Реконструкция подстанции 110/10 кВ "Починная Сопка" п. Починная Сопка Новгородской области

Таким образом, уставка по току МТЗ предыдущего элемента должна всегда быть больше уставки МТЗ последующего элемента, что, некоторым образом, обеспечивает токовую селективность.

Для выполнения третьего условия необходимо знать значение токов КЗ в конце защищаемого элемента I_к3min и в конце зоны резервирования I_кmin. Определение коэффициента чувствительности защиты производится по выражению:

; (8.22)

где: К_чо - коэффициент чувствительности защиты в основной зоне.

Согласно ПУЭ, должно выполняться условие:

; (8.23)

Для обеспечения временной селективности действия защит последующего элемента по отношению к защитам предыдущих элементов вводим выдержку времени. Для этого время срабатывания защиты последующей линии выбирается большей времени срабатывания предыдущей линии:

, (8.24)

где: ?t - ступень селективности. ?t = 0,2 с;

Величина ?t состоит из: времени отключения выключателя (0,05…0,1 с), времени возврата защиты (0,05 с), погрешности по времени последующей и предыдущей защит (3..5%) и необходимого запаса (0,05…0,1 с).

Произведем расчет согласно вышеизложенной методике уставок МТЗ.

Для присоединения L1:

Максимальный ток: I_{раб.макс.} = 32 А

Из таблиц 5.3 и 5.4: I_{к3 max} = 2740 A, I_{к3 min} = 1850 A.

Выберем уставки для максимальной токовой защиты:

Согласно (8.19) ток срабатывания:

,

Вычислим согласно (8.21) ток срабатывания реле:

.

Принимаем к уставке на терминале защит I_сру =11А, с действием на отключение.

Тогда ток срабатывания на первичной стороне будет:

.

Коэффициент чувствительности в основной зоне защиты по (8.22):

, условие выполняется.

Время срабатывания МТЗ принимаем t_сз = 0,4 с.

Дальнейшие расчёты проводятся аналогично.

Для присоединения L2:

Максимальный ток: I_{раб.макс.} = 82,6 А

По (8.20):

.

По (8.21):

.

I_сру =29А.

Тогда ток срабатывания на первичной стороне будет:

,

По (8.22):

, условие выполняется.

Время срабатывания МТЗ принимаем t_сз = 0,4 с.

Расчет уставок отходящих линий для первой секции сводим в табл. 8.2.

Для присоединения L3:

Максимальный ток: I_{раб.макс.} = 44,6 А

По (8.20):

,

По (8.21):

,

I_сру =19,4А.

Тогда ток срабатывания на первичной стороне будет:

,

По (8.22):

, условие выполняется.

Время срабатывания МТЗ принимаем t_сз = 0,4 с.

Для присоединения L4:

Максимальный ток: I_{раб.макс.} = 104,6 А

По (8.20):

,

По (8.21):

.

I_сру =30А.

Тогда ток срабатывания на первичной стороне будет:

,

По (8.22):

, условие выполняется.

Время срабатывания МТЗ принимаем t_сз = 0,4 с.

Для присоединения L5:

Максимальный ток: I_{раб.макс.} = 14,8 А

По (8.20):

,

По (8.21):

,

I_сру =6,4А.

Тогда ток срабатывания на первичной стороне будет:

,

По (8.22):

, условие выполняется.

Время срабатывания МТЗ принимаем t_сз = 0,4 с.

Для присоединения L6:

Максимальный ток: I_{раб.макс.} = 100,2 А

По (8.20):

,

По (8.21):

,

I_сру =28,7А.

Тогда ток срабатывания на первичной стороне будет:

,

По (8.22):

, условие выполняется.

Время срабатывания МТЗ принимаем t_сз = 0,4 с.

Для присоединения L7:

Максимальный ток: I_{раб.макс.} = 11 А

По (8.20):

,

По (8.21):

,

I_сру =4,8А.

Тогда ток срабатывания на первичной стороне будет:

,

По (8.22):

, условие выполняется.

Время срабатывания МТЗ принимаем t_сз = 0,4 с.

Расчет уставок отходящих линий для второй секции сводим в табл. 8.3.

Таблица 8.2. - Расчет уставок отходящих линий для первой секции

Вид защиты	Наименование величины	Единицы измерения	Защищаемый элемент
			L-1	L-2
Исходные данные	Iраб.макс	А	32	82,6
	КТ	о.е	6	6
	Iк3max	А	2740	2740
	Iк3min	А	1850	1850
МТЗ >>	Котс	о.е	1,1	1,1
	Кв	о.е	0,96	0,96
	Ксзап	о.е	1,8	1,8
	Iс.з	А	66	170,4
	Iс.р	А	11	28,4
	Iс.р.у	А	11	29
	Iс.з.у	А	66	174
	Кч.о	о.е	36	13,6
	tср	c	0,4	0,4

Таблица 8.3. - Расчет уставок отходящих линий для второй секции

Вид защиты	Наименование величины	Единицы измерения	Защищаемый элемент
			L-3	L-4	L-5	L-6	L-7
Исходные данные	Iраб.макс	А	44,6	104,6	14,8	100,2	11
	КТ	о.е	4	6	4	6	4
	Iк3max	А	2740	2740	2740	2740	2740
	Iк3min	А	1850	1850	1850	1850	1850
МТЗ I>>	Котс	о.е	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1
	Кв	о.е	0,96	0,96	0,96	0,96	0,96
	Ксзап	о.е	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
	Iс.з	А	76,7	179,78	25,44	172,22	19
	Iс.р	А	19,2	29,96	6,36	28,7	4,73
	Iс.р.у	А	19,4	30	6,4	28,7	4,8
	Iс.з.у	А	77,6	180	25,6	172,22	19,2
	Кч.о	о.е	30,54	13,2	92,6	13,8	123,4
	tср	c	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4

Основной защитой на этих выключателях является максимальная токовая защита. Для МТЗ секционных и вводных выключателей основной зоной защиты являются шины 10 кВ подстанции. Исходя, из этого при выборе тока срабатывания МТЗ справедливы выражения (8.19), (8.20) и (8.21).

Значение тока срабатывания МТЗ вводного выключателя должно быть больше, чем уставка МТЗ секционного, а секционного больше чем наибольшего линейного из условия (8.20).

Выбор времени срабатывания МТЗ для секционного и вводного выключателя производится по (8.24).

Выберем уставки для секционного выключателя:

Наибольший ток для секционного выключателя:

А.

По формуле (8.20):

.

Вычислим согласно (8.21) ток срабатывания реле:

.

Принимаем I_с.р.у = 11 А, с действием на отключение.

Тогда ток срабатывания на первичной стороне будет:

.

Коэффициент чувствительности в основной зоне защиты:

,условие выполняется.

Время срабатывания МТЗ принимаем tсз = 0,6 с.

Выберем уставки для вводных выключателей:

Наибольший ток для вводного выключателя:

А.

По формуле (8.20):

Вычислим согласно (8.21) ток срабатывания реле:

Принимаем ит I_с.р.у =12А, с действием на отключение.

Тогда ток срабатывания на первичной стороне будет:

Коэффициент чувствительности в основной зоне защиты:

, условие выполняется

Время срабатывания МТЗ принимаем tсз = 0,8 с.

8.9 Автоматика ввода резерва (АВР)

Для обеспечения надежности и бесперебойности электроснабжения шины распределительного пункта выполняются в виде двух секций. Секционный выключатель при нормальной работе отключен. Каждая отходящая от шин линия электроснабжения потребителей связана только с определенной секцией. При повреждении одной из питающих РП линий и отключении ее релейной защитой электроснабжение потребителей соответствующей секции прекращается. Электроснабжение можно восстановить включением секционного выключателя устройством автоматического включения резерва (УАВР).

Устройства АВР выполняются как на постоянном, так и на переменном оперативном токе.

В данном проекте выполнена схема АВР 10 кВ с воздействием на включение секционного выключателя при отключении одного из вводных (трансформаторных) выключателей 10 кВ.

8.10 Автоматическое повторное включение

Эффективным мероприятием, позволяющим повысить надёжность питания потребителей, является автоматическое повторное включение (АПВ) элементов электроснабжения, которые были до этого отключены релейной защитой.

Так как значительное число коротких замыканий в воздушных и кабельных электрических сетях имеет неустойчивый характер, то при снятии напряжения с повреждённой цепи электрическая прочность изоляции в месте повреждения быстро восстанавливается, и цепь может быть вновь включена в работу [20].

Устройство АПВ работает в едином комплекте с релейной защитой. При возникновении КЗ на линии срабатывает релейная защита этой линии и отключает соответствующий выключатель. Через некоторый промежуток времени t_АПВ устройство вновь включает линию. Если короткое замыкание самоликвидировалось, то включение линии будет успешным, и она останется в работе. Если же короткое замыкание оказалось устойчивым, то после включения выключателя линия вновь отключается релейной защитой и остаётся в отключенном состоянии до устранения повреждения ремонтным персоналом.

Действие устройств АПВ и АВР необходимо согласовать. Выдержка времени у АПВ должна быть меньше, чем у АВР. Примем t_АПВ = 1 с.

9. Расчет заземляющего устройства и молниезащиты подстанции

9.1 Расчет заземляющего устройства

В пределах территории подстанции возможно замыкание на землю в любой точке. В месте перехода тока в землю, если не предусмотрены особые устройства, возникают значительные потенциалы, опасные для людей, находящихся вблизи. Для устранения этой опасности на подстанции предусматривают заземляющие устройства [19], назначение которых заключается в снижении потенциалов до приемлемых значений.

На территории подстанции «Починная Сопка» существует заземление.

Данные по заземлению представлены в таблице 9.1.

Таблица 9.1. - Паспортные данные на заземляющее устройство ПС «Починная Сопка».

Наименование параметра	Паспортные данные
Тип электрода	Э-42
Количество электродов	40 шт.
Расстояние между электродами	10 м.
Материал электродов	сталь 12мм
Магистраль заземления	сталь полосовая 40х4 мм, 700 м.
Отпайки к оборудованию	сталь полосовая 30х4 мм., 140 м.
Отпайки по бетону	сталь полосовая 30х4 мм., 450 м.
Сечение соединительных шин	160 мм2; 120 мм2.
Глубина залегания шин заземлений	0,7м.
Сопротивление заземляющего устройства	не более 0,5 Ом.
Дата ввода в эксплуатацию	1979 г.

Расположены вертикальные электроды по контуру длиной 1290 м.

В качестве материала использована круглая сталь диаметром 12 мм. Верхние концы вертикальных стержней погружены на глубину 0,7 м.

Устанавливаем необходимое по [2] допустимое сопротивление заземляющего устройства r_з. Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства в электроустановках напряжением выше 1000 В с глухозаземлённой нейтралью не должно превышать 0,5 Ом. Таким образом, в качестве расчетного принимаем сопротивление r_з=0,5 Ом.

Определяем необходимое сопротивление искусственного заземлителя с учетом использования естественных заземлителей, включенных параллельно, из выражения:

(9.1)

где: r_з - допустимое сопротивление заземляющего устройства;

R_и - сопротивление искусственного заземлителя;

R_е - сопротивление естественного заземлителя.

Для устройства заземления на подстанции 110/10 кВ в качестве естественного заземлителя используем систему тросы-опоры, сопротивление заземления которого приблизительно принимаем 3 Ом по [7]. Использование естественного заземлителя упрощает и удешевляет сооружение заземляющего устройства, уменьшает количество электродов искусственных заземлителей.

Таким образом, сопротивление искусственного заземлителя с учетом использования системы тросы-опоры по формуле (9.1):

Определяют расчетное удельное сопротивление грунта _р для горизонтальных и вертикальных электродов с учетом повышающего коэффициента К_п , учитывающего высыхание грунта летом и промерзание его зимой по формулам:

_р.г = _удК_п.г, (9.2)

_р.в = _удК_п.в, (9.3)

где: _уд - удельное сопротивление грунта;

К_п.г и К_п.в - повышающие коэффициенты для горизонтальных и вертикальных электродов соответственно.

Определим расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей, принимая:

К_п.г.=4,5 и К_п.в.=1,5

_р.г = 100*4,5=450 Ом

_р.в = 100*1,5=150 Ом

Определяем сопротивление растеканию одного вертикального электрода R_в0 по формуле:

(9.4)

де: - длина стержня;

- диаметр стержня;

t - глубина заложения, расстояние от поверхности почвы до середины стержневого заземлителя;

_расч - удельное сопротивление грунта.

Сопротивление растеканию одного вертикального стержня диаметром 12 мм, длиной 5 м при погружении ниже уровня земли на 0,7 м по формуле (9.4):

Определяем примерное число вертикальных заземлителей n при предварительно принятом коэффициенте использования _в=0,6:

 (9.5)

где: R_в0 - сопротивление растеканию одного вертикального электрода.

R_и- необходимое сопротивление искусственного заземлителя.

Определим сопротивление стеканию тока горизонтального заземлителя R_г для выравнивания потенциалов по всей площади подстанции выполняется уравнительный контур из стальных полос сечением 40x4 мм², прокладываемый

на глубине 0,7 м от поверхности земли, по формуле:

(9.6)

где: - длина стержня, l=1290 м;

b - ширина, b=0,04 м;

t - глубина заложения, расстояние от поверхности почвы до середины стержневого заземлителя, t=0,702 м;

_расч - удельное сопротивление грунта.

Сопротивление растеканию горизонтального электрода по периметру контура (=1290 м) по формуле равно:

Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтальных соединительных электродов из выражения:

 (9.7)

где: R_г - сопротивление растеканию горизонтальных электродов;

R_и - необходимое сопротивление искусственного заземлителя.

Уточненное сопротивление вертикальных электродов по формуле (9.7):

Уточняем число вертикальных электродов с учетом коэффициентов использования по формуле:

(9.8)

Уточненное число вертикальных электродов определяем при коэффициенте использования _в=0,6 по формуле (9.8):

Находим полное сопротивление заземлителя:

(9.9)

Отсюда следует:

По условию:

R_з0,5 Ом,

0,5=0,5.

Определяем напряжение прикосновения к человеку:

г (9.10)

где: - ток КЗ, А;

- коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека и сопротивлению растекания тока от ступней;

- коэффициент напряжения прикосновения.

(9.11)

где: - сопротивление тела человека, Ом

По (9.11):

Определяем площадь заземления:

А=51,4•51,6=2652,24 м²

Определяем напряжение прикосновения:

По (9.10):

, В

80,5 В<450 В

Безопасность у рабочих мест обеспечена

Условия выполняются, следовательно действующее заземление удовлетворяет всем требованиям.

9.2 Молниезащита подстанции 110/10

В соответствии с Руководящими указаниями по защите электростанций и подстанций 3-500 кВ от прямых ударов молнии (ПУМ) и грозовых волн, набегающих с линий электропередачи, защите подлежат следующие объекты, расположенные на их территории:

- открытые распределительные устройства (ОРУ), в том числе шинные мосты и гибкие связи;

- здания машинного зала и закрытые распределительные устройства (ЗРУ);

- здания маслохозяйства.

Открытое распределительное устройство подстанции 110/10 кВ «Починная Сопка» защищено от прямых ударов молний четырьмя молниеотводами. М1- молниеотвод находится на портале. М2, М3, М4- отдельно стоящие стержневые молниеотводы. Степень надёжности защиты 99,5%.

Полная высота молниеотводов:

h₁=17 м, h₂=17 м, h₃=17 м, h₄=17 м.

Расчетная зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h < 30 м представляет собой конус с высотой и радиусами на уровне земли и уровне защищаемого оборудования, находятся соответственно по формулам:

hо = 0,85h; (9.12)

hо = 0,85·17= 14,5 м;

r_о = (1,1 - 0,002h)h; (9.13)

r_о = (1,1 - 0,002·17)·17 = 18,12 м.

Радиус зоны защиты на уровне защищаемого объекта r_х составит:

rх =(1,1 - 0,002h)(h - hх/0,85); (9.14)

r_х=(1,1 - 0,002·17)·(17 - 5/0,85)= 11,9м.

Расстояния между молниеотводами:

Между М1 и М2 - 36,3м, М2 и М3 - 47м, М3 и М4 - 48м, М1 и М4 - 48м.

Два молниеотвода М1 и М2 одинаковой высоты, находящихся друг от друга на расстоянии 2h<L₁<4h (34<L₁=36,3<4·17=68) образуют общую зону защиты. Зона характеризуется между молниеотводами гребнем в виде ломаной линии; наинизшая точка этого гребня имеет высоту, определяемую по формуле:

hс = hо-(0,17+3·10 ^-4h)(L1-h); (9.15)

rсх = rо (hс -hх)/hс; (9.16)

r_сх1 = 18,12 (11,1 - 5) / 11,1 = 9,96 м;

r_с = r_о[1-0,2(L-2h)/h],м; (9.17)

r_с1 = 18,12 [1-0,2(36,3-2·17)/17]=17,63м.

Для молниеотводов М2 и М3 - h<L₁<3h (34<L₂=47<68):

r_сх2 = 18,12 (9,2 -5) / 9,2 =8,3 м;

r_{с 2}= 18,12 [1-0,2(47-2·17)/17]=15,35м.

Для молниеотводов М3 и М4, М1 и М4 - h<L₁<3h (17<L₃=48<3·17=51):

r_сх3 = 18,12 (9 - 5) / 9 = 8,1 м.

r_{с 2}= 18,12 [1-0,2(48-2·17)/17]=15,14м.

Полученные значения показаны на рис.9.1. Зона защиты на уровне h_х=5 м полностью покрывает территорию подстанции.

Подсчет ожидаемого количества N поражений молнией в год производится по формуле (для зданий и сооружений прямоугольной формы):

, (9.18)

где: - наибрльшая высота сооружения на подстанции,м;

- соответственно ширина и длина здания или сооружения, м;

- число грозовых часов в году (определяется исходя из среднегодовой продолжительности гроз в часах, для Новгородской области она составляет 55 ч/год).

.

Вероятное число отключений подстанции в год от прямых ударов молнии опеределяем по соотношению:

(9.19)

где: - вероятность прорыва молнии сквозь защиту,

- вероятность перекрытия изоляции при прямом ударе молнии,

- вероятность перехода импульсного перекрытия в силовую дугу,

Вероятное число лет работы подстанции без отключений:

(9.20)

Рис 9.1. - Зона молниезащиты подстанции

10. Безопасность и экология

10.1 Анализ условий и безопасности труда на проектируемом объекте, обоснование путей профилактики травматизма

Проектируемая ПС«Починная Сопка» будет укомплектована элегазовыми выключателями 110кВ производства компании АВВ и вакуумными выключателями 10кВ компании BB-TEL. Подстанция будет управляться с пульта диспетчера и имеет постоянный дежурный персонал. Оперативное обслуживание распределительных сетей напряжением 10 кВ будет осуществляться оперативно-выездными бригадами боровичских городских электрических сетей (БГЭС), непосредственно подчиняющихся дежурному диспетчеру оперативно-диспетчерской службы БГЭС.

Все лица, выполняющие электромонтажные работы должны быть обеспечены спецодеждой, спецобувью и средствами индивидуальной защиты в соответствии с характером и условиями работы на основании типовых и отраслевых норм.

Оценка безопасности условий труда ведётся на основе показателей соответствия базовым эталонам каждого элемента оборудования, оказывающего опасные или вредные воздействия на персонал [17].

Работа на проектируемой подстанции относится к категории средней тяжести (IIа) труда, которые характеризуются не вполне благоприятными условиями труда, приведены для тёплого периода года. При их выполнении у практически здоровых людей могут ухудшаться некоторые физиологические показатели. Показатели условий труда обслуживающего персонала сведены в таблицу 10.1.

Для профилактики случаев травматизма проводятся внеплановые инструктажи, о чём делаются записи в журнал внепланового инструктажа, ознакомление с обзором травматизма в электроэнергетике, проводятся дни техники безопасности (ТБ), цель которых заранее выявить недочёты и пробелы в знаниях ТБ персонала.

Таблица 10.1 - Показатели условий труда обслуживающего персонала.

Показатели условий труда	Фактическое значение	Нормируемое значение
Согласно ГОСТ 12.1.005-88 от 01.01.1989 г. Влажность, % Температура Скорость движения воздуха, м/с	40 22 0,1	40-60 18-20 0,1
Шум, дБА (согласно ГОСТ 12.1.003-83от 01.07.1984 г.)	41	60
Вибрация, дБ (согласно ГОСТ 12.4.012-83 от 28.01.1983 г.)	40	60
Напряжённость электрического поля, В/м (согласно ГОСТ 12.1.002-84 от 5.12.1984 г.)	4	5

Основные защитные меры направлены на предотвращение поражения человека электрическим током. Для этого предусмотрены следующие защитные средства:

- Основные - различные приборы, изоляция которых выдерживает рабочее напряжение, предназначенные для непосредственного прикосновения к токоведущим частям.

- Дополнительные - изолирующие средства: диэлектрические перчатки, боты.

Так же в целях электробезопасности выполнены молниезащита и контур заземления.

10.2 Организационно - технологические мероприятия по обеспечению безопасного производства работ в электроустановках

На каждом объекте должна быть аптечка с медикаментами и другими средствами для оказания первой доврачебной помощи.

Организация и выполнение работ в строительном производстве должны осуществляться при соблюдении законодательства РФ об охране труда, а так же иных нормативных правовых актов, установленных Постановлением Правительства РФ от 23 мая 2000г. №399 «О нормативных правовых актах, содержащих государственные нормативные требования охраны труда»:

- СНиП, своды правил по проектированию и строительству;

- межотраслевые и отраслевые правила и типовые инструкции по охране труда, утверждённые в установленном порядке федеральными органами исполнительной власти;

- государственные стандарты системы стандартов безопасности труда, утверждённые Госстандартом России или Госстроем России;

- правила безопасности, правила устройства и безопасной эксплуатации, инструкции по безопасности;

- государственные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы, гигиенические нормативы, санитарные правила и нормы, утверждённые Минздравом России.

Методы и способы безопасного производства электромонтажных работ (СМР) определяются ППР, который разрабатывают для каждого объекта строительно-монтажной организации.

Производство пусконаладочных работ (ПНР) осуществляется согласно РД 153-34.3-03.285-2002 «Правила безопасности при строительстве линии электропередачи и производстве электромонтажных работ».

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность ПНР, являются:

1) Ведение и оформление инструкций по ТБ на производство работ;

2) Оформление графика совмещённого производства ПНР и СМР;

3) Оформление наряда-допуска на производство ПНР в действующих электроустановках (ЭУ);

4) допуск ПНР;

5) надзор во время работы;

Для предотвращения попадания человека под действие электрического тока все металлические части оборудования должны быть заземлены и занулены, согласно ПТЭ.

Ответственными за безопасность работ являются:

- лицо, выдающее наряд, отдающее распоряжение;

- допускающий;

- ответственный руководитель работ;

- производитель работ;

- наблюдающий;

- члены бригады.

Право выдачи нарядов и распоряжений представляется лицам электротехнического персонала предприятия. Эти лица должны иметь группу по электробезопасности не ниже V в установках напряжением выше 1000В.

Все работы, проводимые в электроустановках без наряда, выполняются:

- по распоряжению лиц, уполномоченных на это с оформлением в оперативном журнале;

- в порядке текущей эксплуатации с последующей записью в оперативный журнал.

Производство отключений, вывешивание предупреждающих плакатов, ограждение рабочего места, проверка отсутствия напряжения, заземление токоведущих частей выполняется в соответствие с ПТЭ и ПТБ при эксплуатации электроустановок потребителей.

- производим необходимые отключения и принимаем меры, препятствующие подаче напряжения на место работы, вследствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутирующей аппаратуры.

- на приводах ручного управления и ключах дистанционного управления коммутационной аппаратуры вывешиваем запрещающие плакаты «Не включать - работают люди», «Не включать - работа на линии».

- проверяем отсутствие напряжения на токоведущих частях, которые должны быть заземлены для защиты людей от поражения электрическим током. Замеры напряжения осуществляем указателем напряжения либо вольтметром.

- налагаем заземление в следующем порядке: сначала заземляющий провод присоединяют к системе заземления, затем закорачивают проводники - к каждой фазе электроустановки.

- вывешиваем предупреждающие и предписывающие плакаты, ограждаем при необходимости рабочие места и оставшиеся под напряжением токоведущие части. Вывешиваем плакаты: «Работать здесь», «Заземлено», «Стой - напряжение».

10.3 Организационно - правовые вопросы

Все работы, проводимые на проектируемой подстанции 110/10 кВ не должны противоречить [5].

Для контроля соблюдения и знания правил ТБ в электроэнергетике сельского хозяйства предусмотрены следующие инструктажи по охране труда: вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый.

Таблица 10.2. - Виды инструктажей

Вид инструктажа	Причина и время проведения	Проводящий инструктаж	Форма отчётности
Вводный	При приёме на работу, перед исполнением своих обязанностей.	Инженер по охране труда	В журнал вводных инструктажей; в личной карточке; в заявлении о приёме на работу.
Первичный	Перед началом самостоятельной работы	Руководитель среднего звена	Журнал первичных инструктажей
Повторный	Не реже 1 раза в 6 месяцев	Руководитель среднего звена	Журнал первичных инструктажей (повторный)
Внеплановый	При введении новых или изменении существующих законодательных актов по охране труда, при изменении технологических процессов, при нарушении работниками требований охраны труда	Инженер по охране труда	Журнал внеплановых инструктажей
Целевой	При проведении разовых работ, ликвидации последствий аварий, стихийных бедствий и работ, на которые оформляется наряд-допуск	Прораб	В наряде-допуске

На работы по эксплуатации и ремонту электрооборудования допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие специальную теоретическую и практическую подготовку и имеющие соответствующее удостоверение.

До назначения лица на самостоятельную работу, связанную с эксплуатацией электроустановок, работник должен пройти медицинское освидетельствование при приеме на работу и не иметь при этом медицинских противопоказаний.

Периодические медицинские освидетельствования электромонтер должен проходить 1 раз в 24 месяца.

При выполнении работ, не входящих в обязанности обслуживающего персонала по эксплуатации электроустановок, работник должен пройти дополнительный инструктаж по технике безопасности.

Периодически 1 раз в год электромонтер должен сдать экзамены на знание правил технической эксплуатации электроустановок потребителей, правил техники безопасности и инструкций по охране труда.

Лица, допустившие нарушение правил технической эксплуатации электроустановок потребителей, правил техники безопасности и положений настоящей инструкции, подвергаются внеочередной проверке знаний.

10.4 Инженерно-технологические решения по обеспечению электробезопасности

Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могут оказаться из-за повреждения изоляции, должны надёжно соединяться с землёй. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения.

В электрических установках заземляются корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока и напряжения, приводы электрических аппаратов, каркасы распределительных щитов, пультов, шкафов, металлические конструкции распределительных устройств, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня кабелей, проводов, металлические конструкции зданий и сооружений и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования.

10.5 Противопожарная профилактика при эксплуатации электроустановок

Строительные конструкции характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью.

Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции, признаков предельных состояний:

· потери несущей способности (R);

· потери целостности (Е);

· потери теплоизолирующей способности (I).

Пределы огнестойкости строительных конструкций и их условные обозначения устанавливают по ГОСТ 30247.

Класс пожарной опасности строительных конструкций устанавливают по ГОСТ 30403.

Противопожарные преграды в зависимости от огнестойкости их ограждающей части относятся к классам указанным в таблице 10.3.

Таблица 10.3 - Классы противопожарных преград

Противопожарные преграды	Тип противопожарных преград	Предел огнестойкости противопожарной преграды, не менее	Тип заполнения проемов, не ниже	Тип тамбуршлюза, не ниже
Стены	2	REI 45	2	2
Перегородки	2	EI 15	3	2
Перекрытия	2	REI 60	2	1

Здания, а также части зданий, выделенные противопожарными стенами, пожарные отсеки (далее здания) подразделяются по степеням огнестойкости, классам конструктивной и функциональной пожарной опасности. Для выделения пожарных отсеков применяются противопожарные стены 1-го типа.

Таблица 10.4 - Предел огнестойкости строительных конструкций

Степень огнестойкости здания	Предел огнестойкости строительных конструкций, не менее
	Несущие элементы здания	Наружные несущие стены	Перекрытия междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалами)	Элементы бесчердачных покрытий	Лестничные клетки
				Настилы (в том числе с утеплителем)	Фермы, балки, прогоны	Внутренние стены	Марши и площадки лестниц
II	R 90	E 15	REI 45	RE 15	R 15	REI 90	R 60

Здания и пожарные отсеки по конструктивной пожарной опасности подразделяются на классы.

Таблица 10.5 - Классы пожарной опасности строительных конструкций

Класс конструктивной пожарной опасности здания	Класс пожарной опасности строительных конструкций, не ниже
	Несущие стержневые элементы (колонны, ригели, фермы и др.)	Стены наружные с внешней стороны	Стены, перегородки, перекрытия и бесчердачные покрытия	Стены лестничных клеток и противопожарные преграды	Марши и площадки лестниц в лестничных клетках
C2	K3	K3	K2	K1	K3

На подстанции устанавливается пожарный щит типа ЩП-Е укомплектованный:

- огнетушитель порошковый ОП вместимостью 10л - 1шт;

- огнетушитель порошковый ОП вместимостью 5л - 2шт;

- крюк с деревянной рукояткой - 1шт;

- комплект для резки электропроводов: ножницы, диэлектрические боты и коврик - 1шт;

- асбестовое полотно, грубошерстная ткань или войлок (кошма, покрывало из негорючего материала - 1шт;

- лопата совковая - 1шт.

У трансформаторов Т1 и Т2, рядом с КРУН-10кВ и зданием подстанции устанавливаются ящики с песном.

Для тушения легко воспламеняющейся жидкости на полу необходимо быстро засыпать пламя песком, не оставляя на поверхности отдельных язычков пламени.

При развившемся пожаре и отсутствии возможности тушения его обычными средствами туннель полностью заливают водой.

Для успешной борьбы с пожарами персонал должен быть обучен правилам пожаротушения и обращения с противопожарными средствами.

Тушение пожара возможно средствами пожарной охраны или собственными людскими ресурсами.

10.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Вследствие того, что недалеко от подстанции располагаются сельскохозяйственные предприятия, на складах которых находится аммиак, который применяется в холодильных установках, медицине, при производстве азотной кислоты, взрывчатых веществ, удобрений, синтетических волокон. Возможен его выброс в атмосферу в большом количестве. Аммиак (NH₃) - при обычных условиях газ с температурой кипения (-33,4°С); легче воздуха. Горит и взрывоопасен (смесь аммиака с сухим воздухом имеет диапазон взрываемости 16-28%).

Рассмотрим последствия и мероприятия по борьбе с подобным чрезвычайным происшествием.

Предельно допустимая концентрация в рабочей зоне (ПДК_р.з.) 20 мг/м³

Предельно допустимая концентрация максимальная разовая концентрация вредного вещества в воздухе населённых мест (ПДК_м.р..) 0,2 мг/м³

Предельно допустимая концентрация среднесуточная вредного вещёства в воздухе населённых мест (ПДК_сс.) 0,04 мг/м³

Первая медицинская помощь при отравлении аммиаком: промыть глаза и лицо водой, надеть противогаз или ватно-марлевую повязку, смоченную 5% раствором лимонной кислоты, открытые участки кожи обильно промыть водой, немедленно покинуть очаг заражения.

Индивидуальная защита: изолирующий и фильтрующие противогазы марок М, КД, респиратор РПГ-67КД, при их отсутствии - ватно-марлевая повязка, смоченная 5% раствором лимонной кислоты, защитный костюм, резиновые сапоги, перчатки.

Изолировать опасную зону и не допускать посторонних. В зону аварии входить только в полной защитной одежде. Соблюдать меры пожарной безопасности, не курить.

При утечке и разливе: устранить источники открытого огня. Устранить течь. Для осаждения газов использовать распыленную воду. Оповестить об опасности отравления местные органы власти. Эвакуировать людей, подвергшейся опасности заражения ядовитым газом. Не допускать попадания вещества в водоемы, тоннели, подвалы, канализацию. При пожаре: убрать из зоны пожара, если это не представляет опасности, и дать возможность догореть. Не приближаться к горящим емкостям. Охлаждать емкости водой с максимального расстояния. Тушить распыленной водой, воздушно-механической пеной с максимального расстояния.

Для этого на подстанции в комнате персонала предусмотрен шкаф укомплектованный необходимыми средствами, а именно: 5 противогазов, 4 ватно-марлевые повязки, лимонная кислота, вода 20 литров, 5 комплектов резиновых сапог, перчаток, защитных костюмов, плакат с указанием четких действий при чрезвычайной ситуации. Так как на подстанции нет дежурного персонала, то все необходимые вещи рассчитаны на человека средней комплекции.

10.7 Экология

Почвенный покров представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Так как на подстанции установлены масляные трансформаторы мощностью по 6,3 МВА с маслянным баком. При случае аварии одновременно на 2 трансформаторах возможна утечка масла, что нанесёт урон почве и грунтовым водам.

Для предупреждения загрязнения территории подстанции маслом, в соответствии с нормами технологического проектирования, главные трансформаторы оборудуются системой маслоприёмников, аварийных маслостоков и подземным маслосборником закрытого типа объёмом 40 м3.

Внутренние поверхности маслосборной ёмкости защищены 4-мя слоями гидроизоляции.

Объём маслосборника рассчитывается их условия размещения 100% объёма масла, содержащегося в трансформаторе и 20% объёма воды на пожаротушение трансформатора.

Эксплуатация кабельных трасс шинопроводов и трансформаторных подстанции не сопровождается вредными выбросами в воздушную и водную среду. В связи с этим проведение воздухо-водоохранных мероприятии данным проектом не предусматривается.

11. Экономическое обоснование

11.1 Экономические показатели сети

Технико-экономические показатели включают в себя основные технические, энергетические и экономические показатели работы сети. Они зависят от уровня напряжения сети, протяжённости линий электропередач, передаваемой электрической мощности, конфигурации сети, от организации управления и обслуживания сети и других факторов.

Суммарный максимум активной нагрузки потребителей до реконструкции:

Годовой полезный отпуск электроэнергии по формуле:

(11.1)

где: - годовое число использования максимальной активной нагрузки, ч.

По (11.1):

Потери мощности в электрической сети по формуле:

(11.2)

где: - потери активной мощности в линиях электропередач, МВт;

- потери активной мощности в трансформаторах, МВт.

Активные потери мощности в линии:

 (11.3)

R=l·r₀=27,5·0,245=6,74 Ом;

По (11.3):

По (11.2):

Среднегодовые потери электроэнергии в электрической сети, по формуле:

(11.4)

Максимальная активная мощность, потребляемая сетью, по формуле:

(11.5)

Среднегодовое потребление электроэнергии сетью, по формуле:

(11.6)

Среднегодовое значение коэффициента мощности по сети в режиме максимальной нагрузки, по формуле:

. (11.7)



Коэффициент полезного действия сети в режиме максимальной нагрузки:

(11.8)

Коэффициент полезного действия средневзвешенный за год.

(11.9)

11.2 Экономические показатели электрической сети

К экономическим показателям электрической сети относятся:

- капиталовложения в линии электропередач, подстанции и сети в целом;

- численность персонала, обслуживающего сеть;

- себестоимость электропередачи и распределения электрической энергии в сети.

Так как линии электропередач 110кВ и 10кВ существуют и находятся в работоспособном состоянии, то капиталовложений не требуют.

Капитальные вложения в подстанцию электрической сети складываются из стоимости распределительных устройств, трансформаторов и постоянной части затрат.

Таблица 11.1. - Капиталовложения в ПС «Починная Сопка»

Наименование и тип элементов подстанции	Единицы измерения	Кол-во	Стоимость, тыс.руб
			Единицы	Всего
ТМН-6300/115/10,5	шт.	1	4000	4000
ABB LTB145D1/B	шт.	2	2000	4000
ABB SGF123n	шт.	6	100	600
КРУ-59	яч.	16	20	320
ВВ-TEL-10-12,5/630 У3	шт.	11	100	1100
ТМ-63/10/0,4	шт.	2	300	600
ПКТ 101-10-8-31,5-У3	шт.	2	1	2
ОПН-110УХЛ1	шт.	6	50	300
ОПН -10 УХЛ1	шт.	33	10	330
НАМИ-110 УХЛ1	шт.	2	200	400
НАМИ-10-95 УХЛ1	шт.	2	100	200
РС83-ДТ2	шт.	2	40	80
BF80/Q	шт.	2	30	60
MICOM P-122	шт.	12	40	480
Счётчик «Альфа плюс»	шт.	8	30	240
Вольтметр Э-365	шт.	5	3	15
Амперметр Э-365	шт.	9	3	27
Ватметр Д-365	шт.	2	3	6
Варметр Д-335	шт.	2	3	6
Здание подстанции и ограждение	Руб.	1	1000	10000
Демонтаж	Руб.	1	2000	5000
Постоянная часть затрат	Руб.	1	8000	18000
Итого:	45766

Капитальные вложения в электрическую сеть

тыс.руб

Выбор формы обслуживания электрической сети и определение численности обслуживающего персонала.

Повышение производительности труда и совершенствование структуры управления на предприятиях электрических сетей тесно связаны с численностью персонала, формой организации и формой обслуживания электрических сетей.

Форма обслуживания электрических сетей зависит от конфигурации сетей, их плотности, напряжения, географических условий, состояния дорог, степени оснащённости транспортом и механизмами, перспектив развития, соотношения объёмов работ электрических сетей 110 кВ и выше и распределительных сетей 0,4-20 кВ, от типа потребителей и других факторов.

Нормативная численность рабочих на ПС «Починная Сопка» составляет 1,46 человека согласно [14].

Нормативная численность рабочих по ремонту подстанции.

Таблица 11.2. - Нормативная численность рабочих по ремонту подстанции

Наименование устройств	Напряжение, кВ	Норматив численности на 100 устройств, чел	Кол-во устройств шт	Нормативная численность рабочих, чел
Силовой трансформатор	110	9,46	2	0,19
Присоединения с выключателем: 110 кВ 10 кВ	110 10	4,2 0,96	10 31	0,25 0,25
Итого	0,69

(11.10)

где: - коэффициент условий эксплуатации;

- коэффициент, учитывающий объём по группам устройств - ВЛ 35 кВ и выше и подстанций 35 кВ и выше, распределительной сети 0,4-20 кВ.

По (11.11):

(11.12)

где: - коэффициент условий эксплуатации;

- коэффициент, учитывающий трудозатраты на проезды для рабочих по ремонту подстанций 35 кВ и выше;

- коэффициент, учитывающий объём по группам устройств - ВЛ 35 кВ и выше и подстанций 35 кВ и выше, распределительной сети 0,4-20 кВ.

По (11.12):

11.3 Себестоимость электропередачи и распределения электроэнергии в электрической сети

Численность производственных рабочих.

Основная заработная плата рабочих, по формуле:

(11.13)

де: - средняя заработная плата одного рабочего за год, тыс.руб;

- районный коэффициент по оплате труда.

По (11.13):

Дополнительная заработная плата рабочих.

Отчисления на социальное страхование с заработной платы рабочих.Расходы на содержание и эксплуатацию электрооборудования.

(11.14)

где: - коэффициент, учитывающий затраты на текущий ремонт и обслуживание электрической сети;

- амортизационные отчисления по производственному оборудованию подстанции.

Отчисления на амортизацию и текущий ремонт производственного оборудования подстанции определим по формуле:

(11.15)

По (11.15):

По (11.14):

Издержки по передаче и распределению электроэнергии.

Себестоимость передачи и распределения электроэнергии, по формуле:

(11.16)

Годовой отпуск электроэнергии с шин 10кВ подстанции после реконструкции:

W_ГОД=Pmax·T=6200·5400=33480000 кВт•ч.

11.4 Структура себестоимости передачи и распределения электроэнергии

Таблица 11.3. - Структура себестоимости передачи и распределения электроэнергии

Наименование статей и калькуляции	Затраты, тыс.руб/год	Структура себестоимости, %
Основная заработная плата производственных рабочих	576	10
Дополнительная заработная плата производственных рабочих	57,6	1
Отчисления на социальное страхование с заработной платы производственных рабочих	225,56	4
Расходы на содержание и эксплуатацию электрооборудования	5076,4	85
Итого:	5935,56	100

11.5 Срок окупаемости реконструкции подстанции

В данном проекте рассмотрен временный аспект, в этом случае рассматриваем дисконтирование. Для введения дисконтирования рассчитаем коэффициент дисконта, служащий для перевода современной стоимости денег в деньги с учётом инфляции.

(11.17)

где: б - коэффициент дисконта;

Ен - норма дисконта Ен=0,1 (учетная ставка ЦБ РФ, составляющая 10%);

t - срок окупаемости, год.

Таблица 11.4. - Коэффициент дисконта

t, лет	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
б	0,91	0,83	0,75	0,68	0,62	0,56	0,51	0,47	0,42	0,39

Выручка получаемая в год от продажи электроэнергии с шин 10кВ подстанции составит:

, руб/год (11.18)

где: 0,5 - стоимость 1кВт•ч электроэнергии с шин 10кВ подстанции, руб;

По (11.18):

Д=33480000•0,5=16740000 руб/год.

Таблица 11.5. - Сводные данные дохода

Год	КВ, тыс. руб	Д, тыс. руб/год	б	ЧД, тыс. руб/год	ЧДД, тыс. руб/год
1	45766	0	0	0	0
2		16740	0,91	16740	15233,4
3		16740	0,83	33480	27788,4
4		16740	0,75	50220	37665
5		16740	0,68	66960	45532,8
6		16740	0,62	83700	51894
7		16740	0,56	100440	56246,4
8		16740	0,51	117180	59761,8
9		16740	0,47	133920	62942,4
10		16740	0,42	150660	63277,2
11		16740	0,39	167400	65286

Чистый Дисконтированный Доход (ЧДД) = ЧД • б.

Таблица 11.6. - Чистые и дисконтированные доходы

Год	Чистая прибыль нарастающим итогом, тыс. руб	Чистый дисконтированный доход нарастающим итогом, тыс. руб	Инвестиционные вложения
1	0	0	45766
2	16740	15233,4	45766
3	33480	27788,4	45766
4	50220	37665	45766
5	66960	45532,8	45766
6	83700	51894	45766
7	100440	56246,4	45766
8	117180	59761,8	45766
9	133920	62942,4	45766
10	150660	63277,2	45766
11	167400	65286	45766

Рис.11.1 График чистых и дисконтированных доходов.

Вывод: Окупаемость проекта прямым нарастающим потоком доходных средств составляет 2 года 8 месяцев, с учётом дисконтирования - 4 года 1 месяц.

Таким образом, проект реконструкции ПС 110/10 кВ «Починная Сопка» п. Починная Сопка Новгородской области является экономически выгодным.

Заключение

В дипломном проекте произведён расчет реконструкции подстанции 110/10кВ «Починная Сопка».

Были рассчитаны нагрузки посёлка Починная Сопка и других примыкающих населённых пунктов.

Исходя из расчётов токов короткого замыкания были выбраны электрические аппараты на напряжение 110кВ и 10кВ и выбрана измерительная аппаратура на напряжение 110кВ и 10кВ.

Для трансформаторов, установленных на подстанции, были выбраны релейные защиты и рассчитаны уставки релейной защиты.

В проекты были рассмотрены вопросы безопасности и экологии, в частности расчет защитного заземления и молниезащиты.

В окончании дипломного проекта было произведено технико-экономическое обоснование.

Список литературы

1. Правила устройства электроустановок. Седьмое издание.-- М.: Издательство ДЕАН, 2002.

2. Правила устройства электроустановок.--6-е изд., перераб. и доп.--М.: Энергоатомиздат, 1987.

3. Нормы Технологического Проектирования электростанций и сетей. Минэнерго СССР М ЦИТИ Информэнерго 1981

4. Нормы Технологического Проектирования ПС. Переменного тока с высшим напряжением 35-750кВ (Издание четвёртое, переработанное и дополненное). Том 1. Москва ЭПС 13865 тм. - м1, 91

5. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей (15 издание, переработанное и дополненное) М СПО ОРГС. 1996.

6. Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. (с изменениями и дополнениями). ПОТ РМ-016-2001, РД-153-34.0-03.1 Санкт-Петербург 2001.

9. Фёдоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: М.: Энергоатомиздат, 1987.

10. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов./ Под. Ред. Б.Н. Неклепаева, И.П. Крючкова.--4-е изд., перераб. и доп. -- М.: Энергоатомиздат,1989.

11. Блок В.М. Электрические сети и системы. - М.: Высшая школа, 1986.

12. Справочник по проектированию линий электропередач /Под ред. М.А. Реута и С.С. Рокотяна.--2-е изд., перераб. и доп.--М.: Энергия,1980.

13. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов.--3-е изд., перераб. и доп.--М.: Энергоатомиздат, 1987.

14. Электрическая часть станций и подстанций: Учебник для вузов/ Под ред. А.А. Васильева. -- М: Энергия, 1980.

15. Справочник по проектированию электросетей в сельской местности /Под ред. П.А. Каткова и В.И. Франгуляна. - М.: Энергия, 1980.

16. Будзко И.А., Левин М.С. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. - 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Агропромиздат, 1985.

17. Силенко В.Н., Зобнин В.И. С36 Безопасность и экология. Методические указания по выполнению дипломного проекта (раздела "Безопасность и экология" для студентов энергетического факультета СПбГАУ. - СПб.:НП "Институт техники и технологии", 2008. 32с.)

18. Справочник по проектированию электроснабжения /Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

19. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий /Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. В 2-х кн. Кн. 1. Проектно-расчетные сведения. - М.: Энергия, 1973.

20. Методические рекомендации по расчету релейной защиты силового трансформатора.

21. Методические рекомендации по расчету защитного заземления для распределительного устройства 110 кВ.

Размещено на Allbest.ru