых ударов молний молниеотводом.

Определяем защиту КРУ от прямых попаданий молнии. Высота КРУ h_х=3,08 м, удаленность от опоры 39,9 м, т.е. должно соблюдаться условие:

г_х3>39,9м. (2.30)

По формуле (2.27) считаем:

Условие (2.30) не соблюдается: г_х3=38,52<39,9 м, т.е. молниеотвод не в достаточной мере защищает КРУ от прямых ударов молнии. Поэтому дополнительно на опору устанавливаем стержень высотой 5 метров, т.е. высота молниеотвода будет равной 34,7м.

Проверка защиты КРУ от прямых ударов молнии с новой высотой молниеотвода.

Т.е. должно соблюдаться условие :

г_х4>39,9 м. (2.31)

По формуле (2.27):

г_х4=47,02>39,9 что удовлетворяет условию (2.31).

В результате проведенных расчетов я получил: опора УС 110-6 с установленным сверху дополнительным молниеотводом высотой 5 метров перекрывает зону проектируемой подстанции, предотвращая этим вероятность прямого удара молнии в объект. Токопроводом молниеотвода присоединяем к заземляющему контуру подстанции стальными полосами не менее 50*10-6 м².

3.8 Выбор релейной защиты и автоматики

3.8.1 Защита трансформаторов

В обмотках трансформатора могут возникать короткие замыкания между
фазами, одной или двух фаз на землю, между витками одной фазы и замыкания
между обмотками разных напряжений на вводах трансформаторов, на ошиновке и кабелях так же могут возникать короткие замыкания на землю и между фазами.
Во время эксплуатации могут происходить нарушения нормальных режимов
работы трансформаторов, к которым относятся: прохождение через
трансформатор сверх токов при повреждении других связанных с ним элементов,
перегрузки с выделением из масла горючих газов, понижение уровня масла и
повышение его температуры. Защитатрансформаторов должна выполнять
следующие функции:

· Отключение трансформатора при его повреждении от всех источников питания

· Отключать трансформатор при повреждении части оборудование при прохождении через него сверх токов

· Подавать предупредительный сигнал дежурному персоналу при ненормальных режимах работы трансформатора

Таким образом, для защиты трансформатора применяются следующее виды
защит:

1. Дифференциальная - эта защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты, она должна реагировать на межфазные замыкания в обмотках и ошиновке трансформатора.

2. Газовая - эта защита является наиболее чувствительной к внутренним повреждениям трансформатора. Она реагирует на повреждения внутри бака (витковые и межвитковыезамыкания), а так же при понижении уровня масла и повреждении магнитопровода.

3. Максимальная токовая - для защиты трансформатора и смежного оборудования от междуфазных коротких замыканий, которая действует с выдержкой времени на нагрузку. Максимальная токовая является также резервной защитой трансформаторов, предназначенной для их отключения от источника питания, как при повреждении самого трансформатора, так и смежного оборудования и отказах его защиты или выключателей.

Трансформаторы тока выбираются по следующим условиям :

· По номинальному напряжению

· По номинальному току

840,77<1000

Условие выполняется

I_н- номинальный ток трансформатора тока, принят I_н=1000А

· По динамической устойчивости

к_у- кратность динамической устойчивости, принята к_у=140

· По термической устойчивости

где k_m- кратность термической устойчивости, принята 55

I_m-предельный ток термической устойчивости (А)

t_m-длительность протекания тока термической устойчивости

t_m =1сек

Выбираем трансформатор тока ТПОЛ-10/1000 с коэффициентом трансформации К_т2=1000/5 в КРУН-10. Полученные данные заносится таблицу 2.6

Таблица 2.6 - Результат расчетов трансформатора тока

Условие выбора	Расчет	Каталог
	10 кВ	10 кВ
	840,77 А	1000 А
	166 кА	180 кА
*~*к ~ V н ^т / ' т	402,17 кА*с	6400 кА*с

Выбираем трансформатор тока ТГФ-110 с коэффициентом трансформации К_т1=100/5 в ОРУ-110.

Тогда вторичные токи трансформаторов тока будут рассчитываться:

(2.32)

Подставляя в формулу (2.32) рассчитываем соответственно:

Вследствие неравенства вторичных токов в плечах дифференциальной защиты проходит ток небаланса:

(2.33)

Подставляя в формулу (2.33) рассчитываем :

Таким образом, для снижения тока небаланса, вызванного неравенством вторичных токов в трансформаторах тока дифференциальной защиты, необходимо выравнивание этих токов, что достигается использованием уравнительных обмоток дифференциальных реле. Выбираем реле РНТ-562.

3.8.2 Защита КРУН-10

В КРУ для защиты отходящих линий устанавливаем следующие виды защит
и автоматики. Максимальная токовая - для защиты линий и связанной с ней оборудования от повреждения сверхтоками. Эта защита отстраивается в зависимости от тока нагрузки.

1. Токовая отсечка - так как максимальная токовая действует с выдержкой времени, чтобы не допустить глубокого понижения напряжения на шинах подстанции применяется токовая отсечка мгновенного действия.

2. Дополнительно в шкафах КРУ устанавливаем дуговую защиту срабатывающую на изменение давления в ячейках.

Так как потребители запитанные от шин подстанции относятся к потребителям I и II категории, а их отключение не допускается, то для предотвращения ложных действий релейной защиты, а также при неустойчивых коротких замыканиях приводящих к отключению линии, необходимо установить
автоматическое повторное включение (АПВ). Так же АПВ устанавливаем на
секционном выключателе и выключателе ввода.

На случай выхода из строя одного из трансформаторов на секционном
выключателе автоматическое включение резерва (АВР)

4 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОДСТАНЦИИ

4.1 Производственная мощность ПС

Производственная мощность ПС определяется максимальной нагрузкой,
которую могут нести преобразующие мощности. Эти мощности определяются
рабочей мощностью N_раб подстанции, а показателями ее использования будут
следующие:

· установленная мощность (N_у)

· эксплуатационная мощность (N_экс)

· средний коэффициент готовности ПС (К_г^ср)

· средний коэффициент интенсивного использования мощностей (К_и^ср)

· средний коэффициент экстенсивного использования мощностей (К_э^ср)

· максимальное планируемое количество фактической выработки электроэнергии (W_ф^max)

· максимальная токовая нагрузка (I_mах)

4.1.1 Расчет установленной мощности

Установленная мощность ПС (N_у) определяется как сумма номинальных
мощностей, указанных в паспорте на трансформаторе и рассчитывается по
формуле :

(3.1)

N_н - номинальная мощность трансформатора, (МВА)

Подставляя значения в формулу (3.1), находим:

4.1.2 Расчет эксплуатационной мощности

Эксплуатационная мощность ПС зависит от коэффициента эксплуатационной мощности и рассчитывается по формуле :

(3.2)

где К - коэффициент эксплуатационной мощности трансформатора, (по условию
равен К=0,97 для каждого)

N_экс - эксплуатационная мощность трансформатора

По формуле (3.2) находим:

4.1.3 Расчет рабочей мощности подстанции

Максимальную нагрузку, которую выдержит ПС, называют рабочей

мощностью этого предприятия, которая рассчитывается по формуле:

(3.3)

По формуле (3.3) находим:

4.2 Расчет времени работы трансформатора

По условию Т_n= Т_г

где Т_г - время готовности трансформатора (час)

Т_n-время работы трансформатора

Время готовности трансформатора определяется по формуле:

(3.4)

где Т_к - календарное время (количество часов в обычном году составляет 8760 ч)

Т_рем -время ремонта (час)

Планируемое время ремонта трансформатора составляет 10 дней, что в часах
равно:

По формуле (3.4) находим:

Исходя из условия, Т_n= Т_г получаем время предполагаемой передачи энергии
Т_n =8520 час

4.3 Расчет предполагаемой передачи энергии

Расчет предполагаемой передачи энергии производится по формуле:

(3.5)

где W_n^пс - предполагаемая передача энергии подстанцией (МВА*час)

W_n- предполагаемая передача энергии каждым трансформатором (МВА*час) Предполагаемая передача энергии каждым трансформатором рассчитывается по формуле:

(3.6)

По формуле (3.6) находим:

Как было сказано выше на подстанции установлено два одинаковых трансформатора с одинаковыми условиями работы, таким образом, предполагаемая передача энергии каждым из трансформаторов будет одинаковой

По формуле (3.5) находим:

4.4 Расчет коэффициента экстенсивного использования мощностей

Коэффициент экстенсивного использования каждого трансформатора
рассчитывается по формуле :

(3.7)

По формуле (3.7) находим:

4.5 Расчет коэффициента интенсивного использования мощностей

Коэффициент интенсивного использования мощности рассчитывается по формуле:

(3.8)

W_max - максимально возможная выработка электроэнергии (МВт*час)

По формуле (3.8) находим:

Полученные результаты использования мощностей выведены в таблицу 3.1

Таблица 3.1 - Основные показатели использования производственных мощностей

Наименование показателей	Ед.	Величина
1 Установленная мощность	МВА
2 Рабочая мощность	МВА	30,4
3 Коэффициент экстенсивного использования мощностей		0,97
4 Коэффициент интенсивного использования мощностей		0,97
5 Планируемое годовое фактическое потребление электроэнергии	МВА*час

5 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

При разработке энергосберегающих мероприятий и проектов важно уметь правильно определять затраты и сбережения денежных средств от их внедрения, т.е. проводить их технико-экономическую оценку. В процессе технико-экономической оценки определяются следующие основные показатели:

- инвестиции (капитальные затраты), тыс.руб.;

- годовое сбережение от внедрения того или иного мероприятия, тыс.руб./год;

- срок окупаемости мероприятия, т.е. сколько рублей прибыли мы получим на каждый вложенный рубль.

Капитальные вложения (I₀) включается все затраты, связанные с общими вложениями на внедрение нового оборудования.

Они включают следующие статьи затрат:

· стоимость оборудования,

· транспортировка,

· демонтаж старого оборудования,

· монтаж и наладка нового оборудования.

Капиталовложения на новое оборудование сведены в таблицу 4.1

Таблица 4.1 – Капиталовложения на новое оборудование

Наименование оборудования	Тип, модель	Количество (шт)	Стоимость (тыс.руб)	Всего (тыс.руб)
Выключатель	ВГТ-110
Выключатель	BBTEL-10
Трансформаторы тока	ТГФ-110
Всего

Полные капиталовложения на реконструкцию сведены в таблицы 4.2

Таблица 4.2 – Полные капиталовложения на реконструкцию

Вид затрат	Всего (тыс.руб)
1. Себестоимость нового оборудования
2. Транспортировка
3. Демонтаж старого оборудования
4. Монтаж и наладка нового оборудования
Всего

5.1 Расчет издержек на производство электроэнергии за год

Издержки на производство электроэнергии по двум вариантам ПС (база и
расчет) определяются по формуле :

(4.1),

где Иⁱ- полные издержки по вариантам (тыс.руб)

i - количество рассматриваемых вариантов (1 -базовый вариант; 2 -расчетный вариант)

И_ам - издержки на амортизацию оборудования (тыс.руб)

И_РиЭ - издержки на ремонт и эксплуатацию оборудования (тыс.руб)

И_зп - издержки на заработную плату персонала ПС (тыс.руб)

И_пр - прочие издержки (тыс.руб)

Издержки на амортизацию оборудования определяются через процентное соотношение, которое равно 7% от полной их стоимости по формуле :

(4.2),

где Н_от - норма отчислений на амортизацию (принята 7%)

По формуле (4.2):

,

.

Издержки на ремонт и эксплуатацию оборудования определяются по
формуле, но норма отчислений (Н_от) (принята 2,5% - для базы, а для расчета
1,2%).

(4.3),

по формуле (4.3):

,

.

Издержки на зарплату персонала определяются по формуле:

(4.4),

где ЗП_доп - дополнительная зарплата персонала на оплату отпусков (тыс.руб)
(12% от основной зарплаты),

11 - количество рабочих месяцев в году;

ЗП_ср - средняя зарплата работника за месяц, руб (по условию 10 тыс.руб),
К_отд - социальный коэффициент, предусматривающий отчисления в
пенсионный фонд, фонд социального страхования и фонд медицинского
страхования - всего 1,38,

Р_n- удельная численность персонала (принята 5,81 - для базового варианта, а для расчетного - 2,02),
По формуле (4.4):

,

.

Расчет прочих издержек производится через процентное соотношение от
прямых расходов в общих затратах на производство электроэнергии, по
формуле :

(4.5)

где Н_от -норма отчислений на прочие затраты, которая принята: для базы 6%; для расчета - 3%.

По формуле (4.5):

По формуле (4.1):

Издержки на производство электроэнергии выведены в таблицу 4.3

Таблица 4.3 - Смета затрат на производство электроэнергии за год (тыс.руб)

Наименование издержек	расчет
Издержки на амортизацию	364,7
Издержки на ремонт и эксплуатацию	62,5
Издержки на зарплату персонала	248,9
Прочие издержки	7,5
Всего	683,6

5.2 Расчет чистого годового сбережения

Годовое чистое сбережение (В) - чистые ежегодные сбережения, получаемые после внедрения нового оборудования:

(4.6),

где - разница в издержках (тыс.руб)

По формуле (4.6):

5.3 Расчет срока окупаемости

Срок окупаемости (РВ) - время, которое необходимо, чтобы капитальные затраты окупились:

(4.7)

Исследования показывают, что многие энергосберегающие мероприятия, имеющие одинаковый срок окупаемости, дают разную прибыль при их внедрении. Поэтому для распределения мероприятий по прибыльности необходимо определить коэффициент чистой существующей прибыли.

По формуле (4.7) рассчитываем срок окупаемости:

5.4 Расчет коэффициента чистой существующей прибыли

Коэффициент чистой существующей прибыли (NPVQ) - отношение чистой существующей прибыли (NPV) к общим капиталовложениям (I₀):

(4.8),

Наибольший NPVQ указывает на наиболее прибыльное мероприятие. Чистая существующая прибыль определяется по выражению:

(4.9),

где Т – экономический срок службы мероприятия.

По формуле (4.9) рассчитываем чистую существующую прибыль за следующие 30 лет:

,

тогда коэффициент чистой существующей прибыли рассчитаем по формуле (4.8):

Расчетные данные сведем в таблицу 4.4

Таблица 4.4 – Экономические показатели

Т (лет)	И (тыс.руб)	I0 (тыс.руб)	В (тыс.руб)	РВ (лет)	NPV (тыс.руб)	NPVQ
	683,6		520,4			1,99

6 ОХРАНА ТРУДА

6.1 Технические мероприятия

Работа на трансформаторной подстанции требует выполнения правил безопасной работы и предусматривает следующие технические мероприятия, обеспечивающие
возможность безопасного обслуживания:

• Все находящееся оборудование под высоким напряжением установлено на высоте 2,5м от нулевой отметки до основания изоляторов.

• Токоведущие части, и участки ОРУ, конструктивно необорудованные заземляющими ножами заземления при выполнении работ закорачиваются и заземляются переносными заземлениями, входящими в комплект поставки.

• Для ограждения тех токоведущих частей, которые могу оказаться под напряжением, предусмотрены инвентарные ограждения с приспособлением их запирания.

• В конструкции комплектной трансформаторной подстанции предусмотрена электромеханическая блокировка, предупреждающая ошибочные действия с коммутационными аппаратами.

• Электрическое питание к осветительным установкам и к розеткам местного освещения подается дистанционно из ячейки КРУН-10 собственных нужд. Все металлоконструкции трансформаторов, шкафов и основных аппаратов, приборов, блоков, труб электропроводки и кабельных трасс, нормально не находящиеся под напряжением должны быть нормально заземлены к контуру заземления. Все места соединения конструкций с заземлением должны иметь отличную окраску.

При работах на коммутационных аппаратах

При работах на коммутационных аппаратах с дистанционным управлением
перед допуском к работе должны быть:

• Отключены выключатели

• Созданы видимые разрывы цепи при помощи разъединителей.

• Включены стационарные заземляющие ножи или при их отсутствии наложены переносные заземления.

• Отключены силовые цепи привода, цепи оперативного тока и цепи подогрева

• Вывешены плакаты «Не включать. Работают люди» на ключах дистанционного управления,

Для пробного включения и отключения коммутационного аппарата фи его наладке допускается при несданном наряде временная подача напряжение в цепи оперативного тока и силовые цепи привода, в цепи сигнализации и подогрева.

Установку предохранителей, включение и отключение цепей, а также снятие
на время опробования плакатов осуществляет оперативный персонал или по его
разрешению производитель работ. Дистанционно включать и отключать
коммутационный аппарат разрешено только лицу, ведущему наладку, либо по его
распоряжению оперативному персоналу.

После опробования при необходимости продолжения работы на
коммутационном аппарате лицом из оперативного персонала или по его ;
распоряжению производителем работ должны быть выполнены технические
мероприятия, требуемые при допуске к работе (согласно ПТБ)

При обслуживании КРУ

В КРУ с оборудованием на выкатных тележках запрещается без снятия
напряжения с шин и их заземления проникать в отсеки шкафов, не отделенными
сплошными стальными перегородками от шин или непосредственно
соединенного с КРУ оборудования.

При работе непосредственно в отсеке шкафа КРУ тележку с оборудованием
необходимо выкатить, шторку отсека, в котором токоведущие части остались под
напряжением запереть на замок и вывесить плакат «Стой напряжение». В отсеке
вывесить плакат «Работают люди».

При работах вне КРУ на отходящих кабельных линиях, на подключенном к
ним оборудовании, тележку необходимо выкатить из шкафа, верхнюю шторку
необходимо запереть на замок и вывесить плакаты «Не включать, Работает
люди» или «Не включать. Работа на линии».

Устанавливать в контрольное положение тележку с выключателем для его
опробования и работы в цепях управления и защиты разрешается в том случае,
когда работы вне КРУ на отходящих кабельных линиях или подключенном к нему
оборудовании не производится или на этом присоединении наложено заземление
в шкафу КРУ. 6.2 Организационные мероприятия

- оформление работ нарядом, распоряжением или перечнем работ, которые выдаются работниками из числа административно-технического персонажа организации, список которых утверждается главным инженером;

- допуск к работе;

- надзор во время работы;

- оформление перерыва в работе, перевода на другое место, окончания работы, которые оформляются в наряде.

Ответственными за безопасное ведение работ являются:

- выдающий наряд, отдающий распоряжение, утверждающий перечень работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

- ответственный руководитель работ назначается в электроустановках выше 1000 В, который отвечает:

1. за выполнение всех указанных в наряде мер безопасности и их достаточность

2. за принимаемые им дополнительные меры безопасности

3. за полноту и качество целевого инструктажа бригады

4. за организацию безопасного ведения работ

- допускающий назначается из числа оперативного персонала, которыми
отвечает:

1. за правильность и достаточность принятых мер безопасности и
соответствия их мерам, указанных в наряде, характеру и месту работы