Проектирование ПС напряжением 35/10 кВ и электрической сети 10 кВ

Ом (6.1)

Определяем сопротивления трансформатора с РПН, приведённые к регулируемой стороне ВН, Ом.

(6.2)

(6.3)

где S_н._mp - номинальная мощность трансформатора, МВА;

U_ср.вн = 37кВ - среднее напряжение на стороне ВН.

U_{min вн} и U_{max вн} определяем по выражениям, кВ:

U_{min вн} = U_{сp. вн} • (1 - ДU_*РПН) = 37• (1-0,09) = 33,67 кВ, (6.4)

U_{max вн} = U_{ср вн} •(1 + ДU_*РПН) = 37• (1+0,09) = 40,33 кВ, (6.5)

где ДU_*РПН - половина полного диапазона регулирования на стороне ВН трансформатора, о. е.

Ом

Ом

Найдем токи трёхфазные КЗ, протекающие через защищаемый трансформатор в расчетных режимах, при внешнем трехфазном КЗ:

; (6.6)

(6.7)

кА

кА

; (6.8)

(6.9)

кА

кА

6.2 Продольная дифференциальная защита с реле типа ДЗТ-11

Для защиты от повреждений на выводах, а также от внутренних повреждений должны быть предусмотрены:

- продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени на трансформаторах мощностью 6,3 МВ·А и более;

- токовая отсечка без выдержки времени, устанавливаемая со стороны питания и охватывающая часть обмотки трансформатора, если не предусматривается дифференциальная защита.

Указанные защиты должны действовать на отключение всех выключателей трансформатора.

Расчёт первичных токов

Определяем первичные токи для всех обмоток защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности, А:

 (6.10)

А,

А.

Выбор типов и коэффициентов трансформации трансформаторов тока

Выбираем типы трансформаторов тока, их коэффициенты трансформации и схемы соединений для всех сторон защищаемого трансформатора. Коэффициенты трансформации целесообразно выбирать такими, чтобы вторичные токи в плечах защиты не превышали 5 А.

Так как трансформатор имеет схему и группу соединения обмоток Y/Д - 11 то для выравнивания фаз вторичных токов со стороны Y силового трансформатора ТА соединяем в Д (К_{СХ ВН} = К_{СХ Д} = ), а со стороны Д силового трансформатора ТА соединяются в Y (К_{СХ НН} = К_{СХ Y} = 1).

п_расч=, (6.11)

где I_форс - ток на НВ и НН в форсировочном режиме работы трансформатора, когда один из трансформаторов выведен из рабочего состояния, а второй работает с допустимой перегрузкой 40%, определяется по выражению:

I_форс = • 1,4; (6.12)

К_СХ = - коэффициент схемы;

I_{вт ном} = 5А - номинальный ток вторичной обмотки трансформатора.

I_{форс ВН} = • 1,4 = 103,923 • 1,4 = 145,492 А

I_{форс НН} = • 1,4 = 363,731 • 1,4 = 509,223 А.

п_{ВН расч}= = = 50,4 ? 50

п_{НН расч}= = = 101,845 ? 102

По справочным данным таблицы 5.9 [4] выбираем измерительные трансформаторы тока по ближайшему большему стандартному значению коэффициента трансформации n_расч.:

на стороне ВН ТОЛ-35-У2 с коэффициентом трансформации

на стороне НН ТЛК-10-У3 с коэффициентом трансформации .

Расчёт вторичных токов

Определяем вторичные токи в плечах защиты в номинальном режиме, А:

I_{вт ном} = (6.13)

I_{вт ном (ВН)} = А,

I_{вт ном (НН)} = А.

Выбираем основную сторону защиты трансформаторов. За основную принимаем сторону, которой соответствует наибольший из вторичных токов в плечах защиты - ВН.

Рекомендуется выбирать коэффициент трансформации так, что бы основной получалось сторона ВН, так как на ней находится РПН и все токи изначально приведены к ВН.

Расчёт токов срабатывания защиты

Определим ток срабатывания защиты от бросков тока намагничивания:

I_СЗ = К_отс • I_{Н ВН}, (6.14)

где К_ОТС = 1,5 - коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагничивания.

I_СЗ = 1,5 · 103,923 = 155,885 А

Определяем ток срабатывания реле:

(6.15)

= 4,5 А.

Расчёт числа витков дифференциальных уравнительных обмоток реле ДЗТ-11

Определяем число витков обмотки реле для основной стороны:

W_{осн расч} = , (6.16)

где F_cp = 100 А - магнитодвижущая сила срабатывания реле.

W_{осн расч} = = 22,22

Принимаем ближайшее меньшее целое число W_осн = 22 вит.

W_{неосн pacч} = (6.17)

W_{неосн pacч} = =29,037

Принимаем ближайшее целое число W_неосн = 29 вит.

Определяем расчётный ток небаланса

I_{нб.расч} представлен в виде суммы, кА:

I_{нб расч} = I'_{нб расч} + I"_{нб расч} + I» '_{нб расч}, (6.18)

где I'_{нб расч} - составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью трансформатора тока, определяется по формуле, кА:

I'_{нб расч} = К_а • К_одн • е •I_К.max, (6.19)

где К_а = 1 - коэффициент, учитывающий влияние на быстродействующие защиты переходных процессов при КЗ, которые сопровождаются прохождением апериодических составляющих в токе КЗ;

К_одн = 1 - коэффициент однотипности ТА;

е = 0,1 - погрешность ТА;

I_К.max = 4,084 кА - периодическая составляющая тока, проходящего через трансформатор при расчётном внешнем КЗ, приведённого к основной стороне.

I"_{нб расч} - составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора, определяется по формуле, кА:

I"_{нб расч} = ДU_* • I_К.max, (6.20)

где ДU_* - половина регулировочного диапазона устройства РПН в о.е.

I' «_{нб расч} - составляющая тока небаланса, обусловленная неточностью установки на реле расчетных чисел витков для неосновной стороны, определяется по формуле, кА;

I» '_{нб расч} = , (6.21)

где W_расч - расчётное число витков обмотки насыщающегоя трансформатора тока (НТТ) реле неосновной стороны;

W_Ф - фактическое (целое) число витков обмотки НТТ неосновной стороны;

I'_{нб расч} = 1 • 1 • 0,1 •4,084 = 0,4084 кА;

I"_{нб расч} = 0,09 · 4,084 = 0,368 кА;

I» '_{нб расч} = кА

I_{нб расч} = 0,4084+0,368+0,005 = 0,781 кА

Определяем число витков тормозной обмотки реле

Число витков тормозной обмотки W_торм выбираем таким образом, чтобы торможение обеспечивало отстройку от любых токов небаланса:

W_торм = , (6.22)

где _раб. - число витков рабочей обмотки НТТ реле на стороне, к которой присоединена тормозная обмотка. При этом учитывают принятое число витков, если рассматриваемая сторона является основной _осн, и расчетное число витков, если - неосновной _расч;

I_{нб.расч} и I_торм - первичный ток небаланса и первичный тормозной ток при внешнем КЗ, приведенные к одной ступени напряжения;

I_торм = I_к.макс;

К_отс = 1,5 - коэффициент отстройки;

tg = 0,8 - тангенс угла наклона к оси абсцисс касательной, проведенной из начала координат к характеристике срабатывания реле (тормозной), соответствующей минимальному торможению (кривая 2 на рис. 7.1).

W_торм = = 10,398

Принимаем ближайшее целое число W_торм = 10 вит



Рисунок 6.1. Тормозные характеристики реле ДЗТ-11

Тормозные характеристики реле ДЗТ-11 построены при нормальной затяжке противодействующей пружины для таких углов между рабочим (I_раб) и тормозным (I_торм) токами в реле, при которых обеспечивается максимальное (кривая 1) и минимальное (кривая 2) торможение. Область, расположенная ниже характеристики 2, является областью надежного несрабатывания реле; область, расположенная выше характеристики 1, - областью надежного срабатывания. При этом для обеспечения чувствительности защиты точка, соответствующая расчетным случаям КЗ в зоне действия защиты и определяемая величинами F_раб и F_торм должна находится не менее чем на 10% своих координат выше характеристики 1.

Проверка чувствительности защиты

Чувствительность проверяется при минимальном токе КЗ в зоне чувствительности.

К_ч = , (6.23)

где - ток тдвухфазного КЗ, протекающий через защищаемый трансформатор, определяется по выражению:

 кА (6.24)

К_ч = =4,111 > 2

Защита чувствительна, т.к. коэффициент чувствительности больше 2, что соответствует требованиям ПУЭ.

6.3 Защита от токов, обусловленных внешними короткими замыканиями

Максимальная токовая защита

МТЗ двухобмоточного трансформатора обеспечивает отключение только той обмотки, которая непосредственно питает место повреждения. Применение блокировки по напряжению позволяет применять коэффициенты самозапуска (равный единице), т.к. отстройка от перегрузочных режимов работы, обеспечивается пусковым органом напряжения.

Ток срабатывания защиты:

, (6.25)

г

де К_н = 1,2 - коэффициент надёжности, принимаемый при реле РТ - 40;

К_в = 0,85 - коэффициент возврата;

I_раб.max - значение максимального рабочего тока в месте установки защиты.

= 145,492 А (6.26)

А

Проверка чувствительности защиты:

(6.27)

Коэффициент чувствительности для МТЗ должен быть не менее 1,5 в основной зоне и не менее 1,2 в зоне резервирования.

6,058 > 1,5;

3,6 > 1,2.

Условия проверки выполняются, защита чувствительна.

Произведём расчёт уставок срабатывания реле для сторон.

, (6.28)

где К_1,2 - коэффициенты трансформации трансформаторов тока.

На стороне ВН:

А

На стороне НН:

А

Выбираем реле типа РТ - 40/6 с параллельным соединением катушек и током уставки в пределах 0,26А.

МТЗ с комбинированным пусковым органом напряжения

На стороне 10 кВ:

Тип ТН: НАМИ - 10 - УХЛ2; U_ном.нн=1000 кВ; U_нн=100В.

Напряжение срабатывания реле напряжения (РН) для стороны НН:

Напряжение срабатывания минимального реле напряжения, включенного на междуфазное напряжение, определяется по выражению:

, (6.29)

где - междуфазное напряжение в условиях самозапуска после отключения внешнего короткого замыкания.

(6.30)

кВ

Напряжение срабатывания фильтр - реле обратной последовательности определяется исходя из минимальной уставки устройтва:

кВ (6.31)

Уставки срабатывания РН на стороне НН:

(6.32)

где К_U - коэффициент трансформации ТН

(6.33)



В

Определим коэффициенты чувствительности устройства фильтра - реле:

(6.34)

Коэффициент чувствительности для фильтр - реле должен быть не менее 1,2.

8,333 > 1,5;

Условия проверки выполняются, защита чувствительна.

Определим выдержку времени МТЗ со стороны ВН:

сек (6.35)

где t_МТЗ.нн = 1,1 сек - выдержка времени МТЗ ввода низшего напряжения.

t - ступень выдержки времени, равна 0,4 сек.

Выбираем реле времени ЭВ - 227.

Защита от токов в обмотках, обусловленных перегрузкой

Защита от перегрузки реагирует на перегрузку трансформатора по току сверх номинального. Устанавливается на стороне 35кВ.

Определим ток срабатывания защиты от перегрузки:

, (6.36)

где К_отс - принимается равным 1,05;

К_в = 0,85 - коэффициент возврата (для РТ - 40).

А

Найдем вторичный ток срабатывания реле:

, (6.37)

где к_сх - коэффициент схемы, равен .

А

Выбираем токовое реле РТ - 40/6 с параллельным соединением катушек. Защита действует на сигнал с выдержкой времени, реле времени ЭВ - 237.

6.4 Газовая защита

Газовая защита является очень чувствительной и весьма часто позволяет обнаружить повреждение в трансформаторе в самой начальной стадии. При серьезных повреждениях трансформатора газовая защита действует достаточно быстро 0,1-0,2 с (при скорости потока масла не менее чем на 25% выше уставки). Благодаря этим достоинствам газовая защита обязательно устанавливается на всех трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более, а также на всех внутрицеховых понижающих трансформаторах, начиная с мощности 630 кВА.

Действие ГЗ основано на том, что всякие, даже незначительные повреждения, а также повышение нагрева внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Поэтому защита выполняется так, чтобы при незначительном газообразовании ГЗ действует на предупредительный сигнал, а при бурном газообразовании или при сильном понижении уровня масла (например, при повреждении бака или утечке масла) ГЗ даёт команду на отключение трансформатора. Бурным газообразованием обычно сопровождается КЗ внутри бака трансформатора.

ГЗ является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов и автотрансформаторов от внутренних повреждений. Она реагирует на такие опасные повреждения как замыкания между витками обмоток, на которые не реагируют другие виды защит из-за недостаточной величины тока при этом повреждении.

ГЗ осуществляется с помощью специальных газовых реле, которые подразделяются на поплавковые, лопастные и чашечные. Газовое реле представляет собой металлический кожух, врезанный в маслопровод между баком трансформатора и расширителем. Реле заполнено маслом. Кожух имеет смотровое стекло со шкалой, с помощью которой определяется объем скопившегося в реле газа. На крышке газового реле имеется краник для выпуска воздуха и взятия пробы газа для его анализа, а также расположены контакты для подключения кабеля.

У поплавковых реле внутри кожуха укреплены на шарнирах два поплавка, представляющие собой полые металлические цилиндры. На поплавках укреплены ртутные контакты, соединенные гибкими проводами с выводными зажимами на крышке реле. Ртутный контакт представляет собой стеклянную колбочку с впаянными в ее вертикальную часть двумя контактами. Колбочки содержат небольшое количество ртути, которая в определенном положении колбочки замыкает между собой контакты, чем создается цепь через реле.



Рис. 3 Поплавковое газовое реле

При скорости движении потоков газа и масла порядка 0,5 м/с нижний поплавок, находящийся на пути потока опрокидывается и происходит замыкание его ртутных контактов в цепи отключения. Благодаря тому, что при КЗ в трансформаторе сразу возникает бурное газообразование, ГЗ производит отключение с небольшим временем 0,1-0, Зс. Отключающий элемент работает также при большом понижении уровня масла в корпусе реле. ПГ-22 - поплавковое реле.

У лопастных реле сигнальный элемент выполнен также, как у поплавковых, а отключающий состоит из поплавка и поворотной лопасти, механически связанных с общим ртутным контактом, действующем на отключение.

Рис. 4. Лопастное реле

У чашечных реле вместо поплавков используется открытые металлические чашки и вместо ртутных контактов обычно открытые контакты, работающие непосредственно в масле.



Нормально, когда корпус реле полностью заполнен маслом, при этом верхняя и нижняя чашки тоже заполнены маслом и удерживаются в исходном состоянии пружинами.

7. Экономико-организационная часть

7.1 Расчёт и построение сетевого графика по проектированию и монтажу подстанции

При помощи сетевого графика устанавливается взаимосвязь и последовательность всех технологических операций по созданию нового объекта, включая поступление проектной документации, поставок материала и оборудования для подстанции.

График состоит из элементов - работ и событий.

События не имеют продолжительности во времени. По роли в сетевом графике различают исходное (начальное) событие - оно отмечает условие начала разработки, ему не предшествует ни одна работа рассматриваемого комплекса; завершающее (конечное), после которого не производится ни одна работа, входящая в рассматриваемый комплекс, оно отмечает факт достижения конечной цели; промежуточные события, фиксирующие окончание предшествующих и начало последующих работ.

События изображаются кружком и получают в графике номер.

Исходное событие имеет нулевой номер, а все последующие события нумеруются в возрастающем порядке по мере перехода от предшествующих событий к последующим.

Работы - это отдельные процессы комплекса, выполнение которых связано с затратами времени, труда, ресурсов. Работа в сетевом графике изображается стрелкой.

Каждая работа имеет одно начальное и одно конечное событие.

Расчет сети по времени заключается в определении следующих данных: ожидаемого срока окончания всего комплекса работ, наиболее ранних возможных и наиболее поздних допустимых сроков начала и окончания работ, резервов времени.

Перечень работ по проектированию подстанции представлен в таблице 8.1.

В таблицах и расчётах приняты следующие обозначения:

- t_i-j - продолжительность работы;

- i - рассматриваемое событие;

- j - последующее событие;

- Р.О. - раннее окончание работы;

- П.О. - позднее окончание работы;

- Р.Н. - раннее начало работы;

- П.Н - позднее начало работы.

Таблица 7.1. Перечень работ по проектированию подстанции

	Наименование работ по сооружению подстанций	Код работ	ti-j, мес.
1	Составление проектного задания	0- 1	1
2	Выбор и согласование площадки	1 - 2	2
3	Проектирование подстанции - 1 этап	1 - 3	2
4	Проектирование систем контроля и управления - 1 этап	1 - 11	1
5	Оформление заказов и получение контрольно- измерительной аппаратуры и информатики	1 - 12	1
6	Оформление заказов на трансформаторы	1 - 13	1
7	Оформление заказов на высоковольтные выключатели	1 - 14	1
8	Проведение изыскательных работ	2-3	1,5
9	Проектирование подстанции - 2 этап	3-4	3
10	Подготовка документов проекта на сооружение подстанции	3-5	0,5
11	Оформление заказов и получение материалов для строительства здания подстанции	3-7	3
12	Оформление заказов и получение материалов для	3 - 8	1
	строительства помещений в/в выключателей
13	Оформление заказа на строительные материалы на сооружение подстанции	4-9	1
14	Согласование проекта сооружения подстанции		5-6	0,5
15	Утверждение проекта сооружения подстанции		6-7	3
16	Сооружение фундамента здания подстанции		7 - 10	1
17	Сооружение здания в/в выключателей		8 - 15	2
18	Получение стройматериалов		9 - 10	2
19	Строительство подстанции и начало монтажа оборудования	10 - 15	2,5
20	Проектирование систем контроля и управления - 2 этап	11-15	1
21	Оформление заказов и получение контрольно- измерительной аппаратуры и автоматики - 2 этап	12-15	2
22	Получение трансформатора		13-15	4
23	Получение высоковольтных выключателя		14-15	2
24	Установка контрольно-измерительной аппаратуры и автоматики	15-16	2
25	Завершение монтажа оборудования подстанции	16-17	2
26	Приемка подстанции комиссией и проведение испытаний	17-18	0,5

1) Рассчитывается продолжительность выполнения конечного события по возможным вариантам путей выполнения работ, результаты расчета сведены в таблицу 7.2.

Таблица 7.2. Возможные пути и продолжительность выполнения конечного события

Путь	Продолжительность, мес.
0-1-2-3-4-9-10-15-16-17-18	17,5
0-1-2-3-5-6-7-10-15-16-17-18	16,5
0-1-2-3-7-10-15-16-17-18	15,5
0-1-2-3-8-15-16-17-18	12
0-1-3-4-9-10-15-16-17-18	16
0-1-3-5-6-7-10-15-16-17-18	15
0-1-3-7-10-15-16-17-18	14
0-1-3-8-15-16-17-18	10,5
0-1-11-15-16-17-18	7,5
0-1-12-15-16-17-18	8,5
0-1-13-15-16-17-18	10,5
0-1-14-15-16-17-18	8,5

Самым продолжительным является первый вариант. Критическое время Т_кр = 17,5 месяцев.

2) Производится расчет параметров критического пути:

- - ранний срок свершения события;

- - поздний срок свершения события;

- R = или R =- резерв;

- - раннее начало работ (максимальный путь от 0 до начала этого события);

- . - раннее окончание работ;

- - позднее начало работ (разница между Т_кр и максимальным путем от конечного события до события, предшествующего данной работе);

- - позднее окончание работ.

Результаты расчета сведены в таблицу 8.3.

Таблица 7.3. Параметры работ

Код работ						R
0-1	1	0	1	0	1	0
1-2	2	1	3	1	3	0
1-3	2	1	3	2,5	4,5	1,5
1-11	1	1	2	11	12	10
1-12	1	1	2	10	11	9
1-13	1	1	2	8	9	7
1-14	1	1	2	10	11	9
2-3	1,5	3	4,5	3	4,5	0
3-4	3	4,5	7,5	4,5	7,5	0
3-5	0,5	4,5	5	5,5	6	1
3-7	3	4,5	7,5	6,5	9,5	2
3-8	1	4,5	5,5	10	11	5,5
4-9	1	7,5	8,5	7,5	8,5	0
5-6	0,5	5	5,5	6	6,5	1
6-7	3	5,5	8,5	6,5	9,5	1
7-10	1	7,5	8,5	9,5	10,5	2
8-15	2	5,5	7,5	11	13	5,5
9-10	2	8,5	10,5	8,5	10,5	0
10-15	2,5	10,5	13	10,5	13	0
11-15	1	2	3	12	13	10
12-15	2	2	4	11	13	9
13-15	4	2	6	9	13	7
14-15	2	2	4	11	13	9
15-16	2	13	15	13	15	0
16-17	2	15	17	15	17	0
17-18	0,5	17	17,5	17	17,5	0

3) По данным таблицы 8.3 строится сетевой график, где в четырех секторах сетевой модели (рис 8.1) занесены параметры событий:

Рис. 7.1. Сетевая модель

А - ранний срок совершения работы;

Б - номер события;

В - поздний рок совершения события;

Г - номер предшествующего события по наибольшему пути.

7.2 Расчет технико-экономических показателей подстанции

Ремонт и эксплуатация оборудования ПС должна отвечать Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей. В соответствии с этими правилами предусмотрены осмотры, техническое обслуживание, текущие и капитальные ремонты. Дежурный и ремонтный персонал по техобслуживанию силовых трансформаторов и аппаратуры распределительных устройств должны иметь квалификационную группу не ниже четвертой.

Баланс рабочего времени

Таблица 7.4. Баланс рабочего времени

№№	Наименование статьи	Значение	Примечание
		Дни	Часы
11.	Календарный фонд рабочего времени	365	8760	Текущий год
22.	Нерабочие дни, всего в том числе: праздничные выходные	116	2784 288 2496	2010
		12
		104
3.	Номинальный фонд рабочего времени	249	5976
44.	Неиспользованное время - всего - основного и дополнительного отпуска - отпуск учащихся - невыходные по болезни	63,4	1521,6	Принимается по факту 0,5% от п. 3 3% от п. 3 0,5% от п. 3 0,5% от п. 3
		52 1,3 7,5	1248 31,2 180
	-невыходные в связи с выполнением государственных и общественных обязанностей	1,3	31,2
	- внутримесячные потери	1,3	31,2
5.	Средняя продолжительность рабочего времени	1	8
6.	Действительный фонд рабочего времени	185,6	1484,8	п. 3 - п. 4
7.	Коэффициент использования рабочего времени	0,75		п. 6 / п. 3

Расчет численности эксплуатационного и ремонтного персонала

Для определения численности эксплуатационного и ремонтного персонала необходимо рассчитать суммарную величину единиц ремонтной сложности (ЕРС) по электрохозяйству подстанции, а также суммарную трудоемкость по текущему и среднему ремонту объектов электрохозяйства подстанции (принимается по нормативам).

Количество эксплуатационного персонала, занятого обслуживанием электротехнического оборудования определяется из выражения, чел.:

, (7.1)

где У ЕРС - суммарные единицы ремонтной сложности принимаем равными 1550;

К = 800 - норма обслуживания в ЕРС на 1 рабочего.

? 2 человека.

Явочная численность эксплуатационного персонала, чел.:

= · n_СМ, (7.2)

где n_СМ = 3 - число смен

= 2 • 3 = 6 человек

Списочная численность эксплуатационного персонала, чел.:

человек, (7.3)

где К_И - коэффициент использования рабочего времени, принимаем согласно табл. 8.4.

Требуемое количество рабочих для проведения текущих ремонтов, чел.:

, (7.4)

где трудоёмкость принимается равной 3800 чел.·ч

Ф_d - действительный фонд рабочего времени, принимаем согласно таблицы 8.1.

К_ВН = 1,1 - коэффициент выполнения нормы, планируемый для данной категории рабочих на подстанции.

? 2 человека

Расчет годового фонда заработной платы

Рассчитывается основная и дополнительная заработная плата рабочих, занятых текущим ремонтом и обслуживанием электротехнического оборудования, а также заработная плата инженерно-технических работников, руб.:

И_ЗП = И_О + И_Д +И_ИТР, (7.5)

где И_О - основная зарплата эксплуатационного и ремонтного персонала, руб.;

И_Д - дополнительная зарплата эксплуатационного и ремонтного персонала, руб.;

И_ИТР - суммарная зарплата инженерно-технических работников, руб.

Основная зарплата для эксплуатационников определяется по формуле, руб.:

И^О_{ЗП Э} = Фd • • З_{i Э,} (7.6)

где З_{i Э} = 47 руб./час - тарифная ставка для эксплуатационного состава.

И^О_{ЗП Э} = 1 484,8 · 8 · 47 = 558,285 тыс. руб.

Основная зарплата для ремонтников определяется по формуле, руб.:

И^О_{ЗП Р} = УТ • З_i, (7.7)

где З_{i Р} = 45 руб./час - тарифная ставка для ремонтного состава;

УТ - суммарная трудоемкость.

И^О_{ЗП Р} = 3 800 ·73 = 171 тыс. руб.

Дополнительная зарплата, руб.:

И_Д ^{ЭКС РЕМ} = в · И_О ^{ЭКС РЕМ}, (7.8)

в= К_Т + К_НАД + К_ПР + К_В, (7.9)

где К_Т = 0,8 - территориальный коэффициент, для районов, приравненных к крайнему северу;

К_НАД = 0,8 - коэффициент надбавки;

К_ПР = 05 - премия;

К_В = 0,1 - вознаграждение за выслугу лет.

в= 0,8 + 0,8 + 0,5 + 0,1 = 2,2,

И_Д ^{ЭКС РЕМ} = 2,2 · 729,285 = 1 604,427 тыс. руб.

Общий годовой фонд ЗП рабочих, руб.:

И_{ЗП Р} ^РАБУ = И^О_{ЗП Э} + И^О_{ЗП Р} + И_Д ^{ЭКС РЕМ} (7.10)

И_{ЗП Р} ^РАБУ = 558,285 + 171 + 1 604,427 = 2 333,712 тыс. руб.

Годовой полный фонд ЗП ИТР определяется по формуле, руб.:

И_{ЗП Р} ^{РАБ ИТР} = 12 • УR_i ^ИТР • Q_i ^К • 1,1 • (1 + К_Т + К_НАД + К_ПР + К_В) (7.11)

где R_i ^ИТР - количество работников инженерно - технических работников на подстанции;

Q_i ^К - примерный должностной оклад ИТР, руб. в месяц, (оклад начальника ПС ? 17500 руб.; оклад мастера ? 9500 руб.)

И_{ЗП Р} ^{РАБ ИТР} = 12 • 2 • (17 500 + 9 500) • 1,1 • (1 + 2,2) = 2 280 960 руб.

Отчисления на социальные нужды

Отчисления на социальные нужды определяется по установленным нормам по отношению к ЗП.

И_С.Н. = И_ЗП • б _{ЕСН (}7.12)

где, б _ЕСН = 0,26 - единый социальный налог.

И_С.Н. = (2 333 712 + 2 280 960) · 0,26=1 199 814,72 руб.

Амортизационные отчисления

Амортизационные отчисления рассчитываются по установленным нормам в% от стоимости электротехнического оборудования.

И_А = УКi • Н_РЕН, (7.13)

где Н_РЕН = 3,5% - нормы отчислений от капитальных вложений на полное восстановление (реновацию);

УКi - капитальные затраты электротехнического оборудования табл. 8.5.

Определение капитальных вложений в подстанцию производится суммированием всех составляющих затрат.

Таблица 7.5. Расчёт затрат на строительство ПС

Составляющие затрат	Стоимость объекта, млн. руб.	Зональный повышающий коэффициент	Величина затрат, млн. руб.
Базисный показатель стоимости ПС 35/10 кВ (2х6,3)*	14,0	1,7	23,8
Стоимость дополнительной ячейки	0,2		0,34
Противоаварийная автоматика	1,57		2,669
Итого			26,809
Стоимость строительства ПС с учётом прочих затрат (17,5%)	26,809	1,175	31,5
Стоимость постоянного отвода земельного участка	2,5х103х7 0,5 х103х7	-	0,0175 0,0035
Итого			31,521
С учётом индекса цен по капитальным вложениям (3,048)			96,076

Примечания: * - количество и мощность трансформаторов, шт. х МВ·А;

Стоимость ячейки выключателя включает:

оборудование (60%);

релейная защита, кабели, панели ОПУ (22%);

ошиновка, порталы, строительные и монтажные работы (18%).

И_А = УКi • Н_РЕН = 96,076 · 3,5 = 3 362,66 тыс. руб.

Отчисления в ремонтный фонд

Отчисления на капитальный ремонт рассчитываются в % от стоимости электрооборудования

И_РЕМ = У Кi • Н_РЕМ., (7.14)

где Н_РЕМ = 2,9% - нормы отчислений от капитальных вложений на капитальный ремонт.

И_РЕМ = 96,076 · 2,9 = 2 786,204 тыс. руб.

Стоимость материалов

Величина затрат на материалы, расходуемые при текущем ремонте и обслуживание электротехнического оборудования, определяется в% к основной зарплате по ремонту и обслуживанию оборудования.

И_М = б_М • И_О (7.15)

И_О = И^О_{ЗП Э}+ И^О_{ЗП Р} (7.16)

где б_М = 0,6 - доля затрат на материалы от основной ЗП рабочих по ремонту и обслуживанию электрооборудования.

И_О = 558,285 + 171 = 729,285 тыс. руб.

И_М = 0,6 · 729,285 = 437,571 тыс. руб.

Прочие затраты

Величина прочих затрат определяется по выражению:

И_ПР = б_ПР • (И_О + И_А + И_М), (7.17)

где б_ПР = 0,25 - доля затрат от суммарных затрат на основную ЗП, амортизационные отчисления, отчисления на материалы.

И_ПР = 0,25·(729,285 + 3 362,66 + 437,571) = 1139,379 тыс. руб.

Результаты расчётов сведём в таблицу 8.6.

Таблица 7.6. Структура эксплуатационных расходов подстанции

Наименование	Иi, тыс. руб.	Доля затрат, %
Заработная плата	2333,712	20,73
Отчисления на социальные нужды	1199,815	10,65
Амортизационные отчисления	3362,66	29,86
Отчисления в ремонтный фонд	2786,204	24,75
Стоимость материалов	437,571	3,89
Прочие затраты	1139,379	10,12
Итого	11259,341	100

8. Специальная часть. Системы оперативного тока

Питание оперативных цепей управления, защиты, автоматики и сигнализации, а также приводов коммутационных аппаратов главных цепей (выключателей, отделителей, короткозамыкателей, разъединителей с дистанционным управлением) осуществляется от специальных источников оперативного тока. Совокупность источников питания, кабельных линий, шинок питания, переключающих устройств и других элементов оперативных цепей составляет систему оперативного тока данной электроустановки.

К системам оперативного тока предъявляются требования высокой надежности при КЗ и других ненормальных режимах в главных цепях.

Для систем оперативного тока на подстанциях применяется следующая терминология:

постоянный оперативный ток - система питания оперативных цепей, при которой в качестве источника питания используется аккумуляторная батарея;

переменный оперативный ток - система питания оперативных цепей, при которой в качестве основных источников питания используются измерительные трансформаторы тока и напряжения, трансформаторы собственных нужд. В качестве дополнительных источников питания импульсного действия используются предварительно заряженные конденсаторы;

выпрямленный оперативный ток - система питания оперативных цепей переменным током, в которой переменный ток преобразуется в постоянный (выпрямленный) с помощью блоков питания и выпрямительных силовых устройств. В качестве дополнительных источников питания импульсного действия могут использоваться предварительно заряженные конденсаторы;

смешанная система оперативного тока - система питания оперативных цепей, при которой используются разные системы оперативного тока (постоянный и выпрямленный, переменный и выпрямленный).

В системах оперативного тока различают:

зависимое питание, когда работа системы питания оперативных цепей зависит от режима работы данной электроустановки (подстанции);

независимое питание, когда работа системы питания оперативных цепей не зависит от режима работы данной электроустановки.

К независимым системам относится, например, постоянный оперативный ток.

8.1 Постоянный оперативный ток

Постоянный оперативный ток должен применяться:

на всех подстанциях напряжением 330-750 кВ;

на подстанциях напряжением 110-220 кВ с распределительными устройствами этих напряжений со сборными шинами;

на подстанциях напряжением 110-220 кВ с воздушными выключателями независимо от схемы распределительных устройств этих напряжений;

на подстанциях напряжением 110-220 кВ с числом масляных выключателей с электромагнитными приводами более двух, а при пружинных или пневматических приводах - более трех.

В качестве источника постоянного оперативного тока для подстанций используются аккумуляторные батареи на напряжении, как правило, 220 В, без элементного коммутатора, работающие в режиме постоянного подзаряда.

В качестве источников постоянного оперативного тока применяются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи:

а) из отдельных аккумуляторов (элементов) типа СК - в открытых сосудах, отличающихся усиленными соединительными пластинами;

б) из отдельных аккумуляторов (элементов) типа СН - в герметически закрытых сосудах с намазными пластинами:

в) комплектные аккумуляторные батареи серии ШУОТ-24-03 (шкаф управления оперативного тока), собранные из аккумуляторов типа АБН.

Номинальное напряжение аккумулятора равно 2 В. Номинальная емкость аккумулятора - это наименьшее значение емкости, соответствующее 10-часовому режиму разряда.

В качестве зарядно-подзарядных устройств для аккумуляторных батарей типа СК и СН применяются выпрямительные агрегаты типа ВАЗП -380/260 с автоматической стабилизацией напряжения. Агрегаты обеспечивают постоянный подзаряд аккумуляторных батарей до номера 20 включительно, их дозаряд напряжением 2,3 В на элемент, первичный формовочный заряд после монтажа или капитального ремонта, питание длительной нагрузки постоянного тока в размере, обычно встречающемся на подстанциях.

На подстанциях с постоянным оперативным током устанавливается, как правило, одна аккумуляторная батарея 220 В, схема включения которой приведена на рис. 3.1.

Батарея нормально работает в режиме постоянного подзаряда без элементного коммутатора, при стабильном напряжении 2,15 В на элемент, без периодических уравнительных перезарядов и тренировочных разрядов.

Щит постоянного тока имеет главные (силовые) шины EY и шины управления ЕС.

Для аккумуляторной батареи из 108 элементов шины EY состоят из шин «+» и «-», при большем числе элементов добавляется шина «(-)» повышенного напряжения.

Шина «+» присоединяется к плюсу аккумуляторной батареи, шина «-» к минусу 108 элемента, и шина «(-)» к минусу 120, 128 или 140 элемента.

К шинам EY подключается сеть аварийного освещения, резервный агрегат связи и цепи питания электромагнитов включения приводов выключателей 6-35 кВ (толчковые токи до 200 А). Шины повышенного напряжения используются для питания электромагнитов включения приводов выключателей 110 кВ и выше.

Рисунок 9.1 Схема включения аккумуляторной батареи.

1 - электромагниты приводов коммутирующих аппаратов напряжением 110 кВ и выше; 2 - электромагниты приводов коммутирующих аппаратов напряжением 6-35 кВ; 3 - резервный агрегат связи; 4 - лаборатория; 5 - блок переключения аварийного освещения; 6 - ввод от щита переменного тока 380/220 В; 7 - аварийное освещение; 8 - управление, защита, сигнализация и автоматика; 9 - контроль изоляции; 10 - контроль уровня напряжения и мигающий свет.

Шины ЕС в режиме постоянного подзаряда присоединены к 108 элементам батареи. При дозарядке батареи при напряжении 2,3 В на элемент шины ЕС должны переключаться на 100 элементов во избежание повышения напряжения на них свыше 1,05 номинального. Шина (+) ЕР предназначена для подключения цепей мигания сигнальных ламп положения выключателей.

Регулируемое (балластное) сопротивление RR служит для обеcпечения одинакового заряда, подзаряда и разряда как основных (n = 100, 108), так и дополнительных (при n = 120, 128, 140) элементов. В качестве балластного сопротивления используется регулятор возбуждения РЗВ-41 со 100 ступенями сопротивления с маховичным приводом.

Для дублирования питания ответственных потребителей постоянного тока и улучшения условий эксплуатации каждая система шин щита постоянного тока разделена на две секции, связанные между собой коммутирующими аппаратами. В схеме используются два зарядно-подзарядных агрегата (VC1, VC2) - один - рабочий, второй - резервный.

Для повышения надежности питания потребители оперативного постоянного тока разделяются на группы (сеть питания электромагнитов включения; сеть управления, защиты и автоматики, сеть сигнализации и т.п.), каждая из которых подключается не менее чем двумя взаимно-резервируемыми линиями к разным секциям шин щита постоянного тока.

Постоянный оперативный ток с питанием от шкафов ШУОТ может применяться для ПС 110-220 кВ без выключателей на ВН, либо с количеством выключателей не более трех.

Питание электромагнитов включения выключателей с электромагнитными приводами в данном случае осуществляется от выпрямительных устройств УКП.

Шкафы управления серии ШУОТ предназначены для питания оперативных цепей постоянного тока на электрических подстанциях и в распределительных устройствах промышленных предприятий.

Шкаф представляет собой комплектное устройство в состав которого входят:

аккумуляторная батарея (из 52 аккумуляторов) типа 52АБН-80 на напряжение 110 В;

выпрямительное полупроводниковое устройство (ПЗУ) с номинальным напряжением 110 В для подзаряда аккумуляторной батареи;

контрольно-измерительная аппаратура и аппаратура управления и сигнализации;

По способу использования в эксплуатации шкафы могут применяться для питания оперативных цепей постоянного тока напряжением 110 В (один шкаф) и 220 В (комплект из двух шкафов для последовательного соединения).

Шкаф ШУОТ обеспечивает:

- питание цепей оперативного постоянного тока и постоянный подзаряд аккумуляторной батареи от ПЗУ (4 фидера на 10 А каждый при суммарной нагрузке не более 20 А);

- питание цепей оперативного постоянного тока от аккумуляторной батареи при аварийном отключении напряжения питающей сети шкафа;

Схема шкафа ШУОТ включает:

- контроль и измерение величины сопротивления изоляции в цепях оперативного постоянного тока;

- защиту узлов схемы и отходящих линий питания цепей постоянного оперативного тока от перегрузок и коротких замыканий при помощи автоматических выключателей и предохранителей;

- приборы контроля напряжения и тока аккумуляторной батареи, тока подзарядного устройства, напряжения на шинах;

- сигнализацию световую и посредством указательных реле о неисправности работы устройства подогрева, об отключении защитных аппаратов, о снижении изоляции оперативных цепей, об обрыве фазы и отсутствии напряжения на ПЗУ, о включении аккумуляторной батареи и подзарядного устройства на шины оперативного тока, о понижении напряжения на ПЗУ.

Мощность шкафа ШУОТ недостаточна для питания электромагнитов включения электромагнитных приводов, поэтому для этой цели используются устройства комплектные питания типа УКП.

Устройства комплектные питания УКП-220 и УКП-380 предназначены для питания электромагнитов включения выключателей с током потребления до 320 А. В режиме включения выключателей на КЗ и исчезновения при этом переменного напряжения устройства питания обеспечивают включение выключателей с током потребления электромагнитов до 150 А.

Устройства питания состоят из двух основных сборочных единиц: устройства УКП1 - устройства выпрямителя с распредустройством (шкаф №1); устройства УКП2 - устройства накопителя, содержащего катушку индуктивности, в которой происходит накопление электромагнитной энергии при подаче напряжения на электромагнит включения выключателя и систему коммутации, обеспечивающую быстрое подключение указанной катушки к электромагниту в случае включения выключателя на КЗ, сопровождающееся резким снижением напряжения (шкаф №2).

Устройство питания УКП-КН содержит выпрямитель и емкостный накопитель энергии на базе двойнослойного конденсатора и предназначено для питания электромагнитов включения высоковольтных выключателей с током потребления до 150 А.

Устройства питания имеют: контроль выпрямленного напряжения; контроль исправности узла накопителя; контроль изоляции выпрямленного напряжения; защиту от токов КЗ на стороне выпрямленного напряжения, внутренних замыканий и токов перегрузки.

Структурная схема оперативных цепей при использовании комплектных устройств УКП и ШУОТ приведена на рис. 3.2.

Цепи управления выключателей, сигнализации, релейной защиты и автоматики подключаются к комплектному устройству ШУОТ. Цепи питания электромагнитов включения подключаются к устройствам питания УКП. Устройство питания УКП используется как групповой источник питания выключателей одной секции ПС с поочередным включением выключателей.

Следует отметить, что КРУ с вакуумными выключателями напряжением 6-10 кВ имеют встроенные в ячейки блоки питания электромагнитов включения электромагнитных приводов, поэтому для указанных выключателей устройства УКП не требуются.

Рисунок 9.2 Структурная схема оперативных цепей при использовании комплектных устройств УКП и ШУОТ

8.2 Переменный оперативный ток

Переменный оперативный ток должен применяться:

на подстанциях напряжением 35-110/6-10 кВ, 110-220/35/6-10 кВ без выключателей на стороне ВН и с использованием выключателей на СН и НН с пружинными приводами, возможно использование выключателей вводов и секционных 6-10 кВ с электромагнитными приводами.

на подстанциях напряжением 35/6-10 кВ с выключателями 35 кВ и 6-10 кВ с пружинными приводами.

В качестве источников переменного оперативного тока используются:

трансформаторы собственных нужд, присоединяемые на участке между выводами НН силовых трансформаторов и выключателями 6-10 кВ, либо к питающей линии 35 кВ до выключателя.;

трансформаторы тока, питающие цепи релейной защиты;

предварительно заряженные конденсаторы.

Для выполнения релейной защиты на переменном оперативном токе используются следующие способы:

использование реле прямого действия, встроенных в приводы выключателей, отделителей, короткозамыкателей. Применяются типы реле РТМ, РТВ;

применение схем с дешунтированием электромагнитов отключения выключателя, включенных во вторичную цепь трансформаторов тока защищаемого присоединения.

Питание цепей защиты, автоматики, управления, сигнализации должно осуществляться от шинок стабилизированного напряжения. Предусматривается АВР питания этих шинок от трансформаторов СН.

Питание цепей оперативной блокировки разъединителей осуществляется от шинок обеспеченного питания через выпрямительный блок.

Питание цепей отключения отделителя, реле блокировки отключения отделителя, а также включение короткозамыкателя при действии газовой защиты должно производится от предварительно заряженных конденсаторов.

Питание отключающих электромагнитов независимого питания (ЭОнп) должно осуществляться от предварительно заряженных конденсаторов. Для питания включающих электромагнитов электромагнитных приводов применяются устройства УКП.

Схема питания переменным оперативным током цепей управления, сигнализации и автоматики приведена на рис. 3.3.

Питание цепей производится от двух секций щита собственных нужд 380/220 В через два стабилизатора напряжения (TS1, TS2): один рабочий, второй резервный. Мощность стабилизатора выбирается по максимальной нагрузке в аварийном режиме (например, при работе газовой защиты трансформатора на отключение всех его выключателей). Для понизительных подстанций с двухобмоточными трансформаторами может быть принят стабилизатор типа С - 1,7 мощностью 1,7 кВА; для подстанций с трехобмоточными трансформаторами - типа С-3с мощностью 3 кВА.

На выходе стабилизаторов напряжения сооружаются шинки обеспеченного питания (EY). Шинки управления (1EC, 2EC) и шинки сигнализации (1EH, 2EH) образуются от шинок обеспеченного питания.

Схема питания выполняется с автоматическим включением резервного стабилизатора. Для этой цели используются промежуточные реле KL1, KL2, KL3.

Рисунок 9.3 Схема питания переменным оперативным током

1 - измерение напряжения и контроль изоляции; 2 - телемеханика: 3 - связь

8.3 Выпрямленный оперативный ток

Выпрямленный оперативный ток должен применяться:

на подстанциях напряжением 35-110/6-10 кВ, 110-220/35/6-10 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда выключатели 6-10 кВ или 35 кВ применены с электромагнитными приводами;

на подстанциях напряжением 35/6-10 кВ с выключателями 35 кВ с электромагнитными приводами;

на подстанциях напряжением 110, 220 кВ с числом выключателей с электромагнитными приводами на стороне ВН не более двух, а при пружинных или пневматических приводах не более трех.

В качестве источников питания оперативных цепей используются трансформаторы собственных нужд, трансформаторы напряжения, трансформаторы тока совместно выпрямительными блоками, снабженными сглаживающими фильтрами, и предварительно заряженные конденсаторы.

На рис. 3.4 приведена схема питания выпрямленным оперативным током.

Для питания цепей защиты, автоматики, управления используются блоки стабилизированного напряжения типа БПНС-2, УПНС-Н совместно с блоками питания тока типа БПТ-1002. Для питания включающих электромагнитов электромагнитных приводов применяются устройства УКП.

Для питания цепей отключения вводных выключателей напряжением 35 и 6-10 кВ с электромагнитными приводами, отключения отделителей и включения короткозамыкателей, а также питания включающих и отключающих электромагнитов выключателей 110-220 кВ с пружинным, пневматическим или пневмогидравлическим приводом используются блоки питания и заряда БПЗ-401, БПЗ-402.

Цепи сигнализации подстанции (шины ЕН) и блокировки (шинки ЕВ) питаются от отдельных блоков напряжения типа БПН-1002 (два комплекта на подстанцию).



Рисунок 9.4 Схема питания выпрямленным оперативным током

Блоки питания с помощью промежуточных трансформаторов и выпрямителей преобразуют переменный ток или напряжение, получаемые от трансформаторов тока, напряжения или трансформаторов собственных нужд, в выпрямленное напряжение 110 или 220 В. Блоки питания БПТ включаются в цепи трансформаторов тока питающих присоединений, блоки питания БПН включаются в цепи трансформаторов собственных нужд или напряжения. Блоки питания БПЗ выполняются с включением в цепи трансформаторов тока (БПЗ-402) или с включением в цепи трансформаторов собственных нужд, трансформаторов напряжения (БПЗ-401). Блоки питания БПЗ предназначены также для заряда конденсаторов (в составе блоков), энергия которых используется для приведения в действие электромагнитов отключения коммутационных аппаратов. Схема подключения цепей управления выключателей при питании от блока БПЗ-401 приведена на рис. 3.5.



Рисунок 9.5 Схема подключения цепей управления выключателей при питании от блока БПЗ-401

Блок стабилизированного напряжения БПНС-2 предназначен для питания выпрямленным током аппаратуры релейной защиты, сигнализации и управления. В основу блока положен принцип действия трехфазного магнитного усилителя с самонасыщением. Для питания сложных релейных защит в схеме предусмотрен сглаживающий фильтр, который поставляется по особому заказу.

Технические данные блока БПНС-2.

Номинальное напряжение на входе - 100, 220, 380 В.

Номинальное стабилизированное напряжение на выходе - 220 В.

Номинальная мощность на выходе - 1000 Вт.

Кратковременная мощность на выходе в течение времени до 30 с - 1800 Вт.

Кратковременная мощность на выходе в течение 1 с - 2000 Вт.

Габариты - 1275500400 мм.

Устройство стабилизированного напряжения УПНС-Н предназначено для питания выпрямленным током аппаратуры управления, релейной защиты и сигнализации. Обеспечивается защита от токов короткого замыкания в устройстве и во внешних выходных цепях. Предусмотрена сигнализация о повышении напряжения на выходе устройства свыше 1,3 U_н и об исчезновении напряжения.

Технические данные устройства УПНС-Н.

Номинальное напряжение на входе - 230, 400 В.

Номинальное стабилизированное напряжение на выходе устройства - 220 В.