Оценочный расчет системы электроснабжения подстанции ГПП-4 ОАО "НЛМК"

Для расчета показателей надежности системы электроснабжения необходимо в качестве исходной информации иметь числовые показатели о надежности всех входящих в систему элементов: трансформаторов, линий электропередачи, разъединителей, выключателей, и т. д. Числовые показатели отдельных элементов системы электроснабжения обычно получают в результате обработки методами математической статистики опытных данных [17].

Рассчитаем надежность электроснабжения подстанцией потребителей электроэнергии. Проведем расчет для блок-схемы, представленной на рис. 6.1.

На рис. 6.1 блоки 1 и 2 - кабельные линии вводов №1 и 2, блоки 3 и 4 - выключатели вводов №1 и 2, блоки 5, 6, 8, 11,12 и 15 - разъединители; блок 7 - секционный выключатель, блоки 9, 10 и 14 - высоковольтные выключатели, блок 13 - силовой трансформатор.

Частота отказов каждого из элементов системы равна:

. (6.1)

Выражение (6.1) справедливо для одиночного элемента; при последовательном соединении элементов (когда отказ любого элемента приводит к отказу всей ветви) частота отказов ветви:

, (6.2)

где n - число последовательных элементов ветви;

- частота отказов i-го элемента.

Вероятность отказа одиночного элемента определяется из выражения:

, (6.3)

а вероятность отказа электрооборудования всей ветви будет равна:

, (6.4)

Рис. 6.1. Блок-схема для расчета надежности подстанции ГПП-7

Зная частоту и вероятность отказов ветви, можно определить их среднюю длительность:

, (6.5)

и наработку на отказ:

. (6.6)

Для параллельных элементов (или ветвей), когда отказ цепи происходит только в случае отказа всех параллельных цепей, вероятность отказа:

, (6.7)

где n - число параллельных элементов;

- частота отказов i-го элемента.

Средняя длительность отказа параллельных ветвей:

, (6.8)

где n - число параллельных элементов;

- длительность отказов i-го элемента.

Частота отказов соединённых параллельно ветвей:

. (6.9)

Рассмотрим наиболее неблагоприятный вариант - перерыв снабжения П1. Найдем частоту отказов каждого элемента схемы. Для кабельной линии:

, 1/ч,

для выключателей вводов и секционного выключателя:

, 1/ч,

для разъединителей:

, 1/ч,

для выключателя нагрузки:

, 1/ч,

для силового трансформатора:

, 1/ч.

Определим частоту отказов ветвей 1 и 2:

, 1/ч;

, 1/ч.

Определим вероятность отказов отдельных элементов схемы. Для кабельной линии:

;

для выключателей вводов и секционного выключателя:

;

для разъединителей:

;

для выключателя нагрузки:

;

для силового трансформатора:

.

Вероятность отказа ветвей 1 и 2 составит:

;

.

Зная частоту отказа и вероятность отказа ветви легко определить среднюю длительность отказа:

, ч;

, ч.

Вероятность отказа ветвей 1 и 2:

.

Средняя длительность отказа ветвей 1 и 2:

, ч.

Частота отказов ветвей 1 и 2:

, 1/ч.

Найдем вероятность работы и наработки на отказ оборудования ветвей:

;

, ч ? 16,7 года.

Таким образом, наработка подстанции ГПП-7 ОАО «НЛМК» на отказ составляет 16,7 года, что свидетельствует о высокой надежности.

7. ЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

7.1 Экономический выбор электрооборудования

В результате оценочного расчета системы электроснабжения подстанции ГПП-7 были проверены масляные подвесные выключатели внутренней установки типа ВМПЭ-10-1600 и выключатели колонковые экскаваторные типа ВКЭ-10-630-31,5У2, ВКЭ-10-1000-31,5У2, которые уже установлены на подстанции, на соответствие требованиям установки. Критериями для выбора выключателей высокого напряжения являлись данные по номинальному напряжению, току, номинальному току отключения, по ударному току, по термической устойчивости и роду установки.

Кроме перечисленных типов выключателей по условиям выбора и установки подходят выключатели типа ВМП-10П-600 и ВМП-10П-1000 взамен ВКЭ-10-630-31,5У2 и ВКЭ-10-1000-31,5У2 соответственно. Выключатель типа ВМПЭ-10-1600-31,5 не может быть заменен по условию отключения номинального тока и роду установки. По сравнению с установленными выключателями они имеют лучшие технические характеристики. Произведём сравнение экономической эффективности замены установленных выключателей на выключатели типа ВМП-10П-600 и ВМП-10П-1000.

Рассчитаем вложение в оборудование, используя формулу:

(7.1)

где Ц_о.э - оптовая цена оборудования, руб.;

у_т - коэффициент транспортно-заготовительных расходов, связанных с при-обретением оборудования, у_т=0,1;

у_с - коэффициент, учитывающий затраты на строительные работы, в т. ч. устройство фундамента, у_с=0,02;

у_м - коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и освоение оборудо-вания, руб./ед. (0,055 от оптовой цены оборудования).

Проведем расчет для одного выключателя ВКЭ-10-630-31,5У2 и одного выключателя ВМП-10П-600. Оптовая цена первого выключателя составляет 44000 руб., оптовая цена второго выключателя с приводом ПЭ-11 составляет 57000 руб. (на основании прайс-листа ООО «Таврида-электрик» (2006г.)). Коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и освоение будем принимать во внимание только для выключателя ВМП-10П-600, так как ВКЭ-10-630-31,5У2 уже установлен. Подставив данные в выражение (7.1), получим:

Определим вложения в запасы материалов, используя выражение:

(7.2)

где n - число видов материалов;

М_э.с - среднее количество материалов i-го вида, находящихся в запасе, шт.;

Ц_м.с - оптовая цена материала i-го вида, руб/шт.;

K_т-з.с - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы по приобретению материала i-го вида, k_т-з.с=1,02.

Сравнение вложений в запасы материалов будет целесообразно провести за какой-либо период времени, например за 5 лет. Так для масляного выключателя основным запасным материалом является масло. Цена масла марки УТ-64 составляет 480 руб./литр, в выключателе ВКЭ-10-630-31,5У2 содержится 15 литров масла, а в ВМП-10П-600 содержится 6,8 литра.

Каждый выключатель, установленный на подстанции, совершает в среднем около 64 срабатываний в год, следовательно, за 5 лет получается 320 срабатываний. За это время в выключателе происходит в среднем четыре замены масла. Следовательно, расходы на материалы для выключателя:

Сравним затраты на амортизацию в обоих вариантах. Будем считать, что в обоих случаях амортизация начисляется линейным способом, т. е. используется выражение:

(7.3)

где Н_а - норма амортизации;

ПС - первоначальная стоимость.

Норма амортизации зависит от того, сколько времени может эксплуатироваться данный объект. Ресурс выключателей ВМП-10П-600 составляет 10 лет, а ВКЭ-10-630-31,5У2 - 12 лет. Таким образом, норма амортизационных отчислений для первого варианта составляет 0,1, а для второго варианта - 0,08. Тогда годовые амортизационные отчисления составят:

Далее проведем расчет для одного выключателя ВКЭ-10-1000-31,5У2 и одного выключателя ВМП-10П-1000. Оптовая цена первого выключателя составляет 50000 руб., оптовая цена второго выключателя с приводом ПЭ-11 составляет 56000 руб. Коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и освоение будем принимать во внимание только для выключателя ВМП-10П-1000, так как ВКЭ-10-1000-31,5У2 уже установлен. Подставив данные в выражение (7.1), получим:

Определим вложения в запасы материалов, по выражению (7.2). Учтем, что в выключателе ВКЭ-10-1000-31,5У2 содержится 17 литров масла, а в ВМП-10П-1000 содержится 8 литров. Расходы на материалы для выключателя:

Ресурс выключателей ВМП-10П-1000 составляет 10 лет, а ВКЭ-10-1000-31,5У2 - 12 лет. Таким образом, норма амортизационных отчислений для первого варианта составляет 0,1, а для второго варианта - 0,08. Тогда годовые амортизационные отчисления составят:

Результаты сравнения экономической эффективности замены установленных выключателей типа ВКЭ-10 на выключатели типа ВМП-10П приведены в табл. 7.1.

Из полученных результатов видно, что только величина расходов на материалы для выключателей типа ВМП-10П будет меньше, чем для выключателей типа ВКЭ-10. Все остальные показатели для первого типа выключателей будут больше. Таким образом, возможность замены установленных выключателей на новые выключатели типа ВМП-10П должна быть согласована с главным инженером завода и ОГЭ.

Таблица 7.1 Результаты сравнения экономической эффективности замены выключателей

Затраты	Установленные выключатели	Устанавливаемые выключатели
	ВКЭ-10-630-31,5У2	ВКЭ-10-1000-31,5У2	ВМП-10П-600	ВМП-10П-1000
Вложение в оборудование	49280	56000	66975	65800
Расходы на материалы	29376	33292,8	13317,12	15667,2
Годовые амортизационные отчисления	3520	4000	5700	5600

После технического расчета числа и мощности силовых трансформаторов в главе 2.2 нельзя сделать однозначного выбора о том, какой трансформатор предпочтительнее, поэтому было необходимо провести технико-экономическое сравнение двух вариантов: установка двух трансформаторов ТРДЦНК-63000/110 номинальной мощностью 63000 кВА или установка четырех трансформаторов ТРДЦНК-40000/110 мощностью 40000 кВА.

Стоимость годовых потерь электроэнергии при работе трансформатора определим из выражения [7]:

, (7.4)

где С₀ - стоимость 1 кВт·ч электрической энергии, С₀ = 1,26, руб/кВт·ч.

Подставляя полученные значения в (2.10) получим:

С_п,1 = W_год,1С₀ = 1880710,681,26 = 2369,695, тыс. руб.;

аналогично стоимость годовых потерь электрической энергии при работе двух трансформаторов составит:

С_п,2 = W_год,2С₀ = 13221031,26 = 1665,85, тыс. руб.

Капитальные затраты при работе трансформаторов определим из выражения [4]:

, (7.5)

где n - число трансформаторов, шт.;

К₀ - капитальные затраты (стоимость) одного трансформатора, тыс. руб.;

, тыс. руб.;

при установке двух трансформаторов:

, тыс. руб.

Годовые амортизационные отчисления определим из следующего выражения:

, (7.6)

где k_а - коэффициент амортизационных отчислений на трансформаторы.

Из справочника [8] примем k_а = 0,063. Тогда, с учетом выражения (7.6) будем иметь:

, тыс. руб.;

, тыс. руб.

Затраты на ремонт и обслуживание трансформаторов равны:

С_о1 = К_оК₁ = 0,0312100 = 363, тыс. руб.

С_о2 = К_оК₂ = 0,0318760 = 562,8, тыс. руб.

Определим годовые эксплуатационные расходы или суммарные годовые потери при работе одного трансформатора:

С_э1 = С_а,1 + С_п,1 + С_о1 = 762,3 + 2369,695 + 363 = 3494,995, тыс. руб.;

при работе двух трансформаторов:

С_э2 = С_а,2 + С_п,2 + С_о2 = 1181,88 + 1665,85 +562,8 = 3410,53, тыс. руб.

Суммарные приведенные годовые затраты определим из выражения [8,9]:

, (7.7)

где k_н,э - нормативный коэффициент экономической эффективности, k_н,э=0,15.

Подставляя полученные значения в выражение (7.7), получим:

, тыс. руб.

Аналогично для второго варианта получим:

, тыс. руб.

Сравнивая полученные данные можно сделать вывод, что первый вариант является более рациональным по экономическим показателям. Расчет показал, что более выгодно использовать один трансформатор ТРДЦНК-63000/110, вместо двух трансформаторов ТРДЦНК-40000/110. Этот тип трансформаторов и установлен на подстанции. Результаты приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2 Основные экономические показатели

Экономические показатели	ТРДЦНК-63000/110	ТРДЦНК-40000/110
Годовые амортизационные отчисления, тыс. руб.	762,3	1181,88
Годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб.	3494,995	3410,53
Суммарные приведенные годовые затраты, тыс. руб.	5309,995	6224,53

7.2 Организация и планирование работы ремонтного персонала подстанции ГПП-7

Конвертерный цех разделен на электроучастки, подчиняющиеся электрику цеха. Каждый электроучасток имеет ремонтный и оперативный персонал. Оперативный персонал ведет оперативные переключения, сборку и разборку электрических схем, производит допуск ремонтного персонала к работе и т. д. Структура электроучастка конвертерного отделения показана на рис. 7.1.

Ремонтный персонал выполняет работы по текущему обслуживанию электрооборудования и осуществляет надзор за состоянием электрической части машин и механизмов. Также в обязанности ремонтного персонала входит выполнение работ по монтажу и демонтажу электрооборудования за исключением работ с крупными технологическими установками, для обслуживания которых привлекаются сторонние организации. Ремонтный персонал привлекается для проведения пусконаладочных работ на оборудовании, выведенном в ремонт. Кроме того, он привлекается для ремонта крупных механизмов, плановой замены старого оборудования и его модернизации. Перечень основных работ ремонтного персонала за 2006 год приведен в табл. 7.3.

Таблица 7.3 Перечень работ ремонтного персонала

Характеристика работы	Трудоемкость, чел/час	Сроки проведения
Замена контакторов	24 45 12	04.01-05.01 15.03-17.03 02.03
Замена масла	13	15.01
Замена токосъемов	62	07.02-10.02
Замена катушек	2,8	03.03
Прокладка кабеля	102	01.02-07.02
Установка выключателя	105	24.01-26.01
Чистка изоляторов	23 23	05.02 06.01
Чистка оборудования	31	04.03

Рис. 7.1. Структурная схема электроучастка конвертерного отделения

Отдельные виды ремонтов выполняет персонал электроцеха, если для этого требуется специальное оборудование. Как правило, в электроцехе ремонтируются электродвигатели, катушки электромагнитов и аналогичная аппаратура, которую можно легко транспортировать. Перечень оборудования, направленного для ремонта в электроцех в 2006 году приведён в табл. 7.4.

Таблица 7.4. Перечень требований на ремонт оборудования, направленного в электроцех

Характеристика работы	Трудоемкость, чел/час	Сроки проведения
Перемотка электродвигателей	44 45 9	04.01-12.02 01.03-17.03 22.02-02.03
Перемотка катушек	32	18.01-29.01
Ремонт электродвигателей: средний капитальный	76 205	15.01-13.02 16.02-30.03

Привлечение к проведению ремонтов персонала электроцеха объясняется тем, что для ремонта некоторых видов электрооборудования, связанного с проведением специфических операций (перемотка обмоток двигателей и т.п.) появилась бы необходимость оснащения персонала ремонтной службы подстанции ГПП-7 дополнительными станками и оборудованием. Это в свою очередь означало бы необходимость выделения дополнительных площадей под это оборудование.

Кроме того, электроцех специализируется на выполнении ремонтов с легко транспортируемым оборудованием и его персонал занимается только этим видом работ, тогда как персонал участка плавильного отделения занимается обслуживанием отдельных технологических установок и системы электроснабжения цеха в целом. В их обязанности (ремонтный персонал подстанции ГПП-7) входит надзор за состоянием машин и оборудования и устранение мелких неисправностей, а также все виды работ, связанные с обеспечением бесперебойного электроснабжения цеха.

7.3 Обоснование работы системы контроля и учета распределения электроэнергии и основных электрических параметров

Для рационального использования электроэнергии необходимо знать, на какие цели и в каком количестве она расходуется. Кроме того, важным понятием является качество электроэнергии, т.е. совокупность ее свойств, обуславливающих пригодность электроэнергии для нормальной работы приемников электроэнергии в соответствии с их назначением при расчетной работоспособности [18]. При выходе показателей качества за установленные пределы увеличиваются расход и потери электроэнергии, снижается уровень надежности работы электрооборудования, возникают нарушения технологических процессов.

На подстанции ГПП-7 применяется автоматизированная система контроля и учета распределения электроэнергии. Ее структурная схема приведена на рис. 7.2. Система учета электроэнергии должна выполнять следующие функции:

- сбор информации со счетчиков;

- приведение к именованным единицам (кВт/ч, квар/ч) информации о расходе электроэнергии;

- алгебраическое суммирование расхода активной и реактивной энергии по группам учета нарастающим итогом за смену, сутки, месяц;

- вычисление текущего значения cosц.

Система должна обеспечивать: задание даты (числа, месяца), начала и конца утреннего и вечернего максимумов нагрузки системы; задание величины заявленной мощности утреннего и вечернего максимумов нагрузки; коррекция показаний текущего времени; визуальный контроль работы всех подключенных счетчиков с преобразователями на диспетчерском пункте; индикацию отказов каналов учета; постоянную индикацию значений текущего времени, даты и величин:

а) нарастающих расходов активной и реактивной энергии по группам учета за текущие сутки, месяц;

б) уставок:

- лимиты мощностей утренней и вечерней;

- начало и конец утреннего максимума;

- начало и конец вечернего максимума;

- начало 1, 2 и 3 смены.

Рис. 7.2. Структурная схема системы контроля и учета распределения электроэнергии

Автоматизированная система учёта оказывается достаточно эффективной.

Таким образом, достигается высокая оперативность принимаемых действий, что в свою очередь положительно сказывается на величине расхода электроэнергии.

На рассматриваемой подстанции ГПП-7 для контроля и учета распределения энергии установлены трехфазные счетчики активной и реактивной энергии на вводах. Кроме того, каждая ячейка, питающая КТП цеха и шлаковые печи, имеет свой собственный счетчик активной электроэнергии.

Установленные приборы контроля и учета распределения электроэнергии и основных электрических параметров позволяют получать данные по подстанции ГПП-7 о номинальном напряжении на шинах 10 кВ, потребляемом токе на шинах 10 кВ и токе индивидуальных нагрузок, вторичном напряжении на стороне НН силовых трансформаторов, потребляемой активной и реактивной мощности вводами 10 кВ, а также рассчитывать значение cosц.

Частично, система контроля и учета автоматизарована и компьютеризирована. Данные со счетчиков, установленных на вводах 10 кВ, с помощью интерфейсного кабеля RS232 передаются на интерфейсный адаптер RS438, соединенный с персональным компьютером. Это позволяет оперативному дежурному персоналу вести постоянный учет распределения электроэнергии и сохранять данные о потребляемой энергии в течение года.

Рассчитаем экономическую эффективность такой системы. Счетчик активной энергии стоит К_а=3480 руб., их установлено 20 штук, а счетчик реактивной энергии стоит К_р=3540 руб., их установлено 6 штук (по данным прайс-листов ООО «Таврида-электрик»). Стоимость всех счетчиков, установленных на подстанции ГПП-7 определяется из выражения:

К = NК_а + NК_р, (7.8)

К₁ = 203480 + 63540 = 90840, руб.

Амортизационные отчисления при Н_а = 0,065 составят:

А_л,сч1 = 0,06590840 = 5904,6, руб.

При использовании обычных счётчиков, информация с которых может быть получена лишь непосредственным считыванием показаний дежурным персоналом, затраты будут складываться из стоимости таких счётчиков, а также затрат на заработную плату соответствующему персоналу, который будет осуществлять учёт электроэнергии. Стоимость обычного счётчика активной энергии составляет К_а = 1760 руб., а реактивной К_р = 2510 руб. Таким образом, если принять число счётчиков одинаковым с автоматизированной системой, получим:

К₂ = 201760 + 62510 =50260, руб.

Амортизационные отчисления при Н_а = 0,075 составят:

А_л,сч2 = 0,06546120 = 3459, руб.

Для обслуживания неавтоматизированной системы персоналу потребуется больше времени, чем для обслуживания автоматизированной. Найдем затраты в течение года:

Зп = С К_п t Т₀, (7.9)

где С - тарифная ставка, С = 14,92, руб/ч.;

К_п - коэффициент, учитывающий премирование рабочего, К_п = 1,5;

t - время на обслуживание, t₁ = 0,3 ч, t₂ = 3,5 ч;

Т₀ - количество рабочих дней в году, Т₀ = 365.

Зп₁ = 14,92 1,5 0,3 365 = 2450,61, руб.;

Зп₂ = 14,92 1,5 3,5 365 = 28590,45, руб.

Таким образом, годовые приведенные затраты составят для автоматизированной системы:

ПЗ₁ = 0,25 90840 + 5904,6 + 2450,61 = 31065,21, руб.;

для неавтоматизированной системы:

ПЗ₂ = 0,25 50260 + 3459 + 28590,45 = 44614,45, руб.

Срок окупаемости автоматизированной системы равен:

, года.

Коэффициент эффективности дополнительных капитальных вложений составит:

, 1/год.

Полученный коэффициент эффективности дополнительных капитальных вложений больше, чем принятый для энергетической отрасли 0,25. Следовательно, автоматизированная система контроля и учета распределения электроэнергии и основных электрических параметров оказывается более эффективной с экономической точки зрения.

8. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА

8.1 Особенности действия тока на живую ткань

Действие электрического тока на живую ткань в отличие от действия других материальных факторов (пара, химических веществ, излучения и т. п.) носит своеобразный и разносторонний характер. В самом деле, проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электрическое и механическое (динамическое) действия, являющиеся обычными физико-химическими процессами, присущими как живой, так и неживой материи; одновременно электрический ток производит и биологическое действие, которое является специфическим процессом, свойственным лишь живой ткани.

Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов, находящихся на пути тока, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства.

Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, в том числе и крови, что сопровождается значительными нарушениями их физико-химического состава.

Механическое (динамическое) действие тока выражается в расслоении, разрыве и других подобных повреждениях различных тканей организма, в том числе мышечной ткани, стенок кровеносных сосудов, сосудов легочной ткани и др., в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара от перегретой током тканевой жидкости и крови.

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и связанных с его жизненными функциями.

8.2 Электрический удар и его характеристики

Под электрическим ударом понимают возбуждение живых тканей организма протекающим через него электрическим током, проявляющееся в непроизвольных судорожных сокращениях различных мышц тела.

Электрический удар является следствием протекания тока через тело человека; при этом под угрозой поражения оказывается весь организм из-за нарушения нормальной работы различных его органов и систем, в том числе сердца, легких, центральной нервной системы и пр.

Степень отрицательного воздействия на организм электрических ударов различна. Самый слабый электрический удар вызывает едва ощутимое сокращение мышц вблизи места входа или выхода тока; в худшем случае он приводит к нарушению и даже полному прекращению деятельности легких и сердца, т. е. к гибели организма. При этом внешних местных повреждений человек может и не иметь.

В зависимости от исхода поражения электрические удары можно условно разделить па следующие пять степеней [15]:

I -- судорожное едва ощутимое сокращение мышц;

II -- судорожное сокращение мышц, сопровождающееся сильными, едва переносимыми болями, без потери сознания;

III -- судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца;

IV -- потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (или того и другого вместе);

V -- клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Исход воздействия электрического тока на организм человека зависит от ряда факторов, в том числе от значения и длительности прохождения тока через его тело, рода и частоты тока, а также от индивидуальных свойств человека. Сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение также влияют на исход поражения, но лишь постольку, поскольку они определяют значение тока, проходящего через человека.

Электрический удар, даже если он не приводит к смерти, может вызвать серьезные расстройства в организме, которые проявляются сразу после воздействия тока или через несколько часов, дней и даже месяцев.

Так, в результате электрического удара, т. е. прохождения тока через тело человека, сопровождающегося непроизвольными судорожными сокращениями мышц, могут возникнуть или обостриться сердечно-сосудистые заболевания - аритмия сердца, стенокардия, повышение или понижение артериального давления и др., а также нервные болезни -- невроз, эндокринные нарушения и пр. Нередко у пострадавших появляется рассеянность, ослабевают память и внимание. Если подобных ярко выраженных заболеваний не наступает, то и в этом случае считается, что электрический удар резко ослабляет сопротивляемость организма к болезням, в первую очередь к сердечно-сосудистым и нервным, которые могут возникнуть у человека впоследствии по другим причинам.

Электрическим ударам подвергается обычно более 80% пострадавших от тока из числа учитываемых случаев поражения током (т. е. с утратой трудоспособности более 3 дней). При этом большая часть их (55%) сопровождается местными электротравмами, в первую очередь ожогами. Около 25% случаев поражения током - это удары без местных травм, хотя на теле пострадавших можно обнаружить места входа и выхода тока - весьма незначительные участки поврежденной кожи, которые за их малостью травмами не считаются.

Электрические удары являются грозной опасностью для жизни пострадавшего: они вызывают 85-87 % смертельных поражений (считая за 100% все случаи со смертельным исходом от действия тока). Правда, большая часть смертельных случаев (60-62%) является результатом смешанных поражений, т. е. одновременного действия электрических ударов и местных электротравм (ожогов), однако и в этих случаях смертельный исход является, как правило, следствием электрического удара.

8.3 Расчет влияния электростатических потенциалов на человека

Провода и кабели постоянно находятся в электромагнитных полях, генерируемых близко расположенными проводами и кабелями, находящимися под нагрузкой, а также электрическими аппаратами, имеющими катушки, дроссели, обмотки, витки и т. д. Поэтому, даже при отключенной линии, на которой планируется проведение каких-либо работ, существует опасность поражения человека электрическим током. Часто такие случаи происходят при выводе в ремонт или техническом обслуживании силового высоковольтного оборудования. Наибольшая величина электростатического потенциала наблюдается у кабельных линий напряжением до 35 кВ. Это вызвано наличием емкости у кабеля.

В таких случаях степень опасности поражения человека током зависит не от значения потенциала, а от значения тока, который будет проходить через человека I_h, или напряжения прикосновения U_пр= I_hR_h, где R_h - сопротивление человека. Возможны два случая прикосновения: прикосновение к незаземленному проводу и к проводу, имеющему заземление.

Рассмотрим первый случай, когда человек прикасается к незаземленному проводу (см. рис. 8.1). Для него можно записать [15]:

, (8.1)

где С_a,b - емкость кабельной линии;

l - длина кабельной линии;

С_b,0 - емкость кабельной линии по отношению к земле.

Выразим напряжение прикосновения U_пр, т. е. напряжение, под которым окажется человек после прикосновения к кабелю:



Рис. 8.1. Схема электрических связей при прикосновении человека к незаземленному проводу

Рис. 8.2. Схема электрических связей при прикосновении человека к заземленному проводу

,

или в действительной форме:

. (8.2)

Ток, проходящий через человека, будет равен:

. (8.3)

При небольших значениях R_h, например 1 кОм, и l < 100 км выражение в квадратных скобках под корнем в (8.3) мало по сравнению с единицей и поэтому может быть принято равным нулю. Тогда напряжения прикосновения определится из выражения (8.4):

, (8.4)

а ток, проходящий через человека:

. (8.5)

Рассмотрим второй случай - прикосновение к заземленному проводу. Этот случай можно рассматривать как повторное заземление провода через тело человека (см. рис. 8.2).

Напряжение прикосновения в указанном случае определяется выражением (8.2), в котором вместо R_h надо подставить сопротивление, равное параллельно соединенным сопротивлениям R_h и R_з:

, (8.6)

где - сопротивление заземления.

Поскольку, как правило

, ,

можно считать, что знаменатель дроби в (8.6) равен отношению /. Тогда напряжение прикосновения:

, (8.7)

а ток, проходящий через человека:

. (8.8)

Если задано допустимое напряжение прикосновения , то можно определить сопротивление заземления , при котором прикосновение к проводу вблизи заземления безопасно. Для этого в выражении (8.7) надо заменить на , а на . В итоге получим:

. (8.9)

Определим напряжение прикосновения, ток через человека и безопасное сопротивление заземлителя для подстанции ГПП-7 в двух случаях. Примем следующие исходные данные: = 4 Ом; l = 0,52 км; С_a,b = 11 нФ/км; = 1000 Ом; = 12 В.

Для первого случая из выражений (8.4) и (8.5) находим:

, В.

, А.

Следовательно, в данном случае прикосновение является опасным и может повлечь нарушения физиологической работы организма.

Для второго случая из выражений (8.7) - (8.9) находим:

, В.

, А.

, Ом.

В этом случае ток, протекающий через человека безопасен, т. е. прикосновение допустимо. При значении сопротивления заземлителя менее рассчитанного, напряжение прикосновения не превысит заданного значения 12 В (согласно классификации электропомещений по ПУЭ [1]).

Данный расчет показывает, что при проведении каких-либо работ даже на отключенной линии существует опасность поражения человека электрическим током, поэтому соблюдение требований техники безопасности при работах на электроустановках должно являться обязательным условием при их организации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе проведен оценочный анализ работы подстанции ГПП-7 ОАО «НЛМК» для реально существующих на сегодняшний день нагрузок. В частности:

проведен расчет электрических нагрузок подстанции и построены картограммы для активных и реактивных электрических нагрузок. Расчеты показали, что текущее расположение центра электрических нагрузок не совпадает с реальным расположением подстанции. Однако подстанция попадает в зону рассеивания ЦЭН и поэтому можно считать ее расположение оптимальным;

проведен расчет токов короткого замыкания, который показал, что их значения лежат в пределах предусмотренных проектом;

осуществлен выбор силовых трансформаторов, выключателей, который подтвердил правильность выбора используемого в настоящее время подстанции основного электрооборудования;

проведено исследование распределения активной и реактивной мощности, которое показало, что максимальными потерями для основного технологического процесса являются потери электроэнергии в силовых трансформаторах;

оценена надежность работы подстанции, что позволило установить низкую вероятность полного прекращения работы подстанции по причине выхода из строя ее основного электрооборудования;

проведен расчет технико-экономических показателей обоснования выбора силовых трансформаторов, выключателей и оценена экономическая эффективность системы контроля и учета электроэнергии и основных электрических параметров.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Правила устройства электроустановок [Текст] / Минэнерго СССР - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.: ил.

2. СТ СЭВ 6136-87. Воздействие климатических факторов окружающей среды на исполнение, категорию, условия эксплуатации машин, приборов и других технических изделий [Текст] - М.: Стройиздат, 1987. - 78 с.

3. Электрооборудование и окружающая среда [Текст] / Под ред. А.М. Миронова. - М.: Высшая школа, 1989. - 376 с.

4. Федоров, А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов [Текст] // А.А. Федоров, В.В. Каменева / - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 472 с., ил.

5. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. Проектно-расчетные сведения [Текст] - М.: Энергия, 1973. - 519 с., ил.

6. Федоров, А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов [Текст] // А.А. Федоров, А.А. Катарская / - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 472 с., ил.

7. Блок, В.М. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергитических специальностей: Учебное пособие для студентов вузов [Текст] // В.М. Блок, Г.К. Обушев, и др./ - М.: Высшая школа, 1981. - 304 с.

8. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий [Текст] / Под ред. А.А. Федорова, Г.В. Сербиновского. - М.: Энергия, 1980. - 576 с.

9. Липкин, Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок [Текст] / Сост. Б.Ю. Липкин. - М.: Высшая школа, 1981. - 376 с.

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

11. Волобринский, С.Д. Электрические нагрузки и балансы промышленных предприятий [Текст] // С.Д. Волобринский, Л.И. Перов / - Л.: Энергия, 1976. - 245 с.

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

13. Глава СНиП ll-305-95. Естественное и искусственное освещение [Текст] - М.: Стройиздат, 1995. - 48 с.

14. Долин, П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учебное пособие для вузов [Текст] /Сост. П.А. Долин. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 448 с., ил.

15. РД 3421.122-87. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений [Текст] - М.: Стройиздат, 1987. - 38 с.

16. Розанов, М.Н. Надежность электроэнергетических систем [Текст] // М.Н. Розанов, С.А. Швейц / - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 200 с., ил.

17. Жежеленко, И.В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предприятиях [Текст] // И.В. Жежеленко, К.Е. Варков / - М.: Энергия, 1977. - 126 с.

Размещено на Allbest.ru