Реконструкция электросети гостиничного комплекса ООО "Санта Ризот отель"

Для расчёта токов трехфазного КЗ составляем схемы замещения для расчётных точек КЗ ? шины 0,4 кВ питающей ТП и ввод в здание гостиничного комплекса. Составленные схемы даны на рисунке 2.3.



Рис. 2.3. Схемы замещения для расчёта токов КЗ в типовых точках

Сопротивление системы, приведённое к напряжению 0,4 кВ:

Х_С=·, (2.20)

здесь I_откл=12,5 кА - значение тока отключения выключателя нагрузки, стоящего на стороне ВН трансформаторной подстанции 6/0,4 кВ.

Х_С=··1000=1,17 мОм.

Сопротивление трансформатора ТМ-630/6/0,4, приведённое к стороне 0,4 кВ [8, табл. 1.9.1]:

Z_тр=3,1+j13,6 мОм.

Сопротивления кабельной линии определяется по удельным сопротивлениям [6, табл. 1.9.5] и её длине:

Z=z_уд·L, (2.21)

Z_кл=(0,169+j0,06)·250/4=10,56+j3,75 мОм.

Сопротивление автоматического выключателя Z_кВ принято по [8, табл. 1.9.3]:

Z_кВ=0,1+j0,17мОм.

Переходное сопротивление контактных соединений зависит от места КЗ, т,е, от удаленности КЗ от шин ТП [8, табл, 1.9.4]:

R_перТП=15 мОм,

R_{пер,расп}=20 мОм.

Результирующее сопротивление при КЗ на шинах ТП:

Z_?ТП=jХ_С+Z_тр+Z_кВ+R_перТП, (2.22)

Z_?ТП=j1,17+3,1+j13,6+0,1+j0,1+15=18,2+j14,87 мОм.

Начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ на шинах ТП:

I_{п0 ТП}=, (2.23)

I_{п0 ТП}==9,83 кА.

Ударный ток находится по формуле:

i_уд=I_п0·К_уд, (2.24)

где К_уд - ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени Т_а.

Ударный коэффициент и постоянная времени:

К_уд=1,02+0,98•, (2.25)

Т_а=. (2.26)

Для шин 0,4 кВ ТП:

Т_а==0,004 с,

К_уд=1,02+0,98•=1,1,

i_{уд ТП}=9,83·1,1=15,3 кА.

Аналогичным образом найдены токи трёхфазного КЗ для ввода в здание:

Z_?ВРУ=j1,17+3,1+j13,6+0,1+j0,1+10,56+j3,75+20=33,76+j18,62 мОм;

I_{п0 ВРУ}==5,99 кА;

Т_а==0,002 с;

К_уд=1,02+0,98•=1,027;

i_{уд ВРУ}=5,99·1,027=8,7 кА.

2.9 Расчёт токов однофазного КЗ

Начальное значение периодической составляющей тока однофазного КЗ определяется по формуле [7, с. 141]:

I⁽¹⁾_п0=, (2.27)

где z₀ - суммарное сопротивление схемы замещения нулевой последовательности относительно точки КЗ.

Сопротивления нулевой последовательности трансформатора с низшим напряжением до 1 кВ при схеме соединения обмоток ?/Y₀?11 принимаются равными сопротивлениям прямой последовательности. [9, с. 141]

Сопротивления нулевой последовательности шин зависят от многих факторов: расположения и выполнения заземляющих проводников, близости проводящих металлоконструкций и др. В практических расчетах активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности трехжильных кабелей принимают соответственно r_0к=10·r_1к; х_0к=4·х_1к.

В таблице 2.5 показаны суммарные сопротивления схем замещения прямой и нулевой последовательностей относительно расчётных точек однофазного КЗ, там приведены значения периодической составляющей тока однофазного КЗ и ударного тока при однофазном КЗ.

Таблица 2.5.

Расчет токов однофазного КЗ

Точка КЗ	Z?, мОм	Z0?, мОм	I(1)п0, кА	iуд, кА
шины ТП	18,2+j14,87	20,65+j18,44	9,83	15,3
ввод в здание	33,76+j18,62	128,8+j29,87	1,75	2,54

2.10 Проверка питающего кабеля по термической стойкости

Принимаем t_откл=0,5 с, тогда:

В_к=9,83²·(0,5+0,004)=48,7 кА²с;

=77 мм².

Следовательно, выбранный питающий кабель ААШв-(3х185+1х150) выдержит термическое действие токов КЗ.

2.11 Выбор предохранителей и выключателей нагрузки 6 кВ

Плавкие предохранителя напряжением выше 1 кВ выбирают по конструктивному выполнению, номинальным напряжению и току, предельным отключаемым току и мощности, роду установки (наружная, внутренняя) и в некоторых случаях с учетом избирательной защиты линий.

На стороне 6 кВ в цепях силовых трансформаторов 6/0,4 кВ устанавливаем кварцевые предохранители ПКТ-6. Плавкие предохранители позволяют осуществить наиболее простую и дешевую защиту электроустановки. При выполнении защиты трансформатора с помощью плавких предохранителей оказываются ненужными трансформаторы тока, аппаратура релейной защиты. Плавкие предохранители не требуют проведения наладочных работ, необходимых для устройств релейной защиты, выключателей и другого, более сложного оборудования.

Максимальный ток в цепи трансформатора ТМ-630/6:

I_max=1,4•=84,9 А.

Выбираем плавкий предохранитель ПКТ103-6-100-12,5У3. [7, с. 255]

Проверка условий выбора предохранителя сведена в таблицу 2.6.

Таблица 2.6

Выбор предохранителя 6 кВ

Расчётные данные	Справочные данные	Условия выбора
Uуст=6 кВ	Uном=6 кВ	UномUуст
Imax=84,9 A	Iном=100 A	IномImax
Iп0=2,1 кА	Ioтк.ном=12,5 кА	Ioтк.номIпо

Выбор выключателей нагрузки и разъединителей проводится по номинальным напряжению и току, проверяются выключатели нагрузки и разъединители по электродинамической и термической стойкости при КЗ.

Для ТП выбраны выключатели нагрузки серии «ISARC» («ИСАРК»), предназначенные для коммутации цепей трёхфазного тока частотой 50 Гц номинальным напряжением 6 кВ и номинальным током до 400 А.

Данные выключатели обладают целым рядом преимуществ:

простота и надёжность конструкции;

простота установки и обслуживания;

малый вес подвижных частей;

наличие дугогасительной камеры;

полное разделение на шинный и высоковольтный отсеки с помощью механической заслонки.

Проверка выключателей нагрузки ISARC-1 выполнена в таблице 2.7.

Таблица 2.7

Проверка выключателей нагрузки ISARC-1 и разъединителей РВ-6/400УЗ

Расчётные данные	Справочные данные	Условия выбора
Uуст=6 кВ	Uном=6 кВ	UномUуст
Imax=84,9 A	Iном=400 A	IномImax
iуд=·1,5·2,1=5,5 кА	iпр.скв=31,5 кА	iпр.сквiуд
Вк=2,12·(1,5+0,05)=6,8 кА2·с	·tоткл=162·1,5=234 кА2·с	·tотклВк

3. Спецвопрос. Релейная защита

3.1 Выбор устройств релейной защиты и автоматики

Защита силовых трансформаторов, устанавливаемых на ТП, выполняется с помощью плавких предохранителей. Защита присоединений на стороне НН ТП выполняется автоматическими выключателями и предохранителями 0,4 кВ.

Для линий 6 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных КЗ и однофазных замыканий на землю.

Защита от многофазных КЗ предусмотрена в двухфазном исполнении. На защищаемой линии 6 кВ устанавливается двухступенчатая токовая защита, первая ступень которой выполняется в виде токовой отсечки (ТО), а вторая - в виде максимальной токовой защиты (МТЗ).

Защиту линии 6 кВ выполняем на микропроцессорном устройстве защиты МРЗС?05М.

Защита от однофазных замыканий на землю выполняется в виде селективной защиты (устанавливающей поврежденное направление), действующей на сигнал.

Расчёт защит проведем по следующим данным: ток трёхфазного в конце питающей линии 6 кВ -2,1 кА, ток КЗ в начале линии - 2,7 кА.

3.2 Расчёт токовой отсечки питающей линии 6 кВ

Ток срабатывания ТО выбирается по условию отстройки от максимального тока трехфазного КЗ в конце линии:

I_с.з.=К_отс·I⁽³⁾_к.макс, (3.1)

здесь К_отс=1,2 коэффициент отстройки, для ТО линии без выдержки времени.

I_с.з.=1,2·2,1=2520 А.

Ток срабатывания реле:

I_с.р.=·I_с.з., (3.2)

где К_сх коэффициент схемы, равен 1 при соединении ТТ в неполную звезду;

К_I коэффициент трансформации трансформаторов тока, принимаем для данной линии К_I=250/5.

I_с.р.=·2520=50,4 А.

Принимаем уставку срабатывания реле I_с.р. равной 50 А. При выбранной уставке ток срабатывания защиты:

I_c.з.=; (3.3)

I_c.з.==2500 А.

Коэффициент чувствительности ТО без выдержки времени должен быть не менее 2:

К_ч=>2 (3.4)

здесь ? минимальное значение тока двухфазного КЗ при КЗ в месте установки отсечки

=0,942.

Так как чувствительность токовой отсечки без выдержки времени оказалась недостаточной, то устанавливается токовая отсечка с выдержкой времени с t_с.з.=0,5 с. Ток срабатывания токовой отсечки с выдержкой времени отстраиваем от броска тока намагничивания трансформатора на ТП:

I_с.з.=К_отс·4•I_{ном тр ТП1}, (3.5)

здесь К_отс=1,1?1,2 коэффициент отстройки;

I_{ном тр ТП} - номинальный ток трансформатора ТП.

I_{ном тр ТП}==60,6 А;

I_с.з.=1,2·4•60,6=291 А;

I_с.р.=·291 =5,8 А.

Чувствительность токовой отсечки с выдержкой времени не проверяется.

3.2 Расчёт МТЗ питающей линии 6 кВ

Первичный ток срабатывания МТЗ:

I_с.з=I_{раб.макс}·К_отс·К_з/К_в, (3.6)

где I_{раб.макс} - максимальный рабочий ток линии, А;

К_отс=1,1 - коэффициент отстройки, обеспечивающий надежное несрабатывание (отстройку) защиты путем учета погрешностей с необходимым запасом;

К_в=0,9 - коэффициент возврата;

К_з - коэффициент самозапуска, при отсутствии точных данных по сети принимается равным 1,52.

I_с.з=42·1,1·1,5/0,9=77 А.

Ток срабатывания реле:

I_с.р.=·77=1,54 А.

Принимаем уставку тока 1,6 А. При выбранной уставке ток срабатывания защиты:

I_c.з.==80 А.

Коэффициент чувствительности защиты должен быть не менее 1,5:

К_ч=>1,5, (3.7)

где I⁽²⁾_к.мин ток двухфазного КЗ в конце защищаемого участка сети в минимальном режиме.

=22,71,5.

Время срабатывания МТЗ выбирается из условий селективности защиты и термической стойкости защищаемого элемента. Время срабатывания последующей защиты (расположенной ближе к источнику питания) t_{с.з.посл}:

t_{с.з.посл.}=t_{с.з.пред..}+t, (3.8)

где t_{с.з.пред.} -время срабатывания предыдущей защиты, с;

t -ступень селективности, принимается равной (0,6-0,7) с для защит с ограниченно зависимой характеристикой.

t_{с.з.МТЗ.}=0+0,6=0,6 с.

3.4 Защита трансформатора ТМ?630/6

Согласно требованиям ПУЭ для силовых трансформаторов (СТ) должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

многофазных замыканий в обмотках и на вводах;

однофазных замыканий на землю в обмотке и на вводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

витковых замыканий в обмотках;

токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

понижения уровня масла;

однофазных замыканий на землю в сетях 6 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по уровням безопасности;

Для трансформатора мощностью 630 кВА предусматриваем следующие виды защит:

- для защиты от многофазных КЗ в обмотках и на их выводах - токовую отсечку без выдержки времени, устанавливаемую со стороны питания и охватывающую часть обмотки трансформатора;

- для защиты от токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ и резервирования действия защиты от внутренних повреждений - максимальную токовую защиту без пуска или с пуском минимального напряжения, устанавливаемую со стороны питания;

- для защиты от токов в обмотках, обусловленных перегрузкой, - токовую защиту с действием на сигнал с выдержкой времени.

Токовая отсечка устанавливается на стороне питания и отстраивается от максимального тока КЗ при коротком замыкании на шинах НН:

I_с.з>К_отс·I⁽³⁾_{к.макс.ВН}, (3.9)

здесь I⁽³⁾_{к.макс.ВН} - максимальное значение тока трёхфазного КЗ за трансформатором, приведённое к стороне ВН, где установлена токовая отсечка;

К_отс коэффициент отстройки.

I⁽³⁾_{к.макс.ВН}=I_{п0 ТП}·; (3.10)

I⁽³⁾_{к.макс.ВН}=9,83·=0,584 кА;

I_с.з.=1,5·584=876 кА.

Ток срабатывания реле:

I_с.р.=·876=17,5 кА.

Принимаем уставку тока 18 А. При выбранной уставке ток срабатывания ТО:

I_c.з.==900 А.

Коэффициент чувствительности ТО без выдержки времени, установленной со стороны питания силового трансформатора, определяется по двухфазному КЗ в месте установки отсечки, его значение должно быть не менее 2:

К_ч=>2, (3.11)

где I⁽²⁾_к.ВН ток двухфазного КЗ при коротком замыкании на стороне ВН трансформатора.

=2,03 2.

Теперь рассмотрим вопрос о возможности выполнении защиты трансформатора плавким предохранителем ПКТ103-6-100-12,5У3, выбор которого показан в пункте 2.11, чувствительность в этом случае:

=5,1 2.

Таким образом, защиту трансформатора ТМ?630/10 выполняем плавкими предохранителями 6 кВ. Выбранные предохранители ПКТ103-6-100-12,5У3 обеспечивают требуемую надежность защиты и её селективность.

Защиту трансформатора от внешних коротких замыканий и от перегрузок выполняем расцепителями автоматического выключателя ВА 53-41. При КЗ на стороне НН электромагнитный расцепитель автоматического выключателя срабатывает без выдержки времени, при перегрузках срабатывает тепловой расцепитель с выдержкой времени. Основной зоной защиты для автоматического выключателя являются шины 0,4 кВ ТП, зоной резервирования ? отходящие линии, защита которых выполнена плавкими предохранителями 0,4 кВ.

3.5 Автоматическое включение резерва

Устройства АВР устанавливают на подстанциях, для которых предусмотрены два источника питания, работающих раздельно в нормальном режиме.

Назначением устройства АВР является осуществление возможно быстрого автоматического переключения на резервное питание потребителей, обесточенных в результате повреждения или самопроизвольного отключения рабочего источника электроснабжения, что обеспечивает минимальные нарушения и потери в технологическом процессе.

Включение резервного источника питания на поврежденную секцию сборных шин КРУ, как правило, не допускается во избежание увеличения объема разрушений, вызванных КЗ, и аварийного снижения напряжения потребителей, электрически связанных с резервным источником. Действие АВР не должно приводить к недопустимой перегрузке резервного источника как в последующем установившемся режиме, так и в процессе самозапуска потерявших питание электродвигателей потребителя.

Схема устройства АВР в нашем случае должна:

а) обеспечивать возможно раннее выявление отказа рабочего источника питания;

б) действовать согласованно с другими устройствами автоматики (АПВ, АЧР);

в) не допускать включение резервного источника на КЗ;

д) не допускать подключение потребители к резервному источнику, напряжение на котором понижено.

В качестве резервного источника для электроснабжения гостиничного комплекса используется дизель-генератор мощностью 720 кВт, подключенный к шинам 0,4 кВ ТП,

Выключатели, включаемые устройствами АВР, должны иметь контроль исправности цепи включения.

Устройство АВР состоит из двух измерительных органов (ИО) ? по одному на каждый источник, логической части, содержащей органы выдержки времени (ОВ), цепи однократности и запрета действия АВР и сигнальных реле. Для удобства обслуживания, наладки и опробования УАВР его ИО и та логическая часть, которая вырабатывает сигналы на отключение выключателя ввода отказавшего источника питания и на подготовку обесточенных электроприемников к подаче напряжения от резервного источника, подключаются к цепям оперативного тока указанного выключателя. Другая аппаратура устройств АВР, составляющая логическую часть и предназначенная для формирования команды на включение резервного источника, питается оперативным током секционного выключателя.

Измерительный орган осуществляет постоянный контроль за состоянием источника питания на основе информации, поступающей от измерительных трансформаторов напряжения и тока. На подстанциях напряжением 6 кВ в качестве измерительных органов используются два реле напряжения, включенных на вторичные линейные напряжения (обычно АВ и ВС) шинных трансформаторов напряжения. Первое из двух реле типа РН-54/160 фиксирует состояние, при котором данный источник питания может выполнять функцию резервного. Напряжение срабатывания этого реле принимается равным 80?90 В. Уставка второго реле типа РН-53-6ОД выбирается из условия надежного несрабатывания при перегорании одного предохранителя на стороне ВН трансформатора напряжения и отстройки от наименьшего напряжения на РП, электрически связанной с ПС, для которой выбирается уставка ИО. Как правило, принимается U_ср=25?40 В. Соединенные последовательно размыкающие контакты двух указанных реле обеспечивают срабатывание ИО при симметричном снижении напряжения до значения, при котором уже не обеспечивается нормальная работа потребителей. Второй контакт реле типа РН-54/160 используется в части АВР, относящейся к резервному по отношению к рассматриваемому источнику питания. Размыкание этого контакта, при напряжении 80?90% от U_ном предотвращает переключение обесточенных потребителей на резервный источник с пониженным уровнем напряжения.

Выдержка времени у АВР принимается на ступень больше выдержки времени токовой защиты от КЗ, в нашем случае, отстройка выполняется от времени действия максимальной токовой защиты отходящей линии 10 кВ по формуле:

t_с.АВР.=t_с.з.МТЗ+t, (3.12)

здесь t -ступень селективности, принятая равной (0,6-0,7) с;

t_{с.з.МТЗ.}=0,6 с -время срабатывания максимальной токовой защиты.

t_с.АВР.=0,6+0,6=1,2 с.

Напряжение срабатывания АВР определим по формуле:

(3.13)

где U_р.min - минимальное напряжение сети равно 5700 В;

R_в=1,25 ? коэффициент возврата минимального реле напряжения;

R_з=1 ? коэффициент запаса.

Напряжение срабатывания АВР на питающей подстанции:

4560 В.

4. Охрана труда и техника безопасности

4.1 Расчёт заземления

Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением 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. Заземление обязательно во всех электроустановках 380 В и выше переменного тока, и 440 В и выше постоянного тока.

В электроустановках заземляются корпуса трансформаторов, аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, приводы электрических аппаратов, каркасы распределительных щитов, пультов, шкафов, металлические конструкции кабельных муфт, металлические оболочки и броня кабелей, проводов, металлические конструкции зданий и сооружений.

Заземление, предназначенное для создания нормальных условий работы аппарата или электроустановки, называется рабочим заземлением. К рабочему заземлению относится заземление нейтралей трансформаторов и дугогасящих катушек. Без рабочего заземления аппарат не может выполнить своих функций или нарушается режим работы электроустановки.

Для защиты оборудования от повреждения ударом молнии применяется грозозащита с помощью разрядников, ОПН, искровых промежутков, стержневых и тросовых молниеотводов, которые присоединяются к заземлителям. Такое заземление называется грозозащитным.

Обычно для выполнения всех трёх типов заземления используют одно заземляющее устройство.

Для выполнения заземления используют естественные и искусственные заземлители. В качестве естественных заземлителей применяют водопроводные трубы; металлические и железобетонные конструкции зданий, находящиеся в соприкосновении с землёй; свинцовые оболочки кабелей. Естественные заземлители должны быть связаны с магистралями заземлений не менее чем двумя проводниками в разных точках.

В качестве искусственных заземлителей используют прутковую круглую сталь диаметром не менее 10 мм (неоцинкованная) и 6 мм (оцинкованная), полосовую сталь толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 мм². Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1 кВ выбирается по термической стойкости. Количество заземлителей (уголков, стержней) определяется расчётом в зависимости от необходимого сопротивления заземляющего устройства или допустимого напряжения прикосновения. Размещение искусственных заземлителей проводится таким образом, чтобы достичь наиболее равномерного распределения электрического потенциала по площади заземляющего устройства. Для этой цели прокладывают заземляющие полосы на глубине 0,5-0,7 метров по периметру здания, для которого сооружается заземление. Вертикальные электроды выполняются из стальных труб, уголков, стержней с расположением верхнего конца у поверхности земли или ниже уровня земли на 0,5-0,7 метров. При этом способе сопротивление заземлителя относительно стабильно из-за малости изменения влажности и температуры грунта.

При выборе размеров вертикальных электродов исходят из обеспечения требуемого сопротивления заземлителя при наименьшем расходе металла, механической устойчивости электрода при погружении в грунт, устойчивости к коррозии электродов, расположенных в грунте.

Устойчивость к коррозии электрода в зимнее время в основном определяется его толщиной и площадью поверхности на единицу его длины. Для этих условий наиболее оптимальными являются круглые стержни, имеющие при равных сечениях наибольшую толщину и наименьшую поверхность. Сопротивление растеканию электрода определяется в основном его длиной и мало зависит от поперечных размеров электрода. Рекомендуют принимать длину вертикальных стержневых электродов 2-5 метров, а электродов из стального уголка 2,5-3 метров. Применение электродов большей длины целесообразно при высоком сопротивлении грунта и малой площади, отводимой под устройство заземлителя.

Погруженные в грунт вертикальные электроды соединяют стальными полосами или круглой сталью на глубине 0,5-0,7 метров, приваренными к верхним концам вертикальных электродов, расположенных на относительно небольших расстояниях друг от друга. Это вызывает экранирование, приводящее к относительному уменьшению объёма грунта при растекании тока с каждого электрода, и увеличивает сопротивление заземлителя. Увеличение числа вертикальных электродов при тех же размерах ряда или контура приводит к незначительному уменьшению сопротивления растекания. Заземлитель может быть простым или сложным. Простой заземлитель выполняется в виде замкнутого контура или полосы с вертикальными заземлителями. Расчёт простых заземлителей ведётся методом коэффициента использования. Сложный заземлитель выполняется в виде замкнутого контура с вертикальными электродами и сеткой продольных и поперечных заземляющих проводников.

Если на заземлитель подать потенциал, то в точках земли, расположенных в непосредственной близости от него, возникнут потенциалы, измеряемые относительно удалённой точки. С удалением от места расположения заземлителя потенциал уменьшается (зависимость обратно пропорциональна расстоянию) и в удалённых точках близок к нулю. Таким образом, в качестве точек нулевого потенциала могут служить точки, достаточно удалённые от заземлителя (обычно достаточно расстояния в несколько десятков метров).

Крутизна кривой распределения потенциалов зависит от проводимости грунта: чем меньше проводимость грунта, тем более плотную форму имеет кривая, тем дальше расположены точки нулевого потенциала.

Сопротивление, которое оказывает току заземлитель и грунт, называется сопротивлением растекания. В практике сопротивлению растекания соответствует термин «сопротивление заземлителя». Сопротивление заземлителя определяется отношением напряжения на заземлителе относительно точки нулевого потенциала к току, стекающему с заземлителя в землю.

Удельное сопротивление грунта зависит от его характера, температуры, содержания в нём влаги и электролитов. Геофизические изыскания верхних слоёв земли показали, что электрическая структура грунта в большинстве случаев имеет вид выраженных слоёв с различным сопротивлением и с практически горизонтальными границами. В горизонтальном направлении удельное сопротивление обычно изменяется незначительно, в верхнем слое до глубины примерно 3 метров наблюдаются заметные сезонные изменения удельного сопротивления, вызываемые изменением температуры, количества и интенсивности выпадающих осадков и другими факторами. Наибольшее сопротивление имеет место в зимнее время при промерзании грунта и в летнее время при его высыхании. Измерение удельного сопротивления грунта обязательно, чтобы не тратить лишние средства на сооружение заземлений и чтобы после его сооружения не пришлось осуществлять дополнительные мероприятия по расширению заземляющих устройств. Чаще они проводятся в тёплое время года, а увеличение сопротивления при высыхании или при промерзании грунта учитывается повышающими коэффициентами.

Удельное сопротивление грунта зависит от его характера, температуры, содержания в нём влаги и электролитов. Геофизические изыскания верхних слоёв земли показали, что электрическая структура грунта в большинстве случаев имеет вид выраженных слоёв с различным сопротивлением и с практически горизонтальными границами. В горизонтальном направлении удельное сопротивление обычно изменяется незначительно, в верхнем слое до глубины примерно 3 метров наблюдаются заметные сезонные изменения удельного сопротивления, вызываемые изменением температуры, количества и интенсивности выпадающих осадков и другими факторами. Наибольшее сопротивление имеет место в зимнее время при промерзании грунта и в летнее время при его высыхании. Измерение удельного сопротивления грунта обязательно, чтобы не тратить лишние средства на сооружение заземлений и чтобы после его сооружения не пришлось осуществлять дополнительные мероприятия по расширению заземляющих устройств. Чаще они проводятся в тёплое время года, а увеличение сопротивления при высыхании или при промерзании грунта учитывается повышающими коэффициентами.

На рассматриваемой ТП два уровня номинального напряжения: 6 и 0,4 кВ.

В сети 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью согласно требованиям ПУЭ сопротивление заземляющего устройства в любое время года не должно быть более 4 Ом.

В сети 6 кВ с изолированной нейтралью ограничивается потенциал на заземлителе U_з, т.е. нормируется сопротивление заземляющего устройства R_з. Это объясняется тем, что замыкание фазы на землю вызывает протекание сравнительно небольшого ёмкостного тока, и этот режим может быть длительным. Вероятность попадания под напряжение в момент прикосновения к заземлённым частям увеличивается.

Согласно требованиям ПУЭ в установках 6-35 кВ с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства в любое время года должно быть:

R_з, (4.1)

здесь I_з - расчётный ток замыкания на землю, А.

При соблюдении условия (4.1) R_з одновременно должно быть не более 10 Ом. Ёмкостной ток замыкания на землю для кабельных сетей определяется по следующей формуле:

I_з=, (4.2)

где U=6 кВ - междуфазное напряжение;

L_КЛ - суммарная длина кабельных линий, км.

В данном районе суммарная длина электрически связанных кабельных линий составляет 48,4 км.

I_з==48,4 А.

Сопротивление заземляющего устройства:

R_з=5,2 Ом.

Исходя из требований ПУЭ, для дальнейших расчётов принимается следующее условие:

R_з4 Ом.

Грунт в районе расположения рассматриваемой подстанции ? глина с удельным сопротивлением =40 Омм.

Определяем сопротивление заземления железобетонного фундамента здания ТП:

R_е=, (4.3)

здесь S ? площадь, ограниченная периметром здания ТП.

R_е==6,7 Ом.

Так как сопротивление естественного заземлителя превышает 4 Ом, то необходимо использовать искусственные заземлители ? вертикальные стальные прутки с длиной l=3 м и диаметром 16 мм.

Сопротивление одного вертикального электрода:

r_в=0,3•?•K_сез, (4.4)

здесь K_сез=1,6 ? коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта.

r_в=0,3•40•1,6=19,2 Ом.

Определяем требуемое сопротивление искусственных заземлителей:

R_иск=; (4.5)

R_иск==9,9 Ом.

Определяем требуемое число вертикальных электродов:

N_в=, (4.6)

здесь ? ? коэффициент использования вертикальных заземлителей.

Предварительно принимаем, что вертикальные заземлители устанавливаются в количестве 4 штук по углам заземляющего устройства, тогда ?=0,78.

N_в==2,5

Окончательно принимаем N_в=4, тогда общее сопротивление заземляющего устройства:

R_в=; (4.7)

R_в==3,2 Ом.

Вертикальные заземлители устанавливаются в количестве 4 штук по углам ТП, расстояние между электродами будет 6 м.

Таким образом, спроектированное заземляющее устройство полностью соответствует требованиям, предъявляемым ПУЭ к заземляющим устройствам до 1 кВ.

При устройстве наружного заземляющего контура размечаются и копаются траншеи глубиной 0,6-0,7 м. После устройства траншей, в грунт погружаются электроды - заземлители. Вертикальные электроды (стальные стержни диаметром 16 мм) вворачиваются в грунт на глубину примерно 3,5 м. При этом стержни вводятся в грунт таким образом, что бы их концы выступали над дном траншеи на 150-200 мм. Затем в траншеях укладываются горизонтальные заземлители (стальные полосы 45х4 мм), которые прикрепляются к забитым в землю электродам хомутами и привариваются к их выступающим концам. Качество приварки горизонтальных заземлителей к электродам проверяется ударами кувалды массой 2 кг. Вводы в здания заключаются в отрезки стальных труб.

4.2 Техника безопасности при монтаже оборудования

До начала работ на объекте монтажный персонал необходимо подробно проинструктировать по вопросам техники безопасности. Инструктаж проводят лица, ответственные за состоянием техники безопасности. Кроме того, каждый работающий должен в процессе производственной деятельности руководствоваться правилами безопасности, изложенными в официальных изданиях по этому вопросу и памятках по технике безопасности.

При проведении работ в опасных местах объекта необходимо вывесить соответствующие плакаты и предупреждающие знаки. Все не заделанные проемы должны быть ограждены, а отдельные участки монтажа иметь достаточное, естественное или искусственное освещение.

Прежде чем приступить к работе, следует проверить наличие и исправность заземляющих устройств у оборудования и механизмов, имеющих электропривод. Ручные электрифицированные инструменты должны быть снабжены устройствами для заземления корпусов.

Временные электрические сети на объекте должны быть выполнены с соблюдением соответствующих требований правил устройства электроустановок. Наиболее желательно применять инвентарные временные электрические устройства.

На месте работы необходимо иметь аптечку. Все работающие на объекте обязаны знать правила освобождения пострадавшего о действия электрического тока и уметь оказывать первую неотложную помощь.

Кроме того, монтажный персонал должен знать правила тушения пожаров в электроустановках и приемы пользования противопожарным инвентарем и оборудованием.

Деревянные рукоятки инструментов должны быть выполнены из прочных пород дерева (бука, дуба, клена и др.), а инструменты (молотки, кувалды) - надежно и правильно насажены на рукоятки. Бойковые поверхности ударных инструментов не должны иметь заусенцев. Длина зубила должна быть не менее 150 мм, скарпелей и шлямбуров - не менее 200 мм. Гаечные ключи должны строго соответствовать размерам гаек.

Работать электроинструментами при напряжении 127/220 В разрешается, если их корпуса надежно заземлены. При этом руки должны быть защищены диэлектрическими перчатками. Предпочтительнее использовать электроинструменты с изолированными корпусами. Запрещается использовать электрифицированные инструменты при работе с лестниц и стремянок. Для работы на высоте необходимо применять леса и подмостки.

К работам с пневматическими инструментами и строительно-монтажным пистолетом СМП допускаются лица, прошедшие предварительное обучение.

4.3 Уравнивание потенциалов

В соответствии с требованиям ПУЭ [5, п. 1.7.51] в целях электробезопасности (для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции электропроводки) в гостиничном комплексе предусматриваем следующие меры защиты:

защитное заземление;

автоматическое отключение питания;

уравнивание потенциалов.

С основной системой уравнивания потенциалов должны быть объединены следующие проводящие части:

- основной (магистральный) защитный проводник;

- основной (магистральный) заземляющий проводник или основной заземляющий зажим;

- стальные трубы коммуникаций гостиничного комплекса;

- металлические части строительных конструкций, система центрального отопления и системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Такие проводящие части должны быть также соединены между собой на вводе в здание.

При наличии децентрализованных систем вентиляции и кондиционирования металлические воздуховоды следует присоединять к шине РЕ щитов питания вентиляторов и кондиционеров.

Система уравнивания потенциалов для номера гостиничного комплекса показана графической части работы на 5 чертеже.

4.4 Пожарная безопасность

Возникновение пожара возможно, если на объекте имеются горючие вещества и источники зажигания. Для оценки пожарной опасности следует проанализировать вероятность взаимодействия этих факторов, а также их угрозу для жизни и здоровья людей и возможный размер материального ущерба от пожара.

Горючих компонентов в гостиничном комплексе огромное количество: оконные рамы, двери, мебель, бытовая техника, пластиковая и деревянная отделка и т.д.

Основным источником пожара являются электрические цепи. При прохождении электрического тока по проводникам и деталям выделяется теплота. Если в каком - либо участке электрической цепи количество выделяемой теплоты превысит определенный предел, то происходит перегрев участка цепи. При соприкосновении перегретых участков с горючими веществами и материалами могут возникнуть возгорание, и если это вовремя не обнаружить и предотвратить приведет к пожару.

Для предотвращения перегрева и последующего возгорания необходимо, чтобы все электрические соединения имели минимальное сопротивление, были аккуратно заделаны и спаяны. Все электрические проводки не касались вибрирующих поверхностей. Горючие материалы хранились в специальных емкостях, и местах где нет электрических проводок.

Нормы проектирования противопожарной защиты предусматривают оснащение гостиничного комплекса установками обнаружения, а также первичными средствами пожаротушения. В гостиничном комплексе установлена пожарная сигнализация. Также в комплексе находятся огнетушители, в том числе углекислотные, в которых в качестве заряда используют сжиженный диоксид углерода. Эти огнетушители специально применяются для тушения возгораний в электроприборах и электропроводках.

Работники гостиничного комплекса обязаны знать меры противопожарной безопасности.

Мебель и оборудование должны устанавливаться так, чтобы они не препятствовали эвакуации людей. Пожарные выходы должны быть очищены и открыты.

Все работники гостиничного комплекса обязаны уметь пользоваться первичными средствами пожаротушения.

5. Экономическая часть

5.1 Устанавливаемое оборудование

Проектом реконструкции электросети гостиничного комплекса предусматривается установка значительного количества современного электрооборудования, перечень которого дан в таблице 5.1.

Таблица 5.1.

Перечень устанавливаемого оборудования

Вид оборудования	Марка	Число, длина, м
Силовой трансформатор	ТМ-630/6/0,4	2
Выключатель нагрузки	ISARC-1	2
Разъединитель	РВ-6/400УЗ	2
Предохранитель	ПКТ103-6-100-12,5У3	2
Провод	СИП-3-3х35	2х2500
Кабель	ААШв-(3х185+1х150)	4х250
Вводная панель	ВРУ-3А-12-УХЛ4	1
Распределительная панель	ВРУ-3А-25-УХЛ4	1
Распределительные щитки	ЩР-1А-100-18-УХЛ3	8
Осветительные щитки	УОЩВ-12 УХЛ4	10
Автоматические выключатели	ВА 51?31	2
Автоматические выключатели	ВА 51?37	6
Автоматические выключатели	ВА 53-41	3
Автоматические выключатели	ВА 51?25	154
Автоматические выключатели	ВА 51?31-1	120
Кабель	ВВГ?470	150
Кабель	ВВГ?450	200
Кабель	ВВГ?435	50
Кабель	ВВГ?410	200
Светильник		192
Светодиодные лампы	KREONIX P130 168LED	1314

5.2 Стоимость устанавливаемого оборудования

Определение капитальных вложений в реконструкцию системы электроснабжения производится суммированием стоимости отдельных видов электрооборудования [12] с учётом его количества.

Расчёт суммарной стоимости необходимого электрооборудования в текущих расценках выполнен в таблице 5.2.

Таблица 5.2.

Стоимость устанавливаемого оборудования

Марка оборудование	Фирма-изготовитель	Ед. измер.	Кол-во	Стоимость ед. обор., руб./шт, руб/м	Стоимость, руб.
ТМ-630/6/0,4	ООО НПП "РЭК"	шт.	2	279000	558000
ISARC-1	ООО «РоспольЭлектро»	шт.	2	71000	142000
РВ-6/400УЗ	ЗАО АВК-Энерго	шт.	2	5900	11800
ПКТ103-6-100-12,5У3	ООО "Альфа Энергия"	шт.	2	1220	2440
СИП-3-3х35	группа компаний Элекмет	м	2·2500	88	440000
ААШв-(3х185+1х150)	группа компаний Элекмет	м	4·250	875	875000
ВРУ-3А-12-УХЛ4	ООО «ЭлектроАрсенал»	шт.	1	15458	15458
ВРУ-3А-25-УХЛ4	ООО «ЭлектроАрсенал»	шт.	1	13142	13142
ЩР-1А-100-18-УХЛ3	ПКФ «Автоматика»	шт.	8	560	4480
УОЩВ-12 УХЛ4	ПКФ «Автоматика»	шт.	10	341	3410
ВА 51?31	ООО «Энерго-Грант»	шт.	2	620	1240
ВА 51?37	ООО «Энерго-Грант»	шт.	6	930	5580
ВА 53-41	ООО «Энерго-Грант»	шт.	3	7200	21600
ВА 51?25	ООО «Энерго-Грант»	шт.	154	540	83160
ВА 51?31-1	ООО «Энерго-Грант»	шт.	120	370	44400
ВВГ?470	группа компаний Элекмет		150	665	99750
ВВГ?450	группа компаний Элекмет	м	200	479	95800
ВВГ?435	группа компаний Элекмет	м	50	343	17150
ВВГ?416	группа компаний Элекмет	м	200	93	18600
Светильник		шт.	192	400	76800
KREONIX P130 168LED		шт.	1314	140	183960
Итого					2713770

Таким образом, требуемые капитальные вложения на реконструкцию электросети гостиничного комплекса с учётом зонального повышающего коэффициента для Сахалина (1,3) составят:

1,3·2,714=3,528 млн. рублей.

Определим удельные капиталовложения на единицу потребляемой мощности:

, (5.1)

здесь S_р - расчётная мощность нагрузки гостиничного комплекса .

==8,1 тыс.руб./кВА.

5.3 Полная стоимость реконструкции

Реконструкция системы электросети гостиничного комплекса кроме затрат на приобретение оборудования потребует также следующих расходов:

1) затрат на оплату труда рабочих с учётом единого социального налога;

2) дополнительных материальных затрат.

В элементе «Затраты на оплату труда» отражаются все затраты на оплату труда производственного персонала, занимающегося реконструкцией. В состав этих затрат включаются выплата заработной платы за фактически выполненную работу, исходя из расценок, тарифных ставок, должностных окладов. Затраты на оплату труда определяются как произведение средней заработной платы на предприятии региона расположения электрической сети на принятую численность промышленно-производственного персонала. Учитывая, что средняя заработная плата зависит от многих факторов и постоянно меняется, в расчетах целесообразно затраты на оплату труда увязывать с месячной тарифной ставкой первой ступени оплаты труда Ст₍₁₎ работников, занятых на эксплуатации, ремонте и строительстве объектов электроэнергетической промышленности. Принимаем, среднее значение Ст₍₁₎=5000 руб./мес.

Для определения численности персонала для проведения реконструкции выполняем расчёт трудоемкости реконструкции - таблица 5.3.

Таблица 5.3.

Расчёт трудоемкости реконструкции

Вид оборудования	Нормы трудоемкости, чел.·час	Единиц	Трудоемкость, чел.·час
Прокладка СИП 3	38	2,5	95
Прокладка кабеля	143	1	143
КТП	180	1	180
Распределительные пункты силовые с трехфазными автоматическими выключателями на номинальный ток до 200 А	60	2	120
Щитки осветительные, распределительные с числом автоматических выключателей 16-30	30	18	540
Электроосветительная арматура (10 светильников) с одной лампой	2,5	192	48
Прокладка проводки	117	0,6	70
Итого			1196

Таким образом, при восьмичасовом рабочем дне для проведения реконструкции потребуется работа бригады из 4 рабочих в течение 38 рабочих дней:

1385/(4·8)=38.

Принимаем, что проведение реконструкции будет осуществлено в течение полутора календарных месяцев.

Определим среднемесячную заработную плату одного работающего и фонд оплаты труда на одного человека на время проведения реконструкции:

ЗП_ср.мес=Ст₍₁₎•К_t•К_р•К_пр; (5.2)

ФОТ_чел =ЗП_ср.мес•1,5; (5.3)

здесь К_t=1,4?1,6 - средний тарифный коэффициент по промышленно-производственному персоналу;

К_р=1,4 - районный коэффициент к заработной плате;

К_пр=1,15?1,5 ? средний коэффициент, учитывающий стимулирующие виды доплат (премии).

ЗП_ср.мес=5000•1,6•1,4•1,5=16800 тыс.руб./мес.;

ФОТ_чел=16,8•1,5=25,2 тыс.руб..

Затраты на оплату труда определяются по формуле:

И_от=ФОТ_чел•N; (5.4)

И_от=25,2•4=101 тыс.руб..

Единый социальный налог:

И_сн=, (5.5)

здесь И_сн%=35,8% ? ставка единого социального налога.

И_сн=0,358·101=36 тыс.руб.

Кроме того в стоимости реконструкции отражаются дополнительные материальные затраты, в которые входят:

? стоимость покупки вспомогательных, смазочных, материалов, крепежа;

? стоимость работ и услуг производственного характера, выполняемых сторонними предприятиями - проведение испытаний, транспортные услуги и др.. Стоимость материальных ресурсов, отражаемая по элементу «Материальные затраты», формируется исходя из цен их приобретения, наценок, комиссионных вознаграждений, уплачиваемых снабженческим, внешнеэкономическим организациям, стоимости услуг товарных бирж, включая брокерские услуги, таможенные пошлины, плату за транспортировку, осуществляемую сторонними организациями, и ориентировочно в нашем случае рассчитывается по формуле:

И_м.з.=(0,02?0,07)·К; (5.6)

И_мз =0,05 3258=163 тыс.руб..

В полную стоимость реконструкции включаются все рассчитанные затраты:

К_сум=К+И_мз+И_от+И_сн; (5.7)

К_сум=3258+163+101+36=3558 тыс.руб..

Рассчитанные экономические показатели реконструкции электросети гостиничного комплекса сведены в таблицу 5.4.

Таблица 5.4.

Технико-экономические показатели

Наименование показателя	Значение
Капиталовложения на приобретение оборудования, тыс. руб.	3258
Удельные капиталовложения, тыс.руб./МВА	8,1
Численность рабочих, чел	4
Затраты на оплату труда	101
Единый социальный налог	36
Материальные затраты	163
Итого полная стоимость реконструкции	3558

5.4 Экономическая выгода от замены источников освещения

Проектом реконструкции предусматривается замена ламп накаливания в гостиничных номерах светодиодными лампами. В настоящее время в каждом номере установлено по 8 ламп накаливания: 6 ламп мощностью 60 Вт и 2 лампы мощностью 40 Вт. Следовательно, расчётная осветительная нагрузка 96 гостиничных номеров в настоящее время составляет:

P_{р.о.сущ.}=96·(6·0,06+2·0,04)·0,8=33,79 кВт.

Расчётная осветительная нагрузка светодиодных ламп, найденная в пункте 1.2:

P_р.о.=8,83 кВт.

Определяем годовое потребление электроэнергии осветительной нагрузкой до и после реконструкции:

W_cущ=33,79·2500=84475 кВт·ч;

W=8,83·2500=22075 кВт·ч.

После установки светодиодных ламп годовое энергопотребление снизится на ?W=62400 кВт·ч, что при существующем тарифе t=2,25 руб/кВт·ч даст ежегодную экономию денежных средств в размере:

Э=?W·t (5.8)

Э=62400·2,25=140400 руб.

В соответствии с таблицей 5.2 замена источников света обойдется в 1,3·261=340 тысяч рублей, таким образом, установка светодиодных ламп окупится в течение 340/140=2,5 лет.

Заключение

В данной дипломной работе создан проект реконструкции электросети гостиничного комплекс ООО «Санто Ризот Отель».

В работе определены расчётные нагрузки гостиничного комплекса, проведен выбор силовых трансформаторов и проводников питающих линий 6 и 0,4 кВ. Выбрано современное коммутационное и защитное оборудование. Проведены расчёты токов КЗ и релейной защиты. Все выбранное электрооборудование было проверено на стойкость к токам КЗ, проводники проверены по допустимой потере напряжения,

Определена стоимость проведения реконструкции (3558 тыс. руб.), а также выполнена оценка экономической эффективности замены ламп накаливания в гостиничных номерах на энергосберегающие светодиодные лампы. Расчёты показали, что установка новых источников света окупится за 2,5 года и будет давать ежегодную экономию в размере 140 тыс. руб.

Для иллюстрации принятых решений выполнена графическая часть работы, состоящая из шести листов формата А1.

Список использованной литературы

СП 31-110-2003. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий [Текст] // Госстрой России, дата введения 2004-01-01.

Справочная книга для проектирования электрического освещения [Текст]. Под ред. Г. М. Кнорринга, Л.: «Энергия», 1976. - 384 с.: ил.

Светодиодные лампы Kreonix. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.kreonix.net/

Федоров А. А., Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий [Текст]: Учеб, пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.: ил.

Правила устройства электроустановок [Текст]. Седьмое издание. 2003.

Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии [Текст] / Под общ. ред. профессоров МЭИ В. Г. Герасимова и др. М.: издательство МЭИ, 2002. - 964 с.

Неклепаев Б. Н., Крючков И. П., Электрическая часть электростанций и подстанций [Текст]. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М: Энергоатомиздат,1989. - 608 с.

Шеховцов В. П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения [Текст]. Методическое пособие для курсового проектирования. ? М.: ФОРУМ: ИНФРА?М, 2005. - 214 с.: ил.

Справочник по проектированию электроснабжения [Текст]/ Под ред. Ю. Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.: ил.

Шеховцов В. П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению [Текст]. ? М.: ФОРУМ: ИНФРА?М, 2006. ? 136 с.

Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций [Текст]: Учебник для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 648 с.: ил.

Отраслевой портал: Рынок кабельной продукции, аккумуляторов, трансформаторов… [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.elec.ru/market/

РД 153-34.0-20.527-98 Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования [Текст] /Под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. - 151 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru