В связи с широким внедрением электрической энергии в различные производственные процессы вопрос применения АВР в ряде случаев также актуален.

При этом исходный импульс для действия устройства АВР может быть получен от изменения как электрических, так и неэлектрических величин (давления, уровня, скорости движения жидкости или пара и др.)

АВР линий позволяет удешевить и упростить схемы электроснабжения. Устройства АВР относительно просты и стоимость их незначительна, поэтому экономический эффект от внедрения устройств относительно велик.

Применения АВР для воздушных линий не исключает установку устройств АПВ и рассматривается как резервирующее мероприятие.

Если АПВ производит повторное включение линии, на которой произошло короткое замыкание, то устройство АВР включает посторонний резервный источник электроэнергии при выходе из работы основного.

Схемы устройств АВР весьма разнообразны и выполняются в зависимости от местных условий, типа установленного оборудования, схемы соединения электрической установки и т.д. Однако во всех случаях устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- Схема АВР должна приходить в действие при исчезновении напряжения на шинах потребителя по любой причине, в том числе при аварийном, ошибочном или самопроизвольном отключении выключателей рабочего источника питания, а также при исчезновении напряжения в шинах, от которых осуществляется питание рабочего источника. Включение резервного источника часто допускается также при КЗ на шинах потребителя.

- Для того, чтобы уменьшить длительность перерыва питания потребителей, включение резервного источника питания должно производиться сразу же после отключения рабочего источника.

- Действие АВР должно быть однократным, чтобы не допускать нескольких включений резервного источника на неустранившееся КЗ.

- Схема АВР не должна приходить в действие до отключения выключателя рабочего источника, чтобы избежать включения резервного источника на КЗ в неотключившемся рабочем источнике. Выполнение этого требования исключает также в отдельных случаях несинхронное включение двух источников питания.

- Для того, чтобы схема АВР действовала при исчезновении напряжения на шинах, питающих рабочий источник, когда его выключатель остается включенным, схема АВР должна дополняться специальным пусковым органом минимального напряжения.

- Для ускорения отключения резервного источника при его включении на неустранившееся КЗ должно предусматриваться ускорение защиты резервного источника после АВР. Это особенно важно в тех случаях, когда потребители, потерявшие питание, подключаются к другому источнику, несущему нагрузку. Ускоренная защита обычно действует по цепи ускорения без выдержки времени.

Время действия устройств АВР ограничивается двумя условиями: оно должно быть больше времени работы защиты последующих элементов и в то же время возможно минимально, чтобы обеспечить самозапуск электродвигателей потребителей при восстановлении напряжения. Чем короче перерыв в питании, тем меньше электродвигатели успевают затормозиться и тем меньший ток будет в цепи при их обратном включении на нормальную работу.

На двухтрансформаторных подстанциях промышленных сельскохозяйственных предприятий осуществляется, как правило, раздельная работа трансформаторов на стороне низшего напряжения (6 или 10 кВ). Такой режим позволяет значительно снизить значения токов к.з. по сравнению с режимом параллельной работы трансформаторов, а, следовательно, применить более дешевые выключатели, а также выполнить более простую релейную защиту.

При аварийном отключении одного из трансформаторов питание потребителей должно автоматически переключаться на другой трансформатор. Обычно это выполняется путем автоматического включения секционного выключателя, соединяющего две секции подстанции, питающиеся от первого и второго трансформаторов. Автоматическое включение секционного выключателя производится устройством автоматического включения резервного питания АВР. Схема двустороннего АВР на подстанции должна приходить в действие при исчезновении питания любой из секций, которое может произойти при аварийном, ошибочном или самопроизвольном отключении выключателя рабочего питания, а также в случае исчезновения напряжения на секции без отключения этого выключателя. Последнее происходит, например, при отключении питающих линий 35 - 220 кВ.

В этом случае устройство АВР должно сначала дать команду на отключение выключателя рабочего питания, а затем на включение секционного выключателя.

Для модернизируемой подстанции необходимость установки УАВР очевидна, так как она питает потребителей II категории. На подстанции будет установлено УАВР на постоянном оперативном токе, применяемое в установках, имеющих выключатели с электромагнитными приводами, электромагниты отключении и, тем более, электромагниты включения, которые потребляют сравнительно большие мощности.

Схема УАВР приведена на чертеже «Спецвопрос: Устройство АВР». Пусковой орган УАВР содержит минимальные реле напряжения KV1, KV3 и максимальное реле напряжения KV2. Выдержку времени создает реле времени КТ. Однократность действия обеспечивается промежуточным реле KLT, имеющим при возврате выдержку времени. В нормальном режиме выключатель Q1 (вводной выключатель на стороне 10 кВ подстанции) включен, а выключатель Q2 (секционный выключатель) отключен. На шинах и на линии имеется напряжение. Контакты минимальных реле напряжения KV1 и KV3 разомкнуты, а контакт максимального реле напряжения KV2 замкнут. Вспомогательные контакты Q1.1 и Q1.2 выключателя Q1 замкнуты, а вспомогательный контакт Q1.3 разомкнут. При этом реле KLT находится в возбужденном состоянии и его контакты KLT.1 и KLT.2 замкнуты. Вспомогательный контакт Q2.1 выключателя Q2 замкнут; цепь электромагнита включения секционного выключателя YAC2 подготовлена.

Устройство АВР действует следующим образом. При исчезновении напряжения на шинах подстанции срабатывают реле KV1 и KV3, их контакты в цепи реле времени КТ замыкаются. Если на линии имеется напряжение, то реле КV2 находится в состоянии после срабатывания, его контакт замкнут. Реле времени КТ приходит в действие и по истечении времени замыкает контакт в цепи электромагнита отключения YAT1, выключатель Q1 (вводной выключатель на шинах 10 кВ) отключается, при этом его вспомогательные контакты Q1.1 и Q1.2 размыкаются, a Q1.3 в цепи электромагнита включения YAC2 замыкается, производя включение выключателя Q2 (секционный выключатель). Если включение происходит на поврежденные шины, то защита выключателя с ускорением после действия УАВР отключает его. Повторного включения не последует, так как к этому времени реле KT размыкает свои контакты KLT1 и KLT2.

8. Охрана труда

8.1 Защита от прямого попадания молнии

Атмосферное электричество (молния) представляет собой электрический разряд в атмосфере между облаками и землей или между разноименными зарядами облаков.

В большинстве случаев нижняя часть грозовых облаков заряжается отрицательно, а на поверхности индуцируется положительные заряды. Так образуется как бы гигантский заряженный конденсатор, одной обкладкой которого служит грозовое поле, а другое земля. По мере концентрации зарядов увеличивается напряженность электрического поля этого конденсатора при достижении величины 300 кВ/м создается условие для возникновения молнии.

Молния - поражает здание и установки (непосредственно удар молнии), молния оказывает вторичное воздействие, объясняемые электростатической и электромагнитной индукцией.

Электростатическая индукция проявляется тем, что на изолированных металлических предметах наводятся опасные электрические потенциалы, вследствие чего возможно искрение между отдельными металлическими элементами конструкций и оборудования.

В результате электромагнитной индукции, обусловленными быстрыми изменением значения тока молнии в металлических незамкнутых контура, наводятся электродвижущие силы, что приводит к опасности искрообразования между ними в местах сближения этих контуров.

Инструкцией по проектированию и устройству молниезащиты, они подразделяются на три категории. Предусмотрена молниезащита зданий и сооружений в зависимости от назначения, интенсивности грозовой деятельности в районе их расположения, а также от ожидаемого количества поражений молний в год по одной из трех категорий устройства молниезащиты и с учетом типа зоны защиты. Зона защиты молниеотвода - это часть пространства, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Зона защиты типа А - надежность 99,5% и выше, зона Б - надежность 95% и выше.

Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко второй категории, защищают от прямых ударов молнии и статической индукции, а отнесенные к третьей категории - только от прямых ударов молнии.

Наиболее часто возникают линейные молнии, длительность которых составляет десятые доли секунды. Такие молнии наиболее опасны при прямом ударе. В основном они поражают предметы, имеющие большую высоту, чем другие расположены по близости, поэтому для защиты от молний используют молниеотводы, которые представляют собой возвышающиеся над защищаемым объектом металлические устройства, воспринимающие прямой удар молнии и отводящие молнии в землю.

Данные для расчета молниезащиты:

- Площадь подстанций: S = 92?120 м2;

- Высота защищаемого объекта:;

- Высота металлического молниеотвода: .

- Расстояния между молниеотводами: ;;

Молниеотвод состоит следующих элементов: молниеприемника, непосредственно принимающего удар молнии; несущей конструкции, предназначенной для установки молниеприемников; токоотвода, обеспечивающего вывод тока молнии в землю.

Рассчитываем зону защиты на уровне шинного моста подстанций.

· Радиус зоны защиты:



· Ширина зоны зашиты:

где ha - активная часть молниеотвода:

;

a - расстояние между молниеотводами;

Тогда:

При полной высоте молниеотвода h ? 30м должно соблюдаться условие:



Рисунок 8.1 Зона защиты молниеотводов

Из рисунка 8.1 видно, что зона действия молниеотвода, охватывает не всю территорию подстанции, поэтому устанавливаем дополнительно два одиночных стержневых молниеотвода радиусом 13,7 м.

8.2 Расчет заземления

Защитное действие заземления основано на снижении напряжения прикосновения, что достигается путем уменьшения напряжения на корпус оборудования относительно поверхности земли или за счет малого сопротивления заземления.

Защитное заземление является эффективной мерой для электроустановок, питающихся напряжением 1000В с изолированной нейтралью и напряжением выше 1000В с любым режимом нейтрали источника питания.

Различают три вида заземлений: рабочее заземление, защитное заземление и заземление грозозащиты, причем в ряде случаев один и тот же заземлитель может выполнять два или три назначения одновременно. К рабочему заземлению относится заземление нейтралей силовых трансформаторов, генераторов, дугогасящих аппаратов, измерительных трансформаторов напряжения, реакторов, заземление фазы при использовании земли в качестве рабочего провода и пр.

Защитное заземление выполняется для обеспечения безопасности людей, обслуживающих электрическую установку, путем заземления металлических частей установки (например, баков трансформаторов), которые нормально имеют нулевой потенциал, но могут оказаться под напряжением при перекрытии или пробое изоляции.

Заземление грозозащиты служит для отвода тока молнии в землю от защитных разрядников, стержневых и тросовых молниеотводов или других конструкций, в которые произошел удар молнии.

Данные для расчета заземления:

Длина контура заземления 110 м, ширина 82 м, площадь S=92?120м2 , грунт двухслойный, удельное сопротивление верхнего слоя ?1 = 70 Ом•м, нижнего ?2 = 60 Ом•м. Толщина верхнего слоя h = 2м. По периметру территории подстанции в грунт забиты вертикальные элементы длиной lв=5м, соединенные стальной полосой на глубине t = 0,7м.

· Длительность воздействия:

Наибольшее допустимое напряжение прикосновения:

· Коэффициент прикосновения



где lв = 5м - длина вертикального заземлителя;

длина горизонтального заземлителя ;

а - расстояние между вертикальными заземлителями (а = 9,5м);

S - площадь контура заземления;

М - параметр, зависящий от

(М = 0,5);

коэффициент, определяемый по сопротивлению тела

человека и сопротивлению расстояния тока от ступней .

=

В расчетах принимаем , .

Тогда:

· Потенциал на заземлителе:

· Сопротивление заземляющего устройства:

где - примерный ток однофазного КЗ на землю.

Действующий план заземляющего устройства преобразуем в расчетную квадратную модель.

· Число ячеек по стороне квадрата:

принимаем .

Длина полос в расчетной модели:

· Длина сторон ячейки:

;

· Число вертикальных заземлителей по периметру контура:

принимаем .

· Общая длина вертикальных заземлителей:

· Относительная глубина:

Тогда:

Для ;

Определим , тогда эквивалентное сопротивление земли

· Общее сопротивление сложного заземлителя:

Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства 110 кВ и выше должно быть

<

· Найдем напряжение:

Что меньше допустимого значения

· Определяем наибольший допустимый ток, стекающий с заземляющей подстанций при однофазном КЗ:

Рисунок 8.2 Заземление подстанции

8.3 Расчет освещения подстанции в ночное время

Технологический процесс на электрической станции, работающей круглосуточно, не допускает перерывов в действии осветительной установки основных цехов. В связи с этим предъявляются жесткие требования к обеспечению надежного и бесперебойного питания светильников основных цехов электрической станции.

Рабочее освещение является основным видом освещения и выполняется во всех помещениях электрических подстанций, а также на открытых участках территории, где в темное время суток производятся работы или происходит движение транспорта и людей. Рабочее освещение должно создавать на рабочих поверхностях, в помещении и на открытых участках территории освещенность.

Аварийное освещение предусматривается в тех помещениях, где не допускается прекращение работы персонала или должна быть обеспечена безопасная эвакуация людей при аварийном отключении рабочего освещения.

Произведем расчет освещения подстанции.

Для этого определяем:

· удельную мощность, потребляемую для освещения:

где m - коэффициент рассеивания освещенности для светильников с лампами

ДРЛ (m=0,15);

Е - требуемая освещенность в ночное время (Е=4 лк);

k - коэффициент запаса ( k=1,3).

· Площадь, которую необходимо осветить:

· Требуемая мощность прожекторов:

· Мощность одной лампы.

Принимаем мощность лампы:

Площадь подстанций должна освещаться 9 прожекторами типа ПЗР-1000, 6 прожекторов устанавливаются на молниеотводах, 3 на порталах.

8.4 Техника безопасности

Требования к персоналу.

· Порядок обучения и проверки знаний работающих должен соответствовать «Руководящим указаниям по организации работы с персоналом на энергетических предприятиях и в организациях».

· Рабочие и инженерно-технические работники, занятые на работах с вредными и опасными условиями труда, должны проходить медицинский осмотр порядке и в сроки, установленные Минздравом РК.

· Работники, обслуживающие электроустановки, должны знать настоящие Правила в пределах занимаемой должности или профессии и иметь группу по электробезопасности. Работнику, прошедшему проверку знаний Правил, выдается удостоверение установленной формы, которое он обязан иметь при себе, находясь на работе.

· Работники, обладающие правом проведения работ, к которым предъявляются дополнительные требования по безопасности (специальных работ), должны иметь об этом запись в удостоверении о проверке знаний.

К таким работам относятся:

- верхолазные работы;

- работы под напряжением на токоведущих частях: чистка, обмыв и замена изоляторов, ремонт проводов, контроль измерительной штангой изоляторов и соединительных зажимов, смазка тросов;

- обслуживание сосудов, работающих под давлением;

- испытания оборудования повышенным напряжением (за исключением работ с мегомметром);

- Перечень специальных работ может быть дополнен указанием руководства предприятия с учетом местных условий.

· Запрещается допуск лиц моложе 18 лет к работам.

· Работники, нарушившие настоящие Правила, несут ответственность (дисциплинарную, административную или уголовную) согласно действующему законодательству. Этим работникам руководством предприятия может быть снижена группа по электробезопасности.

8.5 Экология. Охрана окружающей среды

Все стороны деятельности человечества, и в том числе природоохранная деятельность, неразрывно связаны с производством и потреблением энергии, прежде всего электрической. Однако резкий рост темпов развития энергетики, без которого пока что немыслим научно-технический прогресс, ставит две важнейшие проблемы, от успешного решения которых во многом зависит будущее человечества.

Модернизируемая подстанция, а также подходящие и отходящие ВЛ вредных выбросов в атмосферу не производят.

С целью предотвращения загрязнения окружающей территории при аварийном сбросе трансформаторного масла и предотвращения пожара, предусмотрено сооружение закрытых масло приемных устройств.

Напряженность электрического поля в любой точке ПС не превышает 5 кВ/м, поэтому в соответствии с СанПИН РК № 3.0.1.036-97 «Защита населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты» и ГОСТ 12.4.154-85 «ССБТ. Устройства экранирующие для защиты от электрических полей промышленной частоты. Общие технические требования, основные параметры и размеры», проектом не предусматриваются экранирующие устройства для защиты работающих в ОРУ 110кВ от электрических полей.

Территория в пределах отведенной под строительство подстанций благоустраивается, сводная территория засевается многолетними травами.

Обслуживающий персонал обязан содержать оборудование и территорию в чистом виде. Все утечки масла на оборудованиях должны устранятся, загрязненный щебень должен промываться.

9. Технико-экономический расчет

· Затраты на обслуживание и эксплуатацию подстанции до предлагаемой в проекте модернизации, в год:

тенге,

где n = 728 у.ед. - количество оборудования, условно принятое для одного присоединения;

Iс = 18000 тенге - удельные затраты на 1у.ед. оборудования подстанции со старым оборудованием.

· Капиталовложения на приобретение и ввод в эксплуатацию новых предлагаемых проектом выключателей:

тенге,

где СЭВ= СЭВ?n = 1470000?6 = 8820000 тенге - стоимость элегазовых выключателей типа ВБГ-110;

СЭВ = 1470000 тенге - себестоимость одного элегазового выключателя.

N - количество применяемых выключателей ;

СВВ35кВ = СВВ35кВ ?n = 1388000?6 = 8328000 тенге - стоимость вакуумных выключателей типа ВБН-35-20/1600УХ11;

СВВ35кВ = 1388000 тенге - себестоимость одного вакуумного выключателя;

СВВ10кВ = СВВ10кВ ?n = 1110000?15 = 16650000 тенге - стоимость вакуумных выключателей типа ВВТЭ-10-10/630У2;

СВВ35кВ = 1110000 тенге - себестоимость одного вакуумного выключателя;

Рн = 0,16(СЭВ +)= 0,16()= 5407680 тенге - накладные расходы на транспортировку ,погрузку, упаковку и пр. (16% от общей стоимости выключателей);

Рм = 0,4(СЭВ +) = 0,4 () = 13519200 тенге - расходы на монтаж выключателей , равные 40% от их общей стоимости.

· Затраты на обслуживание нового оборудования после его установки снижаются за счёт уменьшения количества текущих и капитальных ремонтов , так как согласно заводской инструкции капитальной ремонт производиться после 12 лет эксплуатации:

тенге

в результате модернизации количества оборудования, условно принятое для одного присоединения снизиться до n= 480 у. ед., за счёт снятия с подстанции отделителей и короткозамыкателей;

Удельные затраты на 1у.ед. при новом оборудовании составляют 60 % от Jc:

тенге

· Экономическая эффективность составит:

где Ид - использование демонтированного оборудования для ремонтных нужд других подстанций ( с амортизацией).

Отделитель - 3 комплекта: стоимость Сод= 3?60 000 = 180 000 тенге;

Фундаменты и закладные детали под отделители и короткозамыкатели согласно НД-2000: Сф=9000 тенге/м3?3м3= 27 000 тенге ( по 0,5 м3 на каждый отделитель и короткозамыкатель).

тенге

Тогда:

тенге

Окупаемость нового электрооборудования:

года

Заключение

В представленном дипломном проекте произвели модернизацию существующей подстанций 110/35/10кВ Чингирлау.

Произвели выбор необходимого оборудования электрической части подстанций.

Рассмотрели специальные разделы, касающиеся охраны труда, охраны окружающей среды, экономические обоснования, вопросы релейной защиты и противоаварийной автоматики. Рассмотрели, кроме того, специальный вопрос, посвященный разработке автоматического включения резервного питания. При модернизации существующей подстанций 110/35/10кВ Чингирлау морально устаревшие оборудование и аппаратура были заменены более современными их аналогами.

В целом, работа по своему содержанию, удовлетворяет объем поставленных задач по умению самостоятельно и технически грамотно решать поставленные инженерно-технические задачи с учетом требований ПУЭ и ПТЭ, пользованию технической и справочной литературой, современной вычислительной техникой; развитию навыков проведения самостоятельной работы и овладению методикой расчетных исследований при решении разрабатываемых в дипломном проекте задач и вопросов; систематизации, закреплении и расширении теоретических и практических знаний по специальности.

резервный ток подстанция нагрузка

Список используемой литературы

1. Шабад, М.А. Расчеты РЗ и А распределительных сетей: Монография / М.А. Шабад. - СПб. : ПЭИпк, 2003.

2. Овчинников, В.В. Защита электрических сетей 0,4-35кВ. /В.В. Овчинников. - М. : Издательство редакции журнала Энергетик, 2002.

3. Басс, Э.И. Релейная защита электроэнергетических систем / Э.И. Басс, В.Г. Дорогунцев; под ред. А.Ф. Дьякова. - М. : Издательство МЭИ, 2002.

4. Чернобровов, Н.В. Релейная защита энергетических систем: учебное пособие для техникумов / Н.В. Чернобровов, В.А. Семенов. - М. : Энергоатомиздат, 1998.

5. Васильев, А.А. Электрическая часть станций и подстанций /А.А. Васильев. М. : Энергоатомиздат, 1990.

6. Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций /Б.Н. Неклепаев. - М. : Энергоатомиздат, 1986.

7. Электротехнический справочник / под ред. В.Р. Герасимова. - М. : Энергоатомиздат, 1985. - 1т.

8. Алиев, И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию / И.И. Алиев. - М. : Высшая школа, 2000.

9. Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирование: учеб. пособ. / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. - М. : Энергоатомиздат,1989.

10. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей - : Обязательны для всех потребителей электроэнергии независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. - 4-е изд. - СПб. : Изд-во Деан, 2000.

11. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. - М. ИНФРА - М, 2006.

12. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. 5-е изд. - Ростов н /Д. : Феникс, 2006.

13. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. -6-й выпуск. - Новосибирск: Сиб. универ. изд-во, 2007.

14. Правила устройства электроустановок. -6-е изд., доп. и испр. - М. : Госэнергонадзор, 2000.

15. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация / Т. В. Анчарова [и др.]; под ред.

А.А. Федорова, Г.В. Сербиновского. - 2-ое изд., перераб. и доп. - М. : Энергоиздат, 1981.

16. Справочник по проектированию электроснабжения / под ред. Ю.Г. Барыбина [и др.]. - М. : Энергоатомиздат, 1990.

17. Справочник по проектированию электроснабжения /под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера. -3-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергия, 1980.

18. Конюхова, Е.А. Электроснабжение объектов / Е.А. Конюхова. - М. : Издательство Мастерство, 2002.

19. Кудрин, Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий /Б.И. Кудрин. - М. : Энергоатомиздат, 1995.

20. Болотов, А.В. Электротехнологические установки / А. В.Болотов, Г.А. Шепель. - М. : Высшая школа, 1988.

21. Веников, В.А. Введение в специальность / В.А.Веников, Е.В. Путятин. - М. : Высшая школа. Электроэнергетика, 1988.

22. Идельчик, В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов / В.И. Идельчик. - М. : Энергоатомиздат, 1989.

Размещено на Allbest.ur