Проектирование релейной защиты и автоматики блока генератор–трансформатор

- прочие инвестиционные затраты;

, тыс.руб.

3.Определения себестоимости продукции:

В состав материальных затрат включаются расходы на производство 1кВт электроэнергии (затраты на покупку, транспортировку, подготовку топлива, расходы по оплате работ и услуг производственного характера и т.д.), млрд. руб./год:

,

где - затраты на выработку 1кВт электроэнергии, руб./кВтч.

Затраты на оплату труда учитывают расходы на заработную плату и премии всем категориям работающих, выплаты компенсирующего характера, оплату всех видов отпусков, а также другие виды доплат и различного рода выплат, включаемых в фонд оплаты труда [9].

Определение фонда оплаты труда и отчислений на социальные нужды:

ФОТ = ЗП(1+)(1+) NЭКС

где ЗП - среднегодовая зарплата персонала, руб./челгод;

,- коэффициенты, учитывающие дополнительную зарплату и отчисления органам социального страхования:

=(0,40,6);=0,39 (1+);

=0,45; =0,39(1+0,45)=0,57;

NЭКС - численность эксплуатационного персонала, чел.

ФОТ = 1217000(1+0,45)(1+0,57)35 = 16,254 млн.руб./год.

Отчисления на социальные нужды составляет 39% от ФОТ (табл.1):

Таблица 1. Размер отчислений на социальные нужды

Отчисления на социальные нужды Qсн =0,3916,254=6,339 млн.руб./год.

Таблица 2. Суммарные текущие затраты

Затраты на производство электроэнергии тыс. руб.

4. Определение тарифа на электроэнергию. По этому тарифу электроэнергия будет продаваться потребителю, руб./кВтчас.

Уровень затрат на производство продукции вместе с величиной налогов, не включаемых в себестоимость, определяет минимально допустимый (нижний) предел цены производимой продукции ЦНИЖ, руб., при котором предприятие способно оплатить все затраты на производство С, руб., и выплатить вышеуказанные налоги, руб.:

ЦНИЖ=С+Н

Для получения прибыли требуется дополнение представленной формулы еще одним компонентом - прибылью в расчете на одно изделие (1кВт) Пед, руб.:

ЦНИЖ=С+Н+ Пед

Таким образом, получается руб./кВт - цена реализации 1кВт электроэнергии.

6. Составление «Отчета о финансовых результатах» (табл.3) предприятия (годовой отчет) [8].

Таблица 3. Отчет о финансовых результатах

Таблица4. Налоги, относимые на финансовые результаты

В электроэнергетике полученная прибыль распределяется по всей энергосистеме: от места производства электроэнергии до распределительных пунктов. С учетом этого чистую прибыль электростанции принимаем равной 20% от всей прибыли (57142,9 тыс. руб.).

Основными возможными направлениями распределения чистой прибыли являются следующие:

выплата дивидендов по акциям и процентов по вкладам совладельцев предприятия;

расширение и обновление производства (строительство и реконструкция производства, приобретение и модернизация оборудования, проведение научных исследований и т.д.);

социальное развитие (пенсионное и медицинское страхование, жилье, транспорт, отдых сотрудников);

страховые и резервные фонды (неблагоприятное изменение рыночной конъюнктуры, риски по ценным бумагам и т.д.).

Определение точки безубыточности производства.

Необходимо рассмотреть классификацию затрат по их зависимости от объема производства, которые по этому признаку делятся на условно-переменные (пропорциональные) и условно-постоянные (непропорциональные). К условно-переменным относятся материальные затраты, к условно-постоянным заработанная плата, амортизация, затраты на собственные нужды и т.д.

Себестоимость единицы продукции руб./шт. равна:

,

где - величина условно-переменных расходов в себестоимости единицы продукции, руб./шт.; - суммарная величина условно-постоянных расходов в себестоимости всего объема производства продукции, шт; -объем производства продукции, шт.

Определение точки безубыточности, шт.

.

Определение срока окупаемости нового оборудования.

Допустим, что на данном предприятии на расширение и обновление производства ежегодно выделяется 30% от чистой прибыли. Тогда срок окупаемости оборудования равен, год:

,

где К - величина капитальных вложений;- чистая прибыль.

.

Подготовка выводов по проведенному исследованию

Срок окупаемости нового оборудования (шкафа цифровой защиты генератора ШЭ1111) минимальный, менее 0,5 года, соответственно экономическая эффективность реализации данного проекта достаточно высока.

7. Безопасность жизнедеятельности

Меры безопасности при проведении испытаний с подачей напряжения от постороннего источника питания

Воздействие электрического тока на организм человека.

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Опасность электрического тока в отличие от прочих опасностей усугубляется тем, что человек не в состоянии без специальных приборов обнаружить напряжение дистанционно, как, например, движущиеся части, раскаленные объекты, открытые люки, неогражденные края площадки, находящейся на высоте, и т. п. Опасность обнаруживается слишком поздно - когда человек уже поражен электрическим током.

Анализ смертельных несчастных случаев на производстве показывает, что на долю поражений электрическим током приходится до 40%, а в энергетике - до 60 %. Большая часть смертельных электропоражений (80%) наблюдается в электроустановках напряжением до 1000 В.

Защитные меры должны вполне обеспечивать безопасность, но требования к ним должны быть разумными, без «перестраховки». Чтобы определить эти требования, надо ознакомиться с действием электрического тока на организм человека, определить допустимые значения тока через человека и приложенного напряжения, а также их зависимость от параметров электроустановки - рода тока, напряжения, частоты и т. п.

Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер. Проходя через живые ткани, электрический ток оказывает термическое, электролитическое, механическое и биологическое воздействие.

Термическое действие тока проявляется ожогами отдельных участков тела, нагревом до высокой температуры органов, расположенных на пути тока, вызывая в них значительные функциональные расстройства. Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, в том числе крови, в нарушении ее физико-химического состава. Механическое действие тока приводит к расслоению, разрыву тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара из тканевой жидкости и крови. Биологическое действие тока проявляется раздражением и возбуждением живых тканей организма, а также нарушением внутренних биологических процессов.

Виды поражений электрическим током. Следует выделить два вида поражений электрическим током: электрический удар и местные электрические травмы, которые резко отличаются друг от друга. Местными электрическими травмами являются поражения тканей и органов электрическим током: ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.

Электрический ожог возможен при прохождении через тело человека значительных токов (более 1А). В тканях, через которые проходит ток, как и в любом сопротивлении, выделяется некоторое количество теплоты, пропорциональное приложенному напряжению и току. Этой теплоты, при больших токах достаточно для нагрева поражаемых тканей до температуры 60-70°С, при которой свертывается белок и возникает ожог. Такие ожоги глубоко в ткани тела и поэтому очень болезненны и требуют длительного лечения, а иногда приводят к частичной или полной инвалидности.

В электроустановках напряжением 35 кВ и выше ожоги могут возникать и без непосредственного контакта с токоведущими частями, а лишь при случайном приближении на опасное расстояние. Когда это расстояние меньше или равно разрядному, возникает сначала искровой разряд, который переходит в электрическую дугу. Температура дуги достигает 4000 °С, кроме того, ткани тела человека нагреваются проходящим через них током. Это приводит к ожогу. Под действием тока происходит резкое сокращение мышц. которое приводит к разрыву дуги. Поскольку ток проходил через тело человека кратковременно, нарушений дыхания и кровообращения может не наступить, однако полученные ожоги весьма серьезны, а иногда и смертельны.

В электроустановках до 1000 В возможны также ожоги электрической дугой. В этом случае дуга возникает между токоведущими частями, а человек попадает в зону действия дуги.

Возможны ожоги и без прохождения тока - при прикосновении к сильно нагретым частям электрооборудования, от разлетающихся раскаленных частиц металла и т. п.

Электрические знаки (метки тока) возникают при хорошем контакте с токоведущими частями. Они представляют собой припухлость с затвердевшей в виде мозоли кожей серого или желтовато-белого цвета круглой или овальной формы.

Электрометаллизация кожи - проникновение под поверхность кожи частиц металла вследствие разбрызгивания и испарения его под действием тока, например при горении дуги.

Электроофтальмия. К электрическим травмам следует отнести также поражение глаз вследствие воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги или ожогов.

Механические повреждения (ушибы, переломы и пр.) при падении с высоты вследствие резких непроизвольных движений или потери сознания, вызванных действием тока, также относятся к электрическим травмам.

Электрический удар наблюдается при воздействии малых токов - обычно до нескольких сотен миллиампер и соответственно при небольших напряжениях - как правило, до 1000 В.При такой малой мощности выделение теплоты ничтожно и не вызывает ожога. Ток действует на нервную систему и на мышцы, причем может возникнуть паралич пораженных органов. Паралич дыхательных мышц, а также мышц сердца может привести к смертельному исходу.

Исход поражения человека электротоком зависит от многих факторов: силы тока и времени его прохождения через организм, характеристики тока (переменный или постоянный), пути тока в теле человека, при переменном токе - от частоты колебаний.

Ток, проходящий через организм, зависит от напряжения прикосновения, под которым оказался пострадавший, и суммарного электрического сопротивления, в которое входит сопротивление тела человека. Величина последнего определяется в основном сопротивлением рогового слоя кожи, составляющим при сухой коже и отсутствии повреждений сотни тысяч Ом. Если эти условия состояния кожи не выполняются, то ее сопротивление падает до 1кОм. При высоком напряжении и значительном времени протекания тока через тело сопротивление кожи падает еще больше, что приводит к более тяжелым последствиям поражения током.

На сопротивление организма воздействию электрического тока оказывает влияние физическое и психическое состояние человека. Нездоровье, утомление, голод, опьянение, эмоциональное возбуждение приводит к снижению сопротивления.

Допустимым считается ток, при котором человек может самостоятельно освободиться от электрической цепи. Его величина зависит от скорости прохождения тока через тело человека: при длительности действия более 10с - 2мА, при 10с и менее - 6мА.

Небольшие токи вызывают лишь неприятные ощущения. Если ток имеет значение, достаточное, чтобы парализовать мышцы рук, человек неспособен самостоятельно освободиться от тока, таким образом, действие тока будет длительным.

Ток в несколько десятков миллиампер при длительном воздействии (более 20с) приводит к остановке дыхания. Но наиболее опасны остановка и фибрилляция сердца.

Остановка сердца вызывается током в несколько сотен миллиампер при сравнительно малой длительности воздействия (доли секунды), причем мышцы сердца расслабляются и остаются в таком состоянии. Фибрилляция сердца заключается в беспорядочном сокращении и расслаблении мышечных волокон сердца. Сердце затрачивает значительную энергию, но не производит полезной работы, кровообращение прекращается, сердце истощается и останавливается.

Следует отметить, что большие токи (порядка нескольких ампер) не вызывает ни остановки, ни фибрилляции сердца. Сердечные мышцы под действием тока обычно резко сокращаются и остаются в таком состоянии до отключения тока, после чего сердце продолжает работать.

Можно выделить следующие пороговые значения тока:

1)порог ощущения тока - наименьший ощутимый ток (0.5-1.5 мА);

2)порог неотпускающего тока - наименьший ток, при котором человек уже не может самостоятельно освободиться от захваченных электродов действием тех мышц, через которые проходит ток (6-10мА). Меньшие токи называют отпускающими;

3)смертельный ток (100 мА и более).

Продолжительность воздействия тока на организм человека - один из основных факторов. Чем короче время воздействия тока, тем меньше опасность.

Если ток неотпускающий, но еще не нарушает дыхания и работы сердца, быстрое отключение спасает пострадавшего, который не смог бы освободиться сам. При длительном воздействии тока сопротивление тела человека падает, и ток возрастает до значения, способного вызвать остановку дыхания или даже фибрилляцию сердца.

Путь тока в теле человека. Наиболее опасен тот, при котором поражается головной мозг(голова - руки, голова - ноги), сердце и легкие. Отмечено, что по пути «рука - рука» через сердце проходит 3,3% общего тока, «левая рука - ноги» - 3,7%, «правая рука - ноги» - 7%. По данным статистики потеря трудоспособности на три дня и более наблюдалась при пути тока «рука - рука» в 83% случаев, «левая рука - ноги» - 80%, «правая рука - ноги» - 87%, «нога - нога» - в 15% случаев.

Таким образом, путь тока влияет на исход поражения; ток в теле человека проходит не обязательно по кратчайшему пути, что объясняется большей разницей в удельном сопротивлении различных тканей (костная, мышечная, жировая и т. д.)

Наименьший ток через сердце проходит при пути тока по нижней петле «нога - нога». Однако из этого не следует делать выводы о малой опасности нижней петли (действие шагов напряжения). Обычно если ток достаточно велик, он вызывает судороги ног, и человек падает, после чего ток уже может проходить через грудную клетку, т.е. через дыхательные мышцы и сердце. Кроме того, увеличивается приложенное напряжение.

Меры безопасности при проведении испытаний.

Испытание проводятся бригадами в составе не менее двух человек, из которых производитель работ должен иметь квалификационную группу не ниже IV, а остальные - не ниже III.

Проведение испытаний может поручаться лишь персоналу, прошедшему специальную подготовку и проверку знания схем испытаний и правил, изложенных в данной главе, и имеющему практический опыт проведения испытаний в условиях действующих электроустановок.

Указанная проверка производится одновременно с общей проверкой знаний Правил техники безопасности в те же сроки и той же комиссией с включением в ее состав специалиста по испытаниям оборудования, имеющего квалификационную группу V.

Лица, допущенные к проведению испытаний, должны иметь отметку об этом в удостоверении.

Испытания должны производиться по наряду.

Испытания электродвигателей, от которых отсоединены питающие кабели, и концы их заземлены, могут проводиться по распоряжению ИТР электротехнического персонала.

В состав бригады, проводящей испытания, могут быть включены лица ремонтного персонала с квалификационной группой II для выполнения подготовительных работ, для охраны испытываемого оборудования, а также для выполнения разъединения и соединения шин. До начала испытаний производитель работ должен проинструктировать этих работников о мерах безопасности при проведении испытаний.

Оформление работы нарядом, отключение рабочего напряжения, вывешивание плакатов. Установка ограждений, проверка отсутствия напряжения, установка заземления, допуск к работам и т.д. осуществляется согласно общим правилам.

Допуск по нарядам, выданным на проведение испытаний или проведение, кроме испытаний, подготовительных и ремонтных работ, может быть произведен только после сдачи нарядов другими бригадами, работающим на подлежащем испытанию оборудовании или участке присоединения.

При проведении испытаний на одном участке присоединения на отделенных от него разъединителями других участках присоединения, на которых производятся работы, должны быть наложены заземления.

Одновременное производство испытаний и ремонтных работ различными бригадами в приделах одного присоединения не допускается.

Переносные заземления, мешающие проведению испытаний, могут быть сняты и снова наложены лишь после того, как на высоковольтный вывод испытательной установки бригада, ведущие испытания, наложит штангой специальное заземление.

Перед началом испытания необходимо проверить наличие стационарного заземления кожухов испытываемого оборудования. Кожух испытательной установки и каркас пульта управления должны быть заземлены бригадой, проводящей испытания.

Сборку схем испытания оборудования производит персонал бригады, проводящей испытания.

Место испытаний, а также соединительные провода, которые при испытании находятся под испытательным напряжением, должны быть ограждены или у места испытания должен быть выставлен наблюдающий. Обязанности наблюдающего может выполнять лицо, производящее присоединение измерительной схемы к испытываемому оборудованию. Ограждение выполняется персоналом бригады, производящей испытания.

В качестве ограждений могут применяться щиты, барьеры, канаты с подвешенными на них плакатами "Стой - высокое напряжение" или световыми табло с такой же надписью, световое ограждение с фотоэлементами, отключающими испытательную установку при пересечении человеком установленных границ.

Если соединительные провода, находящиеся под испытательным напряжением, расположены вне помещения электроустановки напряжением выше l000B (коридоры, лестницы, проходы, территория), необходимо независимо от ограждения выставить охрану из одного или нескольких проинструктированных и введенных в наряд лиц с квалификационной группой не ниже II для предупреждения об опасности приближения или проникновения за ограждение.

Лицам, назначенным для охраны испытываемого оборудования, производителем работы должны быть даны указания, с какого времени это оборудование должно рассматриваться, как находящееся под напряжением. Это время может отсчитываться с момента вступления их на пост либо с момента получения ими на посту команды о начале испытания, переданной производителем работ непосредственно или по находящемуся на посту телефону, либо через одного из членов бригады.

Во всех случаях производитель работ должен получить подтверждение от лиц, назначенных для охраны, что команда о начале испытаний ими получена и что они находятся на посту.

Провод, с помощью которого повышенное напряжение от испытательной установки подводится к испытываемому оборудованию, должен быть надежно закреплен с помощью промежуточных изоляторов, изолирующих подвесок и т.п., чтобы было исключено случайное приближение (подхлестывание) этого провода к находящимся под напряжением токоведущей части электроустановок.

По окончании испытаний производитель работ снижает напряжение испытательной установки до нуля, отключает рубильник, подающий напряжение от сети 380/220В, заземляет (или дает распоряжение о заземлении) вывод испытательной установки и сообщает об этом работникам бригады словами "Напряжение снято". Только после этого можно производить присоединения проводов от испытательной установки или, в случае окончания испытания их отсоединения и снятие ограждения.

До испытания изоляции кабельной линии, а также после испытания необходимо разрядить кабель на землю и убедиться в полном отсутствии на нем заряда. Только после этого разрешается снять плакаты.

Наложение и снятие заземления заземляющей штангой на высоковольтный вывод испытательной установки, подсоединение и отсоединение проводов от этой установки к испытываемому оборудованию должны производиться одним и тем же лицом и выполняться в диэлектрических перчатках.

Независимо от заземления вывода испытательной установки лицо, производящее присоединения в испытательной схеме, должно наложить заземления на соединительный провод и на изолированные от земли части испытываемого оборудования. Снимать эти заземления можно только после окончания операций по присоединению.

Если лицу, производящему пересоединения, видно заземление, наложенное на вывод испытательного устройства, то заземлять переносимый им конец соединительного провода, не требуется. Во время испытаний и при пересоединении незаземленные части испытываемого оборудования должны рассматриваться как находящиеся под напряжением.

При использовании передвижной или стационарной испытательной установки должны быть выполнены следующие условия:

а) испытательная установка должна быть разделена на два отделения. В одном отделении помещается аппаратура напряжением ниже 1000B и находится оператор, управляющий установкой, в другом - все оборудование токоведущие части напряжением выше l000B;

б) устройство установки напряжением выше l000B должно быть целиком ограждено от прикосновения;

в) дверь в отделение установки с оборудованием напряжением выше l000B должна иметь электрическую блокировку, обеспечивающие снятие напряжения выше l000B при открытой двери, и сигнальную лампу, светящуюся, когда часть установки напряжением выше l000B находится под напряжением;

г) вся аппаратура напряжением ниже 1000В (рубильники, предохранители и др.) должна быть расположена так, чтобы были обеспечены безопасное и удобное наблюдение, оперирование ею и осмотр.

Измерение мегомметром на напряжение до 2,5кВ разрешается производить обученным лицом электротехнического персонала с квалификационной группой не ниже III.

Измерения могут производиться лицами, включенными в состав бригады, работающей по наряду, без указания в наряде о необходимости проведения измерений.

Измерения сопротивления изоляции какой-либо части электроустановки могут производиться только тогда, когда эта часть отключена со всех сторон. Лицо, производящее измерения мегомметром, должно само убедиться в выполнении этого требования и подготовленности рабочего места.

Перед началом работы с мегомметром необходимо убедиться в отсутствии людей, производящих работу на части электроустановки, которой присоединен мегомметр, запретить находящимся вблизи нее прикасаться к токоведущим частям, если нужно, выставить охрану.

Для контроля состояния изоляции электродвигателей в соответствии с эксплуатационными инструкциями измерения мегомметром на остановленной или вращающейся, но невозбужденной машине могут проводиться оперативным персоналом или по его распоряжению в порядке текущей эксплуатации работниками электролаборатории. Под наблюдением оперативного персонала эти измерения могут производиться и ремонтным персоналом.

Испытания изоляции роторов, якорей и цепей возбуждения могут проводиться одним лицом с квалификационной группой не ниже III; испытания изоляции статоров - не менее чем двумя лицами, одно из которых должно иметь квалификационную группу не ниже IV, второе - не ниже III.

Заключение

В выполненной бакалаврской работе на тему «Проектирование релейной защиты и автоматики блока генератор-трансформатор» была разработана принципиальная электрическая схема станции. На основании исходных данных произведен выбор главного оборудования, сечение проводов линий электропередач. По полученным данным расчета токов короткого замыкания в заданных точках выбраны вспомогательное оборудование и коммутационная аппаратура. Затем для разработанной станции был произведен расчет уставок микропроцессорной защиты блока генератор-трансформатор, которая выполнена на базе шкафа ШЭ1111 ООО НПП «ЭКРА». В работе дано описание микропроцессорной автоматики (автоматический регулятор возбуждения сильного действия (АРВ-СДМ), автоматический синхронизатор типа СПРИНТ). Было проведено исследование защит блока генератор-трансформатор, выполненных на разных элементных базах (электромеханическая и микропроцессорная) и сделан сравнительный анализ, вывод которого говорит о преимуществах цифровой защиты. В экономической части выполнен расчет срока окупаемости цифровой защиты генератора на базе шкафа ШЭ1111.

Библиографический список

Рокотян С.С. и Шапиро И.М. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. ? 3-е издание, переработанное и дополненное ? М.: Энергоатомиздат, 1985 г.

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

Ульянов С.А. Короткие замыкания в электрических системах. ? М.: Госэнергоиздат, 2012 г.

Васильев А.А. Электрическая часть станций и подстанций. ? М.: Энергия, 1980. ? 608с.

Вавин В.Н. Релейная защита блоков генератор-трансформатор. ? М.: Энергоиздат, 2012. ? 256с.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ). ? М.: Главгосэнергонадзор России, 2008 г.

Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 5. Защита блоков генератор-трансформатор и генератор-автотрансформатор. ? М.: Энергия, 1963. ? 114с.

Овчаренко Н.И. Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем. ? М.: НЦ ЭНАС, 2001. ? 504с.

Мельник А.Н. Методические указания к выполнению экономических разделов выпускных квалификационных работ. ? Казань: КГЭУ, 2004.

Размещено на Allbest.ru