Исходными данными определено произвести расчёт релейной защиты трансформаторов.

Согласно [3] для трансформаторов, устанавливаемых в сетях напряжением 6 кВ и выше, должны предусматриваться устройства релейной защиты от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах, однофазных коротких замыканий в обмотке и на выводах, присоединённых к сети с глухозаземлённой нейтралью, витковых замыканий в обмотках, токов в обмотках при внешних КЗ и перегрузках, понижений уровня масла в маслонаполненных трансформаторах и в маслонаполненных вводах трансформаторов.

9.1 Защита от повреждений внутри кожуха и от понижений уровня масла

Тип защиты - газовая, реагирующая на образование газов, сопровождающих повреждение внутри кожуха трансформатора, в отсеке переключателя отпаек устройства регулирования коэффициента трансформации (в отсеке РПН), а также действующая при чрезмерном понижении уровня масла. В качестве реле защиты в основном используются газовые реле. При наличии двух контактов газового реле защита действует в зависимости от интенсивности газообразования на сигнал или на отключение.

Типовыми схемами защиты предусматривается в соответствии с требованиями ПУЭ возможность перевода действия отключающего контакта газового реле (кроме реле отсека РПН) на сигнал и выполнения раздельной сигнализации от сигнального и отключающего контактов реле. Газовое реле отсека РПН должно действовать только на отключение.

При выполнении газовой защиты с действием на отключение принимаются меры для обеспечения надёжного отключения выключателей трансформатора при кратковременном замыкании соответствующего контакта газового реле.

Газовая защита установлена на трансформаторах ГПП и на внутрицеховых трансформаторах мощностью 630 кВА и более. Применяем реле типа РГУЗ-66.

Защита от повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газа, может быть выполнена и с помощью реле давления, а защита от понижения уровня масла - реле уровня в расширителе трансформатора.

9.2 Защита от повреждений на выводах и от внутренних повреждений трансформатора

Для этой цели будем использовать продольную дифференциальную токовую защиту, действующую без выдержки времени на отключение повреждённого трансформатора от неповреждённой части электрической системы с помощью выключателя. Данная защита осуществляется с применением реле тока, обладающих улучшенной отстройкой от бросков намагничивающего тока, переходных и установившихся токов небаланса. Согласно рекомендациям [3] будем использовать реле с торможением типа ДЗТ-11. Рассматриваемая защита с реле ДЗТ-11 выполняется так, чтобы при внутренних повреждениях трансформатора торможение было минимальным или совсем отсутствовало. Поэтому тормозная обмотка реле обычно подключается к трансформаторам тока, установленным на стороне низшего напряжения трансформатора.

Произведём расчёт продольной дифференциальной токовой защиты трансформаторов ПГВ, выполненной с реле типа ДЗТ-11.

Для этого сначала определим первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности:

(9.2.1)

где S_hom - номинальная мощность защищаемого трансформатора, кВА;

u_hom.cp - номинальное напряжение соответствующей стороны, кВ. Ток для высшей стороны напряжения:

для низшей стороны напряжения:

Применяем трансформаторы тока с n_твн⁼50/5 и n_тнн=1000/5. Схемы соединения трансформаторов тока следующие: на высшей стороне Д, на низшей стороне - Y.

Определим соответствующие вторичные токи в плечах защиты:

(9.2.2)

где К_сх - коэффициент схемы включения реле защиты, который согласно [3] для ВН равен , для НН - 1.

Тогда с использованием выражения (9.2.2):

Выберем сторону, к трансформаторам тока которой целесообразно присоединить тормозную обмотку реле. В соответствии с [9] на трансформаторах с расщеплённой обмоткой тормозная обмотка включается на сумму токов трансформаторов тока, установленных в цепи каждой из расщеплённой обмоток.

Первичный минимальный ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от броска тока намагничивания:

 (9.2.3)

где Котс - 1,5 - коэффициент отстройки.

I_с.₃=1,5·50,2=75,3 А.

Расчётный ток срабатывания реле, приведённый к стороне ВН:

Расчётное число витков рабочей обмотки реле, включаемых в плечо защиты со стороны ВН:

(9.2.4)

где Fcp=100 - магнитодвижущая сила срабатывания реле, А.

Согласно условию W_bh ? W_BHpacn принимаем число витков W_BH =8, что соответствует минимальному току срабатывания защиты:

Расчётное число витков рабочей обмотки реле, включаемых в плечо защиты со стороны НН:



Принимаем ближайшее к W_HHpacч целое число, то есть W_HH=13.

Определим расчётное число витков тормозной обмотки, включаемых в плечо защиты со стороны НН:

(9.2.6)

где е=0,1 - относительное значение полной погрешности трансформатора тока;

Дu - относительная погрешность, обусловленная РПН, принимается равной половине суммарного диапазона регулирования напряжения;

б - угол наклона касательной к тормозной характеристике реле типа ДЗТ-11, tg a=0,75. Для ТДН-4000/35 Дu=0,16

Согласно стандартного ряда, приведённого в [3], принятое число витков тормозной обмотки для реле ДЗТ-11 w_T=7.

Определим чувствительность защиты при металлическом КЗ в защищаемой зоне, когда торможение отсутствует. Для этого определим ток КЗ между двумя фазами на стороне НН трансформатора:

Коэффициент чувствительности:

(9.2.7)

> 2, что удовлетворяет условиям.

Определим чувствительность защиты при КЗ в защищаемой зоне, когда имеется торможение. Вторичный ток, подводимый к рабочей обмотке реле:

(9.2.8)

Вторичный ток, подводимый к тормозной обмотке:

Рабочая МДС реле:

(9.2.9)

F_раб=70.5·7=493.5А. Тормозная МДС рле:

F_ТОР=I_ТОР·W_ТОР, (9.2.10)

F_ТОР=2,1·7=14,7 A.

По характеристике срабатывания реле, приведённой в [10], графически определяем рабочую МДС срабатывания реле: F_c._p=100 A. Тогда коэффициент чувствительности:

(9.2.11)

>1,5; что удовлетворяет условиям.

9.3 Защита от токов внешних многофазных КЗ

Защита предназначена для отключения внешних многофазных КЗ при отказе защиты или выключателя смежного повреждённого элемента, а также для выполнения функций ближнего резервирования по отношению к основным защитам трансформатора (дифференциальной и газовой). В качестве защиты трансформатора от токов внешних КЗ используются: 1 токовые защиты шин секций распределительных устройств низшего и среднего напряжений, подключенных к соответствующим выводам трансформатора;

2. максимальная токовая защита с пуском напряжения, устанавливаемая на стороне высшего напряжения защищаемого трансформатора.

Защита, установленная на стороне ВН, выполняется на двухобмоточных трансформаторах с двумя, а на трёхобмоточных с тремя реле тока. Реле присоединяются ко вторичным обмоткам ТТ, соединённым, как правило, в треугольник.

Непосредственное включение реле защиты от токов внешних КЗ в токовые цепи дифференциальной защиты не допускается.

Расчёт МТЗ.

Ток срабатывания защиты МТЗ-1 на стороне НН.

(9.3.1)

где К_о =1,2 - коэффициент отстройки реле;

К_в=0,85 - коэффициент возврата реле РТ-40;

К_сз=2,3 - коэффициент самозапуска секции шин потерявшей питание;

Ток срабатывания защиты МТЗ-2 на стороне ВН:

(9.3.2)

Ток срабатывания реле на стороне ВН:

(9.3.4)

Коэффициент чувствительности МТЗ-2

(9.3.5)

Ток срабатывания реле МТЗ на стороне НН:

(9.3.6)

Коэффициент чувствительности защиты в основной зоне:

 (9.3.7)

Условие чувствительности выполняется.

Коэффициент чувствительности защиты в резервной зоне:

,

чувствительности защиты в резервной зоне обепечивается.

9.4 Защита от токов внешних замыканий на землю на стороне ВН

Защита предусматривается для трансформаторов с глухим заземлением нейтрали обмотки высшего напряжения при наличии присоединений синхронных электродвигателей в целях резервирования отключения замыканий на землю на шинах питающей подстанции и для ускорения отключения однофазного КЗ в питающей линии выключателями низшего напряжения трансформатора. Реле максимального тока защиты подключается к трансформатору тока, встроенному в нулевой вывод обмотки ВН трансформатора.

9.5 Защита от токов перегрузки

Согласно [3] на трансформаторах 400 кВА и более, подверженных перегрузкам, предусматривается максимальная токовая защита от токов перегрузки с действием на сигнал с выдержкой времени. Устанавливается на каждой части расщеплённой обмотки. Продолжительность срабатывания такой защиты должна быть выбрана примерно на 30% больше продолжительности пуска или самозапуска электродвигателей, получающих питание от защищаемого трансформатора, если эти процессы приводят к его перегрузке.

Расчёт тока срабатывания от перегрузки.

ток срабатывания от перегрузки равен:

(9.5.1)

где k_отс=1,05, для реле РТ-40.

K_в=0,85, коэффициент возврата реле РТ-40

ток срабатывания реле равен:

(9.5.2)

10. Экономическое обоснование проекта

При проектировании систем электроснабжения сельских районов и в процессе их эксплуатации постоянно решают задачи выбора наиболее целесообразного варианта, т.е. с лучшими технико-экономическими показателями. К таким задачам относят выбор сечений проводов, мощностей трансформаторов подстанций, оптимального варианта развития сетей, мероприятий по снижению потерь электрической энергии, повышению надежности электроснабжения.

В данном проекте рассчитываются экономические показатели строительства подстанции «Колмаково» напряжением на 35/10 кВ с дмумя трансформаторами.

10.1 Общие положения

В связи с переходом отдельных производственных площадок из 3 категории во 2, а порой и в 1 возврасла необходимость в более качественном и надежном электроснабжении. На данном этапе работы подстанция 35/10 кВ «Колмаково» перегружена в результате чего возникла необходимость в её реконструкции. В результате реконструкции подстанции возрастает надежность электрооборудования, а увеличение мощности подстанции дает перспективы предприятиям дальнейшему росту и развитию.

При определении капитальных вложений учитывают следующие составляющие:

К= К_см+ К_об+ К_пр+ К_обор (10.1)

где: К_см - капитальные вложения на строительно-монтажные работы;

К_об - стоимость оборудования, транспортных средств, инвентаря;

К_пр - затраты на проектно-изыскательские и подготовительные работы;

К_обор - затраты на создание оборотных средств;

В связи с тем, что на нашем этапе, то есть на этапе дипломного проектирования, все составляющие данного уравнения предусмотреть очень сложно, поэтому мы затраты на проектно-изыскательские и подготовительные работы примем в размере 5% от стоимости оборудования, а затраты на создание оборотных средств не будем учитывать вовсе.

Методика комплексной оценки эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса, рекомендует при выборе оптимального варианта кроме приведенных затрат учитывать также сопутствующие экономические эффекты, в качестве которых можно принимать ущербы от снижения надежности электроснабжения и качества электроэнергии, расход металла, удобство эксплуатации, экологические и социальные факторы. Во многих случаях указанные факторы по своей значимости не уступают основным экономическим показателям. Так, например, такие показатели, как качество электрической энергии и надежность электроснабжения, даже находясь в допустимых нормативных границах, все же для различных вариантов неодинаковы.

Величина ущерба от перерыва электроснабжения рассчитывается в двух случаях:

1. При разработке специальных технических и организационных мероприятий по повышению надежности электроснабжения потребителей.

2. При технико-экономическом сравнении вариантов схем электроснабжения с различной степенью надежности.

При возникновении аварии или других критических ситуаций на ПС ее потребители смогут получать электроэнергию от подстанции «Минусинская-Городская», поэтому при технико-экономическом обосновании реконструкции подстанции принимаем, что степень надежности остается неизменной. Для упрощения расчетов годовых приведенных затрат ущербом от перерыва в электроснабжении пренебрегаем.

10.2 Расчет капитальных затрат на строительство подстанции

Расчет капитальных затрат на строительство подстанции проводится по формуле (10.1).

Капитальные затраты на строительство подстанции складываются из затрат:

- демонтаж старого оборудования;

- приобретение и монтаж силовых трансформаторов;

- приобретение и монтаж электрической аппаратуры подстанции

Стоимость оборудования и затраты на монтажные работы должны определяться согласно локальной сметы, с учетом действующего уровня цен. В локальной смете необходимо учесть не только основное дорогостоящее техническое оборудование как: масляные и вакуумные выключатели, разъединители, трансформаторы и прочее, но и мелки расходные материалы как болты, гайки и др., что также достаточно сложно сделать на данном этапе, поэтому примем стоимость оборудования приблизительно, равной шести миллионам рублей.

10.3 Методика определения годовых эксплуатационных затрат в сетях электроснабжения

К годовым эксплуатационным издержкам относятся расходы, связанные с поддержанием электрических сетей в нормальном техническом состоянии, а также годовая стоимость износа и затраты на компенсацию потерь электрической энергии в элементах сети.

Годовые эксплуатационные отчисления определяются:

, (10.2)

где И_АМ - амортизационные отчисления, тыс. руб./год;

И_Т.Р.ОБС - затраты на текущий ремонт и обслуживание, тыс. руб./год;

И_ПОТ - затраты на компенсацию потерь электроэнергии, тыс. руб./год;

Величина амортизационных отчислений по элементам сети - подстанциям определяется:

, (10.3)

где - годовые амортизационные

отчисления по ТП, тыс. руб. / год;

- капиталовложения в ТП, тыс. руб.;

- норма амортизационных отчислений по подстанциям, %;

Издержки на обслуживание электрических сетей включают в себя стоимость израсходованного сырья и других материальных средств, заработную плату обслуживающего персонала, расходы на текущий ремонт и техническое обслуживание. Эти издержки определяются по элементам сети:

, (10.4)

где - норма на текущий ремонт и обслуживание ТП, %;

Нормы амортизации и нормы на текущий ремонт и обслуживание элементов сети приведены в таблице10.1.

Таблица 10.1 - Нормы амортизации и нормы на текущий ремонт и обслуживание элементов электрических сетей[14]

Наименование элементов	Нормы амортизации , %	Нормы на текущий ремонт и обслуживание амортизации , %
Силовое электротехническое оборудование и распределительные устройства подстанций напряжением 110, 35, 10 кВ	4,4	4,0

тыс. руб./год;

тыс. руб./год;

Затраты на компенсацию потерь электроэнергии определяются:

, (10.5)

где C - тариф на электрическую энергию, С = 1,04 руб./(кВт ·ч);

ДW - суммарные потери электроэнергии в трансформаторе подстанции 35/10 кВ «Колмаково», кВт ·ч;

Потери энергии в трансформаторе определяются:

ДW_тр= 8760?ДP_хх+ДP_кз? ?ф, кВт ч (10.6)

где ДP_хх, ДP_кз - потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора ТМ 4000/35 взяты из справочника Б.Н. Неклепаева;

S_маx - максимальная полная мощность, передаваемая через один трансформатор в течение года, кВА

S_н - номинальная мощность трансформатора, кВА

ДW_тр=8760?5,6+33,5??2500=123593 кВт ч

И_пот=1,04?123593=128,536 тыс. руб./ год

Годовые эксплуатационные издержки составляют:

тыс. руб.

На основе технических данных проектируемой подстанции и расчетов экономических показателей составляем итоговую таблицу технико-экономических показателей.

Таблица10.2 - Технико -кономические показатели проектируемой подстанции 35/10 кВ «Колмаково»

Наименование показателя	Значение
Количество и мощность трансформаторов, шт.*кВ·А	2х4000
Капиталовложения в подстанцию, тыс. руб.:	3418,065
Годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб./год: в т.ч. - на амортизацию: - на техническое обслуживание и ремонт: - на компенсацию потерь электроэнергии:	415,65 150,39 136,72 128,536

10.4 Организованная структура районных электрических сетей (РЭС)

Управление техническим обслуживанием и ремонтом сетей 0,4-20 кВ сосредоточено в РЭС, которые считаются производственными подразделениями ПЭС. Совпадение границ РЭС с административными границами районов облегчает взаимодействие организаций с органами управления сельским хозяйством района. Для выполнения оперативного обслуживания и ремонтов в РЭС создаются ремонтно-эксплуатационные участки и специализированные бригады.



Рисунок 2.1 - Варианты организации структур ЭТС

Организационные структуры РЭС устанавливаются ПЭС в зависимости от специализации персонала и местных условий. На рис. 6.4 приведены две организационные структуры РЭС. В первом случае оперативное и эксплуатационное обслуживание сетей 0,4-10 кВ и подстанций 35-110 кВ осуществляется персоналом участков РЭС. На участках предусмотрено выполнение капитальных ремонтов ВЛ 0,4-10 кВ. Во втором случае в РЭС централизованы оперативно-эксплуатационное обслуживание подстанций 35-110 кВ, капитальный ремонт сетей 0,4-10 кВ, а оперативное и эксплуатационное обслуживание этих сетей выполняется выездными бригадами. В РЭС сконцентрированы бригады по комплексному ремонту трансформаторных подстанций, профилактическим испытаниям оборудования, защитных средств. В рамках участков, как правило, проводятся эксплуатационные работы на ВЛ и ТП 0,4-20 кВ.

Техническое и организационное руководство районами в части ремонтов и эксплуатационных работ принимает на себя служба РЭС, признанная структурным производственным подразделением

ПЭС. Службе вменяется в обязанность проведение множества мероприятий:

- планирование совместно с РЭС сроков капитальных ремонтов и эксплуатационных работ;

- анализ надежности работы сетей, разработка совместно с

РЭС противоаварийных мероприятий и контроль за их исполнением;

- составление и корректировка местных инструкций по ремонту и эксплуатации ВЛ 0,4-20 кВ и ТП;

- контроль за соблюдением правил техники безопасности, расследование на месте причин несчастных случаев;

- составление сводных заявок на инструмент, механизмы и машины, материалы и оборудование, а также формирование их резервного запаса.

10.5 Планирование мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту электрических сетей

В процессе эксплуатации элементы оборудования и ЛЭП изменяют свои свойства сообразно-времени работы, нагрузкам и среде, в которой востребовано упомянутое оборудование. При этом утрачиваются прочность, способность противостоять воздействующим нагрузкам, вследствие чего многократно возрастает опасность отказа. На время эксплуатации рекомендуется разработать перечень мероприятий по обеспечению работоспособности объектов, как-то:

- определение рациональных правил, объемов и сроков проведения предупредительных работ;

- выполнение расчетов расхода и запасов материальных ресурсов (оборудования, запасных частей и материалов), востребуе-мых для проведения ремонтов, разработка способов снижения расходов и запаса ресурсов;

- выявление оптимальной численности работников для технического обслуживания и ремонтов, рациональной организации управления действиями персонала.

Организация и последовательность проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту установлены комплексом положений и норм, зафиксированных в Правилах технической эксплуатации (ПТЭ). Упомянутый комплекс норм и положений формирует систему технического обслуживания, направленную на обеспечение предусмотренных технической документацией качества и надежности изделий. В ПТЭ система технического обслуживания электроустановок определена как система планово-предупредительного ремонта (ППР), имеющая целью предупреждение недопустимого снижения прочности и своевременную замену дефектных элементов. Система ППР предусматривает проведение плановых и внеплановых ремонтов и мер по обслуживанию элементов.

Система ППР предполагает, что элемент имеет один или более параметров §((-), которые прогнозируют отказ в момент достижения упомянутыми параметрами граничного значения §гр. Причем означенные параметры реально контролировать путем измерения, осмотра или иным способом. В качестве контролируемых параметров привлекаются внутренние характеристики элементов, как-то: износ, коррозия металла, загнивание древесины, величина раскрытия трещин в железобетоне, электрическое сопротивление контактов и изоляции и т.д., а также показатель наработки, возраст, измеряемые в годах, часах и др.

10.6 Организация оперативно-эксплуатационного обслуживания электрических сетей

Под оперативным обслуживанием электросетей понимают проведение совокупности мер:

- ликвидацию перерывов электроснабжения потребителей и других нарушений режима работы путем переключений в схеме сети;

- проведение доступных нетрудоемких ремонтов; выполнение плановых переключений для подготовки рабочих мест по заявкам ремонтных или других подразделений ПЭС;

- осуществление в экстренных случаях допуска к работе и надзора за безопасным ведением работ.

Оперативное обслуживание подстанций 35 кВ и выше осуществляется круглосуточно дежурными сменами в составе двух или, при наличии стационарных заземляющих ножей, одного дежурного. На опорных подстанциях, где размещены диспетчерские пункты ПЭС, районов или групп подстанций, оперативное обслуживание осуществляется дислоцированным на них дежурным персоналом. С опорных подстанций осуществляется также контроль за состоянием подстанций без постоянного дежурного персонала. Опорных подстанций в электросети обычно 10-15% от общего их числа.

На подстанциях, расположенных в труднодоступных местах или на значительном расстоянии от диспетчерских пунктов, предусматривается дежурство работника на дому. Подстанции, расположенные в районах с цивилизованной сетью дорог и оборудованные аварийно-предупредительной телесигнализацией, обслуживаются выездными оперативными бригадами (ОВБ). В качестве базовой опорной подстанции выбирается подстанция, расположенная при РПБ, с теплым гаражом в центре обслуживаемой зоны. ОВБ оснащается автомашиной, радиостанцией, необходимыми инструментами и нормативно-справочной документацией по схемам подстанций и зонам работы радиостанции. Оперативное руководство ОВБ осуществляет диспетчер ПЭС или РЭС, а административное и техническое - начальник группы подстанций.

Оперативное обслуживание сетей 0,4~20 кВ в целом организуется так же, как и подстанций 35 кВ и выше. При организации оперативного обслуживания электросетей следует учитывать:

- плотность электросетей, состояние связи, дорог и обеспеченность соответствующим транспортом;

- ожидаемое количество аварийных и плановых выездов в приемлемом радиусе обслуживания;

- возможности оперативного персонала изучить схемы сетей, трассы линий, расположение обслуживаемых объектов и основных потребителей электроэнергии.

Оперативное обслуживание призвано обеспечить требования норм к допустимым длительностям перерывом электроснабжения потребителей.

Оперативные работы выполняются оперативными (ОВБ) или оперативно-эксплуатационными (ОЭВБ) выездными бригадами. ОВБ специализированы на оперативной работе, а ОЭВБ наряду с оперативными выполняют и другие работы на закрепленном участке. К таким работам относятся: участие в работах бригад централизованного ремонта, согласование отключений с потребителями, осмотры сетей, взятие проб и доливка масла в трансформаторы, надзор за работами и т.д.

Управление оперативной работой в целом осуществляется диспетчерскими службами, а непосредственное управление - дежурными диспетчерами. Круглосуточное оперативно-диспетчерское управление работой электростанций и электросетей имеет целью обеспечить удовлетворение потребителей электроэнергией установленного нормами качества при максимально возможной экономичности работы энергосистемы.

11. Экологичность проекта

При разработке рабочего проекта учтены требования законодательства об охране природы и основ земельного законодательства Российской Федерации

Площадка под строительство подстанции и трасса ВЛ в основном размещены на малопродуктивных землях.

Общая площадь земель, изымаемых в постоянное пользование определена с соответствии с нормами отвода земель для электрических сетей напряжением 0,4… 500 кВ и составляет в га:

под подстанцию - 0,7

под ВЛ-35 кВ на подстанции Колмаково - 0,0211

С участка изымаемого в постоянное пользование для строительства подстанции, в местах разработки котлованов под опоры ВЛ предусматривается снятие плодородного слоя почвы с последующим использованием его для озеленения площадки для подстанции и защиты спланированной площадки от эрозии, а излишки плодородного слоя складируются вблизи площадки в «кавальер», откосы которого укрепляются посевами дёрнообразующих трав или вывозятся в места определяемые землепользователем и в дальнейшем используются для улучшения и восстановления земельных угодий.

После сооружения подстанции и ВЛ земельные участки, используемые при строительстве во временном пользовании приводятся в прежнее состояние.

Трасса ВЛ не пересекает месторождение полезных ископаемых.

Проектируемые подстанция и ВЛ не имеют (в нормальных условиях эксплуатации) выделений, загрязняющих водоемы, почву и атмосферный воздух.

Для предохранения почвы от загрязнения сбросами масла, при аварии трансформаторов, предусмотрено сооружение закрытых маслотоков и открытого бетонного маслоуловителя.

Снижение шума от трансформаторов, расположенных вблизи подстанции жилых домов и других помещений до уровня, обеспечивается за счёт удаления от них силовых трансформаторов на нормируемое расстояние.

Современный научно-технический прогресс во всем мире непосредственным образом связан с глобальным использованием природных ресурсов. Развитие трудовых процессов, обусловливающих накопление материальных благ в обществе, имеет многоаспектный характер, который в экологическом смысле интегрируется по трем основным направлениям:

- формирование региональных природно-технических геосистем (на локальном уровне) и техносферы Земли (на планетарном уровне);

- исчерпание природных сырьевых ресурсов;

- возникновение экологического иммунодефицита планеты в результате глобальной антропогенной трансформации природной среды и подавления естественных механизмов саморегулирования биосферы.

По выражению академика В.И. Вернадского, «человек становится крупнейшей геологической силой, меняющей облик нашей планеты». В результате производственной деятельности людей возникли сложные структуры взаимодействия технических и природных комплексов, называемые природно-техническими геосистемами. Это специфические новообразования, распространение которых ныне во многом определяет сущность географической оболочки Земли: состояние природных комплексов, процессы распределения и перераспределения вещества и энергии, баланса вещества и трансформированных свойств океанов и континентов Земли, баланс между природообразующими сферами: атмосферой, гидросферой, литосферой и биосферой.

С развитием электроэнергетики, радио- и телевизионной техники, средств связи, электронной офисной техники, специального промышленного оборудования и др., появилось большое количество искусственных источников электромагнитных полей (ЭМП), что обусловило интенсивное «электромагнитное загрязнение» среды обитания человека. Длительное воздействие этих полей на организм человека вызывает нарушение функционального состояния центральной нервной и сердечно сосудистой систем, что выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, сильных болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса.

11.1 Экологическое влияние линий электропередачи

Вопросы экологического влияния высоковольтных линий электропередачи (ВЛ) приобретают особую актуальность в связи с развитием электрических сетей сверхвысокого напряжения (СВН) 500-750 кВ и освоением ультравысокого напряжения (УВН) 1150 кВ и выше.

Влияние ВЛ на окружающую среду (рисунок 11) крайне разнообразно. Рассмотрим его подробнее.

Влияние магнитного и электрического полей обычно рассматривается отдельно. Вредное действие магнитного поля на живые организмы, и в первую очередь на человека, проявляется только при очень высоких напряженностях порядка 150-200 А/м, возникающих на расстояниях до 1-1_,5 м от проводов фаз ВЛ, и представляет опасность при работе под напряжением.

Основные проблемы для линий СВН и УВН связаны с влиянием электрического поля, создаваемого ВЛ. Это поле определяется, в основном, зарядами фаз. С повышением напряжения ВЛ, числа проводов в фазе и эквивалентного радиуса расщепленного провода заряд фазы быстро увеличивается. Так, заряд фазы линии 750 кВ в 5-8 раз больше заряда одиночного провода линии 220 кВ, а линии 1150 кВ в 10-20 раз. Это создает напряженности электрического поля под проводами ВЛ, опасные для живых организмов.

Непосредственное (биологическое) влияние электромагнитного поля линий СВН и УВН на человека связано с воздействием на сердечно сосудистую, центральную и периферийную нервные системы, мышечную ткань и другие органы. При этом возможны изменения давления и пульса, сердцебиение, аритмия, повышенная нервная возбудимость и утомляемость. Вредные последствия пребывания человека в сильном электрическом поле зависят от напряженности поля и от продолжительности его воздействия.

Без учета длительности воздействия на человека допустимая напряженность электрического поля составляет: 20 кВ/м-для труднодоступной местности; 15 кВ/м-для ненаселенной местности; 10 кВ/м-для пересечений с дорогами; 5 кВ/м-для населенной местности. При напряженности 0,5 кВ/м на границах жилых застроек допускается пребывание человека в электрическом поле по 24 ч в сутки в течение всей жизни.

Для эксплуатационного персонала подстанций и линий СВН и УВН установлена допустимая продолжительность периодического и длительного пребывания в электрическом поле при напряженностях на уровне головы человека (1,8 м над уровнем земли) [20]:

- 5 кВ/м-время пребывания неограниченно;

- 10 кВ/м -180 мин;

- 15 кВ/м-90 мин;

- 20 кВ/м-10 мин;

- 25 кВ/м-5 мин.

Выполнение этих условий обеспечивает самовосстановление организма в течение суток без остаточных реакций и функциональных или патологических изменений.

При невозможности ограничения времени пребывания персонала под воздействием электрического поля применяется экранирование рабочих мест: тросовые экраны над дорогами, экранирующие козырьки и навесы над шкафами управления, вертикальные экраны между фазами, съемные экраны при ремонтных работах. Как показали эксперименты, надежный экранирующий эффект создают кустарники высотой 3-3,5 м и плодовые деревья высотой 6-8 м, растущие под ВЛ. Это объясняется тем, что кусты и плодовые деревья обладают достаточной проводимостью и выполняют роль экрана на высоте, превышающей рост человека или высоту транспортных средств.

Косвенное воздействие электрического поля заключается в возникновении тока или кратковременных разрядов при прикосновении человека, имеющего хороший контакт с землей, к изолированным объектам или, наоборот, при прикосновении изолированного от земли человека к заземленным объектам. Такие явления объясняются наличием повышенных потенциалов и ЭДС, наведенных электромагнитным полем на машинах, механизмах или протяженных металлических предметах, изолированных от земли.

Разрядный ток, протекающий через человека, зависит от напряжения линии, активного сопротивления человека, объема и емкости объектов относительно линии. Длительный ток, достигающий 1 мА, для большинства людей является «порогом восприятия». При токе 2-3 мА возникает испуг, при 8-9 мА («порог отпускания») - болевые ощущения и мышечные судороги. Токи свыше 100 мА, протекающие через человека более 3 с, могут привести к смертельному исходу.

Кратковременные искровые разряды, при которых через человека протекает импульсный ток даже с достаточно большими амплитудными значениями, не представляют опасности для жизни. Указанные воздействия электромагнитного поля устанавливают определенные условия труда и возможности пребывания населения в охранной зоне ВЛ, имеющей границы в виде параллельных линий.

Напряженность электрического поля внутри охранной зоны превышает 1кВ/м. Для ВЛ 330-750 кВ зона составляет 18-40 м от крайних фаз, для ВЛ 1150кВ-55 м.

Акустический шум является одним из проявлений интенсивной короны на проводах. Он воспринимается человеческим ухом в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Громкость звука особенно велика на линиях с большим числом (более пяти) расщепленных проводов в фазе при дожде и сырой погоде. Если при сильном дожде шум от короны сливается с шумом дождя, то при слабых осадках он воспринимается как превалирующий источник шума.

Проведенные расчеты показывают, что для линий СВН и УВН за пределами охранной зоны уровень шумов меньше допустимых. В Российской Федерации предельная допустимая громкость звука не нормируется.

Радиопомехи возникают при короне на проводах, частичных разрядах и короне на изоляторах и деталях арматуры, искрениях в контактах линейной арматуры. На уровень радиопомех оказывают влияние радиус проводов, условия погоды, состояние поверхности проводов (наличие загрязнений, осадков и др.). Для устранения радиопомех в охранной зоне снижается допустимая напряженность на поверхности провода.

11.2 Эстетическое воздействие линий

В районах с высокой плотностью населения одновременно с экономическими и техническими проблемами, возникающими при строительстве линий СВН и УВН, появляются проблемы эстетического воздействия этих линий на окружающую среду. Это воздействие связано с размерами (высотой) опор, их архитектурными формами, с окраской всех элементов линий. Для лучшего визуально-эстетического восприятия рекомендуется: выбор опор, отвечающих требованиям промышленной эстетики и правильным архитектурным формам; естественное прикрытие (экранирование) в виде леса, холмов и др.; маскировка (окраска) элементов линий для снижения их блеска; использование двухцепных опор или опор разной высоты.

11.3 Изъятие земель из землепользования

По нормам Российской Федерации постоянному изъятию подлежат площадки под опорами и фундаментами. Размеры этих площадок равны основанию опоры плюс полоса земли шириной 2 м в каждую сторону. При опорах на оттяжках периметр их основания проходит через точки крепления оттяжек к фундаментам.

Кроме постоянного отвода земель производится временное изъятие полосы земли вдоль трассы линии на период строительства, которая затем входит в охранную зону ВЛ.

Стоимость изымаемой земли устанавливается по нормативам для отдельных районов страны и определяется как стоимость восстановления земли с аналогичными по плодородию характеристиками. Изъятие земель из землепользования.

Строительство всех сетей напряжением 35 кВ и выше требует в Российской Федерации отвода земель под подстанции и опоры ВЛ в среднем 0,1-0,2 га на каждый 1 МВт прироста нагрузки. Строительство электростанций ведет к изъятию земель до 0,1-0,3 га/МВт и более.

Значительные площади занимают водохранилища, определяющие более чем на 90% размеры изымаемой из пользования земли, под все энергетические объекты.

Природно-технические геосистемы (ПТГ), формирующиеся в соответствии с законами развития и взаимодействия природы и общества, являются объектом сравнительно нового направления экологической науки - инженерной экологии. Одной из основных задач инженерной экологии является создание таких методов и средств формирования и управления ПТГ, которые обеспечивали бы их функционирование, не нарушая механизмов саморегуляции объектов биосферы и естественного баланса природообразующих геосфер. В этой связи перед авторами стояла задача проработать и систематизировать обширный круг инженерно-прикладных вопросов, формирующих необходимую базу знаний современного инженера.

11.4 Материальное стимулирование природоохранной деятельности

Материальное стимулирование природоохранной деятельности, т.е. обеспечение заинтересованности, выгодности, для предприятия и его работников природоохранной деятельности, предполагает применение не только мер наказания, но и поощрения.

К мерам материального поощрения относятся такие, как - установление налоговых льгот (сумма прибыли, с которой взимается налог, уменьшается на величину, полностью или частично соответствующую природоохранительным затратам).

- освобождение от налогообложения экологических фондов и природоохранного имущества;

- применение поощрительных цен и надбавок на экологически чистую продукцию (овощи с пониженной концентрацией содержания нитратов, пестицидов ядохимикатов и других вредных веществ могут стоить дороже, а значит, их выгодней будет продавать, и выращивать); применение льготного кредитования предприятий.

К мерам материального наказания относятся:

- введение специального добавочного налогообложения экологически вредной продукции и продукции, выпускаемой с применением экологически опасных технологий;

- штрафы за экологические правонарушения.

Предприятия только тогда охотно займутся природоохранной деятельностью, когда будет разобран и повсеместно внедрён такой механизм стимулирования, при котором соблюдается следующее неравенство:

Р_ут + Н_л + К_л + Ц_н

Э_под < (П_с.и. + П_с.з. + П_с.р. + Ш + Н_доп)

где З_под - затраты предприятия на природоохранную деятельность;

Р_ут - прибыль от утилизации отходов;

Н_л - льготы по налогообложения;

К_л - кредитные льготы;

Ц_н - надбавка к цене;

П_с.и. - плата за сверх нормативное использование ресурсов природы;

П_с.з. - плата за сверхнормативное загрязнение окружающей среды;

П_с.р. - плата за размещение отходов в окружающей среде;

Ш - штрафы;

Н_доп - дополнительное налогообложение.

Элементы формулы должны увеличивать доход, остающийся в распоряжении предприятия в случае проведения эффективной природоохранной деятельности, а элементы второй формулы - снижать его, когда предприятие пытается экономить на природоохранных затратах.

Меры стимулирования в виде дополнительного премирования или, наоборот, лишение премии, вручение ценных подарков и других мер поощрения, и наказания по природоохранной деятельности должны быть предусмотрены и для отдельных работников принимающих непосредственное в ней участие.

Заключение

В данном дипломном проекте были приведены расчеты необходимые для проекта подстанции 35/10 кВ предназначенной для питания потребителей района. Необходимость строительства подстанции появилось с увеличением потребляемой мощности и появлением потребителей первой категории.

Установка двухтрансформаторной подстанции мощностью 2х4000 кВА позволит обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителям первой категории, а также в перспективе подключение новых улиц села.

Если бы спроектировать подстанцию без запаса перспективной мощности, то это привело бы к большим затратам на ее строительство с учетом дальней шей реконструкции, чем на строительство с запасом мощности.

Библиография

1 И.Л. Каганов «Курсовое и дипломное проектирование.» Москва ВО «Агрорпромиздат» 1990.

2 И.П. Крючков, Н.Н. Кувшинский, Б.Н. Неклепаев «Электрическая часть электростанции и подстанции» Справочные материалы. Москва «энергия» 1978.

3 Костюченко Л.П. Электроснабжение объектов народного хозяйства: Учеб. пособие. - Красноярск: СибГТУ, 1999.

4 Л.Д. Рожков, В.С. Козулин «Электрооборудование станции и подстанции» Москва Энергоатомиздат 1987.

5 Под редакцией академика ВАСХНИЛ И.А. Будзко «Практикум по электроснабжению сельского хозяйства» Москва «Колос» 1982.

6 Будзко И.А. Электроснабжение сельского хозяйствам.:Колос, 2000.

7 Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства (РУМ). Сельэнергопроект, 1981-1992.

8 Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии

в электрических сетях: Руководство для практических расчетов М.: Энергоатомиздат, 1989.

9 Воронина А.А., Шибенко Н.Ф. Техника безопасности при работе в электроустановках. - М.:Высшая школа, 1979.

10 Найфельд М.Р. Заземления и защитные меры безопасности. - М.-Л.: Энергия, 1965.

11 Рябкова Е.Я. Заземления в установках высокого напряжения. - М.: Энергия, 1978.

12 Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: В 2 т. Т. 1.

Электроснабжение / Под общ. ред. А.А, Федорова. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

13 Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. В 2 т. Т.2.

Электрооборудование / Под общ. ред. А.А. Федорова. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

14 Курсовое и дипломное проектирование по электроснабжению сельского хозяйства/ Л.И. Васильев, Ф.М. Ихтейман, С.Ф. Симоновский и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989.

15 Охрана труда / А.В. Луковников, В.С. Шкрабак - М.: Агропромиздат, 2003.

16 Правила устройства электроустановок /. - 7-е изд., перераб. и доп. - Красноярск, 2005.

17 Безопасность и экологичность проекта. Методические указания. Красноярск, 1998.

18 ГОСТ 21.614-88 Изображение условные графические, электрооборудования на плане. М: Издательство стандартов, 1988.

19 Справочник проектированию электрических сетей и электрооборудования. / Под ред. В.И. Креповича, Ю.Г. Барыбина, М.Т. Самовер. 3-е издание переработано и дополнено. М.: Энергоиздат, 1981.

20 СанПиН 5802-91 Госкомсанэпиднадзора РФ. Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленных частот.

21 Блок В.М. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергических специальностей: Учеб. пособие для студентов вузов - М: Высшая школа 1981.

22 Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. «Электрическая часть электростанций и подстанций «.Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов 4-е издание, переработанное и дополненное - Москва «Энергоатомиздат» 1989.

23 Ю.Б. Гук и др. Проектирование электрической части станции и подстанций; Учебное пособие для вузов-Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1985.

24 А.Д. Смирнов, К.М. Антипов Справочная книга энергетика. - 4-е изд., переработана и допол. - М.: Энергоатомиздат, 1984.

Размещено на Allbest.ru