2.4.1 Расчет осветительной нагрузки

Расчет осветительной нагрузки при определении нагрузки предприятия производим упрощенным методом по удельной плотности осветительной нагрузки на квадратный метр производственных площадей и коэффициенту спроса.

По этому методу расчетная осветительная нагрузка принимается равной средней мощности освещения за наиболее загруженную смену и определяется по формуле

?_po=?_coґ?_??,--???--(2.17)

Q_po=tgj_?ґ?_??,--????,--(2.18)

где Кco - коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки,

tg- коэффициент реактивной мощности, определяется по cos,

Р_уо - установленная мощность приемников освещения по цеху, определяется по удельной осветительной нагрузке на 1м² поверхности пола известной производственной площади

?_??=r_?ґF,--???--(2.19)

???--F-???????--?????????????????--?????????,--???????--????????????--??--????????????--?????--??????,--?²;

r_?-----????????--?????????--????????,--???/?².--

???--?????????--??????--?????????--?--???????--1_--?--???????--?????????????--????????.--

2.4.2 Расчет силовых электрических нагрузок по заводу

Расчет силовых нагрузок на шинах 0,23 кВ производим по методу «Упорядоченных диаграмм», порядок расчета и заполнения таблицы в графе:

1. проставляем номера цехов.

2. наименование цехов.

3. записываем количество электроприемников.

4. записываем номинальную установленную мощность наименьшего и через тире наибольшего по мощности электроприемников.

5. записываем номинальную установленную мощность наибольшего по мощности электроприемников

6. записываем суммарную установленную мощность электроприемников.

7. число m, определяемое по формуле

(2.20)

где Р_н.макс, Р_н.мин - номинальные активные мощности наибольшего и наименьшего электроприемников. Если m больше 3, то эффективное число электроприемников определяется по формуле, если m меньше 3, то эффективное число электроприемников принимается равным фактическому n_эф=n.

8. значение коэффициента использования.

9. значение коэффициента мощности,

10. соответствующий тангенс.

11. подсчитываем среднюю активную нагрузку за наиболее загруженную смену по формуле

(2.21)

где К_и - коэффициент использования;

Р_н - номинальная активная нагрузка.

12. подсчитывается средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену по формуле

(2.22)

где Р_см - средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену;

tgц - реактивный коэффициент мощности.

13. подсчитываем эффективное число электроприемников по упрощенной формуле

(2.23)

14. коэффициент максимума К_м определяем в зависимости от эффективного числа электроприемноков и коэффициента использования К_и.

15. максимальная активная нагрузка от силовых электроприемников

(2.24)

где К_м - коэффициент максимума;

Р_см - средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену.

16. максимальная реактивная нагрузка от силовых электроприемников:

(2.25)

(2.26)

17. полная максимальная нагрузка, определяемая по формуле

(2.27)

где Q_p0.4 - реактивная нагрузка 0,4 кВ;

Р_р0,4 - активная нагрузка 0,4 кВ.

Таблица 2.6- Расчет осветительной нагрузки базовой станций спутниковой связи

Таблица 2.7- Расчет силовых нагрузок базовой станций спутниковой связи

2.5 Выбор оборудования

Выбор оборудования для ЩР:

Технические данные всех ЭП приведены в таблице 2.8

Для ЭП № 1 получим:

(2.28)

I_пуск = K_пусI_ном ,А. (2.29)

I_пуск = 5 0,279=1,395А

Таблица 2.8 - Технические данные ЭП

Выбираем автомат А, кабельную линию к ЩР

S_{р щр}= 8,846 кВА; I_{р щр}= 22,24 А;

I_крат = I_пуск= I_{пускнаиб} +I_ном (2.30)

I_крат = 33,470 + (0,279-2,231) = 39,69 А

Выбираем автомат марки ВА51-31-1

1) I_{ном ав}= 100 А > I_н = 22,24 А;

2) I_{ном расц}=50 А > I_н = 22,24 А

I_отс= 500 А;

3) I_{сраб эл расц} >1,25 I_крат= 1,2539,69=48,138 А; 500 А > 48,138 А, условия выполняются.

Выбираем кабель к ЩР: ААШв-1(3х16)+(1х10);

I_доп=111 А > I_н = 22,24 А

Проверим выбранное сечение по коэффициенту защиты К_з автомата, в траншее уложен 1 кабель, поэтому поправочный коэффициент К_п=1, К_з=1 коэффициент защиты для автомата с нерегулируемой характеристикой.

1) условие выполняется.

Расчеты защитных аппаратов и проводов к ЭП приведены в таблице 2.9

Таблица 2.9 - Расчет защитных аппаратов и проводов к ЭП

2.6 Суточные графики нагрузки базовои станции сотовои связи

Таблица 2.10- Зимние суточные нагрузки станций спутниковой связи

Зимний суточный график нагрузки показан на рисунке 2.5

Летний суточный график нагрузки строится с учетом снижения бытовой нагрузки на 25% и отсутсвием необходимости в работе дренажного нагревателя

Таблица 2.11- Летние суточные нагрузки станций спутниковой связи

Летний суточный график нагрузки показан на рисунке 2.6

Рисунок 2.5 - Зимний суточный график нагрузки

Рисунок 2.6- Летний суточный график нагрузки

3 Электроснабжение автономного объекта с помощью солненых панелеи

3.1 Структура Ветро-Солнце-Дизельной Энергосистемы

Рисунок 3.1 - Структурная схема солнце - ветро-дизельного комплекса системы автономного электроснабжения базовой станции спутниковой связи

ВРТ - ветровая роторная турбина

ОМТ - ограничитель максимального тока

ПЗУ - порционное зарядное устройство

АБ - аккумуляторные батареи

ТЭН - термоэлектрический нагреватель

ДГ - дизельный генератор

СП - солнечная панель

СЗУ - солнечное зарядное устройство

ЩР - щиток распределительный

Основным источником электрической энергии в системе электроснабжения является солнечная панель. Она заряжает АБ в дневное время суток с помощью солнечного зарядного устройства. Еще одним источником электрической энергий является ветрогенератор который преобразует энергию ветра в энергию трехфазного переменного тока. Выпрямитель регулятора заряда преобразует трехфазный ток в энергию постоянного тока, который заряжает аккумуляторную батарею. Ограничитель максимального тока предназначен для защиты порционно зарядного устройства от больших токов. В свою очередь ПЗУ предназначен для того чтоб равномерно распределять разят между АБ. Аккумуляторные батарей осуществляют накопление электроэнергии. К батарее подключается инвертор, который преобразует напряжение 48 В постоянного тока в стандартное синусоидальное напряжение 220 В 50 Гц и обеспечивает питание потребителей базовой станции переменным током.

Регулятор заряда предохраняет АБ от перезаряда. При заряженной батарее избыток электрической энергии контроллер заряда переключает на термоэлектрический нагреватель (ТЭН).

Современные инверторы(«Xantrex» SW) совмещают в себе несколько функций: преобразователь напряжения постоянного тока в переменное, зарядное устройство от сети 220 В 50 Гц или от дизель-генератора, программируемый контроллер, контролирующий напряжение сети, выходное напряжение и входное напряжение с аккумуляторных батарей.

В случае штилевой погоды потребители запитаны также через инвертор, который преобразует напряжение постоянного тока аккумуляторной батареи в напряжение переменного тока. Инвертор контролирует степень разряженности аккумуляторной батареи по величине напряжения. При снижении напряжения батареи ниже допустимого, инвертор выдает команду на включение дизель-генератора(Gesan L10) .После выхода ДГ на рабочий режим, напряжение переменного тока с дизель-генератора подается через инвертор потребителям и, с помощью встроенного в инвертор зарядного устройства, заряжает аккумуляторную батарею, от которой продолжается электроснабжение потребителей постоянного тока. Режим заряда аккумуляторной батареи программируется в контроллере инвертора и им контролируется. При полном заряде аккумуляторной батареи инвертор формирует сигнал на выключение ДГ.

3.2 Синэнергетический эффект

Входящие в состав Энергетической систем ветровая турбина ВРТБ, фотоэлектрические преобразователи и аккумуляторная батарея работают одновременно. Это обеспечивает синергетический эффект: обеспечивается расчетная выработка энергии в любых погодных условиях с одновременным снижением потребной емкости аккумуляторной батареи. Такой эффект объясняется тем, что солнечный и ветровой первичные источники энергии дополняют друг друга: в периоды, когда снижается солнечная радиация, усиливается ветер и наоборот ( рисунок 3.2 ).

При этом обеспечивается постоянная подача энергии потребителям в течение суток, месяца и года.

Рисунок 3.2 - Распределение среднедневных скоростей ветра и среднедневных сумм солнечной радиации в течение года, характерные для местности Кордай

3.3 Ветроэлектрическая установка

Современные ВЭУ - это машины, которые преобразуют энергию ветра в механическую энергию вращающегося ветроколеса, а затем в электрическую энергию.

В настоящее время применяются две основные конструкции ветроагрегатов :. горизонтально-осевые и вертикально-осевые ветродвигатели. Оба типа ВЭУ имеют примерно равный КПД, однако наибольшее распространение получили ветроагрегаты первого типа. Мощность ВЭУ может быть от сотен ватт до нескольких мегаватт.

Ранее в ветроустановках применялись ветроколеса так называемого «активного» типа (карусельного типа, Савониуса и др.), использующие силу давления ветра (в отличие от выше указанных ветроколес, использующих подъемную силу). Однако такие установки имеют очень низкий КПД (менее 20%), поэтому в настоящее время для производства энергии не применяются.

Устройство ветроэлектрической установки

Основные компоненты установки (рисунок 4):

- ветроколесо (ротор), преобразующее энергию набегающего ветрового потока в механическую энергию вращения оси турбины. Диаметр ветроколеса колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров. Частота вращения составляет от 15 до 100 об/мин. Обычно для соединенных с сетью ВЭУ частота вращения ветроколеса постоянна. Для автономных систем с выпрямителем и инвертором - обычно переменная;

- мультипликатор - промежуточное звено между ветроколесом и электрогенератором, который повышает частоту вращения вала ветроколеса и обеспечивает согласование с оборотами генератора. Исключение составляют ВЭУ малой мощности со специальными генераторами на постоянных магнитах; в таких ветроустановках мультипликаторы обычно не применяются;

- башня (ее иногда укрепляют стальными растяжками), на которой установлено ветроколесо. У ВЭУ большой мощности высота башни достигает 75 м. Обычно это цилиндрические мачты, хотя применяются и решетчатые башни;

- основание (фундамент), предназначено для предотвращения падения установки при сильном ветре. Кроме того, для защиты от поломок при сильных порывах ветра и ураганах почти все ВЭУ большой мощности автоматически останавливаются, если скорость ветра превышает предельную величину. Для целей обслуживания они должны оснащаться тормозным устройством. Горизонтально-осевые ВЭУ имеют в своем составе устройство, обеспечивающее автоматическую ориентацию ветроколеса по направлению ветра.

Рисунок 3.3- Основные компоненты горизонтально-осевой ветроустановки

Размер ВЭУ зависит от предполагаемого использования. Основной характеристикой, определяющей размер этих систем, является мощность ветроагрегата. Например, для работы на сеть возможно применение ВЭУ мощностью 50 кВт и выше. ВЭУ меньшей мощности обычно используются как автономные. Например, ВЭУ для электроснабжения жилого дома может быть мощностью от нескольких сотен Вт до 10 кВт в зависимости от нагрузки и энергопотребления. В состав подобных ВЭУ обычно входят АБ, а во многих случаях и дизель-генератор в качестве резервного источника энергии во время длительных периодов безветрия. Небольшие предприятия и удаленные поселки могут использовать ВЭУ существенно большей мощности. Маломощные турбины (менее 1 кВт) могут быть использованы для заряда аккумуляторов и электроснабжения малой нагрузки (связь, освещение, электроинструмент, телевизор и т.п.).

3.3.1 Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения

Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения могут использовать для преобразования энергии ветра подъемную силу или силу сопротивления. Устройства, использующие подъемную силу, предпочтительнее, поскольку они могут развить в несколько раз большую силу, чем устройства с непосредственным действием силы сопротивления. Последние, кроме того, не могут перемещаться со скоростью, превышающей скорость ветра. Вследствие этого лопасти, на которые действует подъемная сила (ветроколеса), могут быть более быстроходными (быстроходность - отношение окружной скорости элемента поверхности к скорости ветра) и иметь лучшее соотношение мощности и массы при меньшей стоимости единицы установленной мощности.

Ветроколесо может быть выполнено с различным количеством лопастей; от однолопастных ветрогенераторов с контргрузами до многолопастных (с числом лопастей до 50 и более). Ветроколеса с горизонтальной осью вращения выполняют иногда фиксированными по направлению, т.е. они не могут вращаться относительно вертикальной оси, перпендикулярной направлению ветра. Такой тип ветрогенераторов используется лишь при наличии одного, господствующего направления ветра. В большинстве же случаев система, на которой укреплено ветроколесо (так называемая головка), выполняется поворотной, ориентирующейся по направлению ветра. У малых ветрогенераторов как правило применяются для этой цели хвостовые оперения, у больших - ориентацией управляет электроника.

Для ограничения частоты вращения ветроколеса при большой скорости ветра используется ряд методов, в том числе установка лопастей во флюгерное положение, использование клапанов, установленных на лопастях или вращающихся вместе с ними, а также устройства для вывода ветроколеса из-под ветра с помощью бокового плана, расположенного параллельно плоскости вращения колеса.

Лопасти могут быть непосредственно закреплены на валу генератора, или же вращающий момент может передаваться от его обода через вторичный вал к генератору, или другой рабочей машине.

Перпендикулярное направление действия ветра на установки с горизонтальной осью вращения оказалось малоэффективным, так как также требует использования систем ориентации и сравнительно сложных методов съема мощности, что ведет к потере их эффективности. Они не имеют преимуществ по сравнению с другими типами ветродвигателей с горизонтальной и вертикальной осью вращения.

3.3.2 Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения

Рисунок 3.4 - Ветрогенератор с вертикальной осью

Такие роторы имеют важные преимущества перед ветрогенераторами с горизонтальным расположением оси. Для них отпадает необходимость в устройствах для ориентации на ветер, упрощается конструкция и уменьшаются гироскопические нагрузки, вызывающие дополнительные напряжения в лопастях, системе передач и прочих элементах установок с горизонтальной осью вращения.

К таким установкам относятся устройства с пластинами, чашеобразными или турбинными элементами, а также роторами Савониуса с лопастями S-образной формы, на которые действует также и подъемная сила. Устройства такого типа обладают большим начальным моментом, однако меньшими быстроходностью и мощностью по сравнению с обычным ротором

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Молниезащита объекта

Базовая станция спутниковой связи относится к объектам первой категорий и предназначена для обмена цифровой информацией (пакетная передача данных) между правительственными, государственными учреждениями, различными юридическими и физическими лицами. Она удалена от линий электропередач и получает электрическую энергию от ветро-солнце-дизельной энергосистемы.

Фактическую основу защиты элементов электрических установок от атмосферных перенапряжений и, соответственно, от поражения прямыми ударами молнии составляет устройство молниеотводов, то есть хорошо заземленных проводников, располагаемых выше, чем защищаемые элементы электрической установки: Вертикально - Осевая Ветроэнергетическая Турбина, фотоэлектрический модуль и основное здание в котором расположено основное радиотехническое оборудование

Имеются три категории устройств молниезащиты: I и II - защищает от прямых ударов, электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциалов. III - от прямых ударов и заноса высоких потенциалов. Зона защиты молниеотвода - это часть пространства внутри которого объект защищен от ударов молнии с определенной степенью надежности: зона типа А-99. 5% и выше, Б-95% и выше.

Например, I категорию защиты и зону типа А должны иметь взрывоопасные объекты по ПТЭ класса ВI и ВII, а II-ВIа и ВIIа причем зоной защиты типа А при ожидаемом количестве поражений в год больше одного, а также Б - меньше одного.

Для приема электростатического заряда молнии и отвода ее токов в землю служат специальные части молниезащиты-молниеотводы, которые состоят из несущей части (опоры), молниеприемника, токоотвода и заземлителя.

По конструкции различают молниеотводы:

1) одиночный стержневой.

2)двойной стержневой - это 2 стержневых молниеотвода, расположенные по разные стороны защищаемого объекта.

3) тросовый - между двойными стержневыми молниеотводами натянут стальной трос.

4) молниеприемная сетка, укладываемая на неметаллическую кровлю.

Опоры молниеотводов могут выполняться из стали, железобетона, дерева. Молниеприемники стержневые изготавливаются из стали сечением не менее 100 мм2 и длиной не менее 200 мм. В качестве молниеприемника могут служить металлические конструкции объектов (трубы, дефлекторы, кровля и т. п. ).

Молниеприемники тросовых молниеотводов выполняются из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм2. Молниеприемная сетка выполняется из стальной проволоки 6-8 мм или полосовой стали сечением не менее 46 мм2 и укладывается непосредственно на кровлю или под слой негорючего утеплителя или гидроизоляции. Узлы сетки соединяются сваркой. Размер ячеек должен быть не более 36м2 (6*6 м) для защиты II категории и 150 м2 (12*12) для III категории.

Для молниезащиты II и III категории допускается в качестве молниеприемника использовать металлическую кровлю.

Все металлические элементы объекта, расположенные на крыше должны быть соединены с металлом кровли или сетки, а неметаллические элементы, возвышающиеся над кровлей должны иметь дополнительные молниеприемники.

Токоотводы, соединяющие сетку или кровлю с заземлителями прокладываются не реже, чем через 25 м по периметру здания.

Токоотводы выполняются в виде стальных тросов, полос, труб, сечением (24-48 мм2) согласно и прокладываются к заземлителям кратчайшим путем.

Заземлители делятся на:

а) углубленные из полосовой или круглой стали, укладываемые на дно котлована.

б) вертикальные из стальных ввинчиваемых стержней (2-5 м) или на уголковой стали; верхний конец заземлителя углубляется на 0. 6-0. 7 м.

в) горизонтальные - из круглой или полосовой стали (160 мм2) уложенные на глубине 0. 6-0. 8 м в виде одного или нескольких симметричных лучей.

г) комбинированные - вертикальные и горизонтальные. Сечение элементов заземлителей должны быть не менее требуемых.

Соединение молниеприемников токоотводов и заземлителей на сварке. Среднегодовая интенсивность грозовой деятельности в часах определяется по спецкарте.

Ожидаемое количество поражений молнией в год:

N = (S+6_*h)_*(L+6_*h)_*n_*10000 (4.1)

где S, L - соответственно ширина и длина защищаемого объекта, м; h - наибольшая высота объекта, м; n - среднегодовое число ударов молний в 1 км2 земной поверхности.

Таблица 4.1- Среднегодовое число ударов молний в 1 км2.

Величина импульсного сопротивления заземлителя связана с предельно допустимым сопротивлением растеканию тока промышленной частоты.

Rи = K где - коэффициент импульса принимается согласно; Rи для каждого заземлителя должна быть не более 10 Ом (для защиты II категории 20 Ом), а в грунтах с удельным сопротивлением 500 Ом*м допускается до 40 Ом.

Для защиты от заноса высоких потенциалов в защищаемый объект по подземным металлическим коммуникациям необходимо заземлители и подводы к ним располагать на расстоянии Sз = 0. 5_*Rист и Sз = 0. 3_*Rитр, но не менее 3 м. где Rист, Rитр - величина Rи для стержневого и тросового заземлителя. Коммуникации при вводе в здание соединяются с заземлителями.

Ввод в здание с защитой I и II категории электрических сетей напряжением до 1000 В, сетей телефона, радио и сигнализации выполняется кабелем; металлическая оболочка кабелей заземляется у ввода в здание и в местах перехода воздушных линий в кабель. Кроме того, в местах перехода линий в кабель между каждой жилой и заземленными элементами устраиваются закрытые искровые промежутки или разрядники (например, РВН -0. 5).

Ввод в здание с защитой III категорий линий электрических сетей выполняется по ПТЭ, а линий связи и пр. по ведомственным нормам и правилам.

Защита от электростатической индукции должна выполняться путем присоединения металлических корпусов всего оборудования, аппаратов и металлических конструкций к специальному или защитному заземлению.

Защита от электромагнитной индукции между трубопроводами и другими протяженными металлическими предметами (оболочки кабелей и пр. ) в местах их возможного сближения на расстоянии 10 см и менее через каждые 20 м для объектов I категории защиты и 25-30 см для II категории привариваются металлические перемычки (для недопущения незамкнутых контуров).

При выполнении молниезащиты также необходимо учитывать следующее: для повышения безопасности людей и животных необходимо заземлители молниеотводов размещать в редко посещаемых местах, в удалении на 5 м и более от проезжих и пешеходных дорог; для исключения заноса высоких электрических потенциалов в защищаемые объекты по подземным коммуникациям, необходимо размещать заземлители и токоотводы к ним на достаточном расстоянии от этих коммуникаций, для исключения перекрытия разряда от молниеприемника на достаточном расстоянии от элементов объекта.

Размеры ВЭУ:

h_x=10м

Площадь 5х5м

Расчет для зоны Б.

где Д - расстояние между молниеотводами,поэтому Д=0 т.к. молниеотвод один.

h_к - высота вэс,

h - высота стержня,

h_x - высота сооружения,

h₀ - высота перелома образующей конуса,

Из неравенства находим:

Рисунок 4.1 -молниезащитная зона

СП - Солнечная панель

ВЭУ - ветроэне ветроэнергетическая установка

Защитные свойства стержневого молниеотвода характеризуется зоной защиты, под которой понимают пространство вокруг молниеотвода, где поражение защищаемого объекта атмосферными разрядами маловероятно.

Таким образом, при высоте молниеотводов разной 22м, данная ВЭУ будет находиться в защитной зоне.

По результатам расчёта производим необходимые построения очертаний зоны защиты.

При установке молниеотводов на порталах подстанции для повышения надёжности грозозащиты необходимо:

а) У стоек конструкций с молниеотводами устраивать дополнительный заземлитель из двух, трёх труб длинной три, пять метра;

б) Обеспечить растекание тока молнии от конструкций к молниеотводом не менее чем в трёх, четырёх направлениях;

в) Число изоляторов в гирляндах на порталах увеличить на два изолятора по сравнению с обычным;

г) Присоединение заземлителя трансформаторов производить на расстоянии не менее пятнадцати метров от заземлителя молниеотвода.

4.2 Расчет зануления

Питание электроприборов внутри помещения осуществляется от трехфазной сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц с использованием автоматов токовой защиты. Состав оборудования приведен в таблице 15.2

Таблица 4.2 - Состав оборудования

Основной мерой защиты от поражения электрическим током в сетях напряжением до 1000 В является зануление.

Зануление служит для защиты от поражения электрическим током при повреждении изоляции проводов электроустановки.

Занулением называется намеренное соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут случайно оказаться под напряжением, с многократно заземленным нулевым проводом. Зануление применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью.

Цель зануления - быстро отключить электроустановку от сети при замыкании одной (или двух) фазы на корпус, обеспечить безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварийный период.

К частям, подлежащим занулению, относятся корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, выключателей светильников и т.п.; приводы электрических аппаратов: вторичные обмотки измерительных трансформаторов, металлические конструкции распределительных устройств, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, контрольных и наладочных стендов, корпуса передвижных и переносных электроприемников, а также электрооборудование, размещенное на движущихся частях станков, машин и механизмов.

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в три раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя, а для автоматического выключателя с номинальным током более 100А - не менее 1,25.

Принципиальная схема зануления приведена на рисунке 2. На схеме видно, что ток короткого замыкания I_кз в фазном проводе зависит от фазного напряжения сети U_ф и полного сопротивления цепи, складывающегося из полных сопротивлений обмотки трансформатора Z_т/3, фазного проводника Z_ф, нулевого защитного проводника Z_н, внешнего индуктивного сопротивления петли фазный проводник- нулевой защитный проводник (петля фаза - нуль) X_п, активного сопротивления заземления нейтрали трансформатора R₀

Рисунок 4.2- Принципиальная схема сети переменного тока с занулением

А-аппарат защиты (предохранитель или автоматический выключатель);

Rо-заземление нейтрали.

Рисунок 4.3 - Полная расчетная схема зануления

Поскольку R₀, как правило, велико по сравнению с другими элементами цепи, параллельная ветвь, образованная им, создает незначительное увеличение тока короткого замыкания, что позволяет пренебречь им . В то же время такое допущение ужесточает требования к занулению и значительно упрощает расчетную схему, представленную на рисунке.3

Рисунок 4.4 - Упрощенная схема зануления.

В этом случае выражение короткого замыкания I_кз (А) в комплексной форме будет:

I_кз = U_ф / ( Zт / 3 + Z_ф + Z_н +jХ_n), (4.2)

где U_ф - фазное напряжение сети, В;

Z_т - комплекс полного сопротивления обмоток трехфазного источника тока (трансформатора ), Ом;

Z_ф = R_ф + jХ_Ф-комплекс полного сопротивления фазного провода, Ом;

Z_н = R_н + jХ_н - комплекс полного сопротивления нулевого защитного проводника, Ом;

R_ф и R_н - активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом;

X_ф и Х_н - внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом;

Х_п - внешнее индуктивное сопротивление контура (петли) фазный проводник - нулевой защитный проводник (петля фаза - нуль), Ом;

Z_п =Z_ф +Z_н + jХ_n - комплекс полного сопротивления петли фаза - нуль, Ом.

С учетом последнего:

I_кз = U_ф / ( Z_м / 3 + Z_n ) (4.3)

При расчете зануления принято применять допущение, при котором для вычисления действительного значения ( модуля ) тока короткого замыкания I_кз модули сопротивления обмотки трансформатора и петли фаза - нуль Z_т / 3 и Z_п складываются арифметически .Это допущение также ужесточает требования безопасности и поэтому считается допустимым, хотя и вносит некоторую неточность ( 5% ).

Полное сопротивление петли фаза - нуль в действительной форме определяется из выражения :

Z_n = ( R_ф + R_н )² + (X_ф +Х_н + Х_п )², Ом (4.4)

Формула для поверочного расчета определяется из ( 4.2) и (4.3) с учетом коэффициента кратности К тока короткого замыкания, определяемого требованиями к занулению :

К I_н U_ф /( Z_т/3 + (R_ф + R_н) ² + (Х_ф + Х_н + Х_п )² (4.5)

где Iн- номинальный ток аппарата защиты, которым защищен электроприемник.

Значение коэффициента К принимается равным К 3 в случае, если электроустановка защищается предохранителями и автоматическими выключателями, имеющими обратнозависимую характеристику от тока . В случае, если электроустановка защищается автоматическим выключателем, имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), то для автоматов с I_н до 100 А, К = 1,4, а для автоматов с I_н > 100 А, К = 1,25.

Значение полного сопротивления масляного трансформатора во многом определяется его мощностью, напряжением первичной обмотки, конструкцией трансформатора.

Расчет зануления для базовой станций спутниковой связи.

1. Исходные данные:

напряжение сети - 0,23 кВ;

мощность - 8,39кВА;

мощность наиболее удаленного электроприемника (кондиционер)

Р = 2,4 кВт;

ток нагрузки Щита Распределительного (ЩР) Iн=34,797 А

длина кабеля до ШР-2, L₁ = 5 м;

длина провода от ШР-2 до станка, L₂ = 10 м

2. Схема замещения приведена на рисунке 4.5

Рисунок 4.5 - Схема замещения

Определение токов нагрузки и выбор аппаратов защиты:

Номинальный ток (кондиционер):

А (4.6)

Принимаем Iн_{авт.выкл.}=25 А; Iн_пл.вст=20 А. (>Iр_ТЭН=11,59А)

Определение полных сопротивлений элементов цепи:

а) сопротивление трансформатора для группы соединения Д/У₀ - 11 Z_т=0,027 Ом

б) сопротивление кабеля, при сечении фазной жилы 10 мм² и нулевой 8 мм² Z_пфо=1,8 Ом/км

Z_п= Z_пфо L₁=1,80,005 = 0,009 Ом;

в) сопротивление провода при сечении фазной жилы 4 мм² и нулевой 3 мм² Z_пфо=2,54 Ом/км

Z_п= Z_пфо L₂= 2,54 0,01 = 0,025 Ом

Определение тока КЗ :

(4.7)

(4.8)

Определение кратности тока

(4.9)

(4.10)

условие I_кз I_н К , где К_а = 1,25; К_пв = 3, то 12221 А >501,25=62.5 А и

5116 1,25 20 = 25 А

5.Определение времени срабатывания аппарата защиты: автомата- принимается из справочника. В данном случае время отключения аппарата защиты равно 0,16 секунд.

Потенциал корпуса поврежденного оборудования:

U_к1 = I_кз Z_н1 = 12,221 0,014 = 171.094 В, где Z_н1 - сопротивление нулевой жилы кабеля, Z_н1 = R_н1 , так как величина внутреннего индуктивного сопротивления Х_н1 алюминиевого проводника сравнительно мала (около 0,0156 Ом/км).

(4.11)

где - удельное сопротивление алюминиевой жилы принимается равной 0,028 Оммм²/м;

S - сечение жилы, мм²;

L - длина проводника, м.

U_к2 = I_кз Z_н2 = 5,116 0,026 = 133.186 В

где , где Z_н2 - сопротивление нулевого провода, Z_н2 = R_н2

(4.12)

где =0.0078 Ток, проходящий через тело человека, равен:

(4.13)

(4.14)

Такие величины тока являются опасными для жизни. Может возникнуть паралич дыхания при воздеиствий от 3 секунд и дольше, т.е. время срабатывания автоматического выключателя верное.

4.3 Защита от шума

В системе электроснабжения «ветро-солнце-дизель» используется ветроэнергетическая установка ВРТБ (3 кВ) которая в свою очередь является источником двух видов шумов: механический (удары, колебания отдельных деталей и оборудования в целом) и аэродинамический(шум газов или воздуха). В результате чего у человека в процессе труда, могут возникнуть различные психические нарушения, сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные и кожные.

Исследования в области шума показали, что шум является общебиологическим раздражителем, оказывая влияние не только на слух, но, в первую очередь, на структуру головного мозга, вызывая сдвиги в различных функциональных системах организма.

4.3.1Способы защиты от шума

Защита от шума должна обеспечиваться разработкой шумобезопасной техники, применением средств и методов коллективной защиты, в том числе строительно-акустических, применением средств индивидуальной защиты.

В первую очередь следует использовать средства коллективной защиты. По отношению к источнику возбуждения шума коллективные средства защиты подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.

Снижение шума в источнике осуществляется за счет улучшения конструкции машины или изменения технологического процесса. Средства, снижающие шум в источнике его возникновения в зависимости от характера шумообразования подразделяются на средства, снижающие шум механического происхождения, аэродинамического и гидродинамического происхождения, электромагнитного происхождения.

Методы и средства коллективной защиты в зависимости от способа реализации подразделяются на строительно-акустические, архитектурно-планировочные и организационно - технические и включают в себя:

· изменение направленности излучения шума;

· рациональную планировку предприятий и производственных помещений;

· акустическую обработку помещений;

· применение звукоизоляции.

К архитектурно-планировочным решениям также относится создание санитарно-защитных зон вокруг предприятий. По мере увеличения расстояния от источника уровень шума уменьшается. Поэтому создание санитарно-защитной зоны необходимой ширины является наиболее простым способом обеспечения санитарно-гигиенических норм вокруг предприятий.

Выбор ширины санитарно-защитной зоны зависит от установленного оборудования, например, ширина санитарно-защитной зоны вокруг крупных ТЭС может составлять несколько километров. Для объектов, находящихся в черте города, создание такой санитарно-защитной зоны порой становится неразрешимой задачей. Сократить ширину санитарно-защитной зоны можно уменьшением шума на путях его распространения.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) применяются в том случае, если другими способами обеспечить допустимый уровень шума на рабочем месте не удается.

Принцип действия СИЗ - защитить наиболее чувствительный канал воздействия шума на организм человека - ухо. Применение СИЗ позволяет предупредить расстройство не только органов слуха, но и нервной системы от действия чрезмерного раздражителя.

Наиболее эффективны СИЗ, как правило, в области высоких частот.

СИЗ включают в себя противошумные вкладыши (беруши), наушники, шлемы и каски, специальные костюмы

Уровень допустимых звуковых давлений для базовой станции спутниковой связи

Таблица 4.3 - Уровень допустимых звуковых давлений

Нормируемыми параметрами непостоянного (прерывистого, колеблющегося во времени) шума являются эквивалентные уровни звукового давления L_экв, дБ, и максимальные уровни звукового давления L_макс, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц.

Допускается использовать эквивалентные уровни звука L_Аэкв, дБА, и максимальные уровни звука L_Aмакс, дБА. Шум считают в пределах нормы, когда он как по эквивалентному, так и по максимальному уровню не превышает установленные нормативные значения.

4.3.2 Определение целесообразности шумозащитных мер

Рассматриваемая ветроэнергетическая установка ВРТБ (3 кВ) производит два вида шума: механический и аэродинамический. Шумовые характеристики для ВЭУ разных мощностей представлены в таблице 2

Прогноз долгосрочной средней скорости ветра на площадке где размещена базовая станция спутниковой составляет 5.7 м/с. Исходя данных (таблица 15.4)мы видим ,что уровень шума ветрогенератора этой мощности при данной скорости ветра составит примерно 40,2 дБ

Таблица 4.4- Шумовые характеристики ветрогенераторов

4.3.3 Расчет шума

Таблица 4.5 - Нормируемые уровни звукового давления

Lp - уровень звукового давления на рабочем месте.

Lн - допустимый уровень звукового давления для рабочего места

Расчет шума в зоне прямого звука производится по формуле:

 (4.15)

где L_р - октавный уровень звуковой мощности в дБ источника шума;х - коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля и принимаемый в зависимости от отношения расстояния r в м между акустическим центром источника и расчетной точкой к максимальным габаритным размерам l_макс в м источника шума по графику на рисунке 15.3.1;

Рисунок. 15.6- График для определения коэффициента х в зависимости от отношения r к максимальному линейному размеру источника шума l_макс.

Ф - фактор направленности источника шума, безразмерный, определяется по опытным данным. Для источников шума с равномерным излучением звука следует приниматьФ = 1;

S - площадь в м² воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник и проходящей через расчетную точку.

Для источников шума, у которых 2 l_макс < r, следует принимать при расположении источника шума: S = 4 r²;

Расчет для расстояния 4 м :

(4.16)

где S = 4 r²=4х3.14х4²=200.96 ; ;

Результаты расчета заносятся в таблицу 15.6

Таблица 15.6- Результаты расчета

L - Октавный уровень звукового давления в расчетной точке.

Lн - допустимый уровень звукового давления для рабочего места

По результатам расчетов мы видим . что шум который издает ВРТБ ниже допустимого уровня шума для нашего объекта и соответственно нет необходимости применять шумозащитные меры.

5 Экономическая часть