Проектирование тяговой подстанции №90 (рассмотрение вопросов по месторасположению подстанции, компоновки силового оборудования)

Фидер питает участок контактной сети трамвайной линии от проспекта Героев до проспекта Патриотов по улице Маршала Казакова.

Ток в контактной сети трамвая на участке 8 по формуле (18):

Потеря напряжения на 8-м участке контактной сети по формуле (19):

Фидер №8 тяговой подстанции №90:

Протяжение кабельной линии - L_{К 8} = 2Ч532 м. Протяжение участка контактной сети - L_{КС 9} = 953 м.

Фидер питает участок контактной сети трамвайной линии от улицы Маршала Казакова по проспекту Патриотов.

Ток в контактной сети трамвая на участке 9 по формуле (18):

Потеря напряжения на 8-м участке контактной сети по формуле (19):

4.7 Расчет тяговой сети варианта № 2 в аварийных режимах

При выводе из строя фидера №1 нагрузку принимает фидер №2, который будет питать участок по Балтийскому бульвару от разворотного кольца, по Ленинскому проспекту от Балтийского бульвара до улицы Доблести. Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №1 показана на рисунке 16.

Рисунок 16 - Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №1

Протяженность кабельной линии L_К = 2Ч17 м. Протяженность участка контактной сети - L_КС = 478 м + 583 м + 781 = 1842 м.

Ток в контактной сети на участке:

Потеря напряжения на участке контактной сети по формуле (19):

При выводе из строя фидера №2 нагрузку принимает фидер №1 (см. рисунок, который будет питать участок по Балтийскому бульвару от разворотного кольца, по Ленинскому проспекту от Балтийского бульвара до улицы Доблести. Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №2 показана на рисунке 17.

Рисунок 17 - Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №2

Протяженность кабельной линии L_К1 = 2Ч579 м. Протяженность участка контактной сети - L_КС = 478 м + 583 м + 781 м = 1842 м.

Ток в контактной сети на участке:

Потеря напряжения на участке контактной сети по формуле (19):

При выводе из строя фидера №3 нагрузку принимает фидер №2, который будет питать участок по Ленинскому проспекту от улицы Доблести до проспекта Патриотов. Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №3 показана на рисунке 18.

Рисунок 18 - Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №3

Протяженность кабельной линии L_{К 2} = 2Ч17 м. Протяженность участка контактной сети - L_КС = 583 м + 863 м + 781 м = 2227 м.

Ток в контактной сети на участке:

Потеря напряжения на участке контактной сети по формуле (19):

При выводе из строя фидера №4 нагрузку принимает фидер №2, который будет питать участок по Ленинскому проспекту от проспекта Патриотов до проспекта Кузнецова. Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №4 показана на рисунке 19.

Рисунок 19 - Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №4

Протяженность кабельной линии L_К = 2Ч17 м. Протяженность участка контактной сети - L_КС = 583 м + 781 м + 656 м = 2020 м.

Ток в контактной сети на участке:

Потеря напряжения на участке контактной сети по формуле (19):

При выводе из строя фидера №5 нагрузку принимает фидер №6, который будет питать участок по улице Маршала Казакова от проспекта Героев до проспекта Кузнецова. Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №5 показана на рисунке 20.

Рисунок 20 - Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №5

Протяженность кабельной линии L_{К 6} = 2Ч446 м. Протяженность участка контактной сети - L_КС = 712 м + 708 м = 1420 м.

Ток в контактной сети на участке:

Потеря напряжения на участке контактной сети по формуле (19):

При выводе из строя фидера №6 нагрузку принимает фидер №7, который будет питать участок по улице Маршала Казакова от улицы Доблести до проспекта Патриотов. Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №6 показана на рисунке 21.

Рисунок 21 - Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №6

Протяженность кабельной линии L_К7 = 2Ч422 м. Протяженность участка контактной сети - L_КС = 641 м + 712 м = 1353 м.

Ток в контактной сети на участке:

Потеря напряжения на участке контактной сети по формуле (19):

При выводе из строя фидера №7 нагрузку принимает фидер №6, который будет питать участок по улице Маршала Казакова от проспекта Патриотов до улицы Доблести. Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №7 показана на рисунке 22.

Рисунок 22 - Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №7

Протяженность кабельной линии L_К6 = 2Ч446 м. Протяженность участка контактной сети - L_КС = 641 м + 712 м = 1353 м.

Ток в контактной сети на участке:

Потеря напряжения на участке контактной сети по формуле (19):

При выводе из строя фидера №8 нагрузку принимает фидер №7, который будет питать участок по улице Маршала Казакова от проспекта Героев и от улицы Маршала Казакова по проспекту Патриотов. Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №8 показана на рисунке 23.

Рисунок 23 - Схема электроснабжения троллейбусной и трамвайной линий, при выводе из строя фидера №8

Протяженность кабельной линии L_{К 7} = 2Ч422 м. Протяженность участка контактной сети - L_КС = 641 м + 953 м = 1594 м.

Ток в контактной сети на участке:

Потеря напряжения на участке контактной сети по формуле (19):

5. Основные проектные решения

В результате проектирования решены задачи, поставленные в первой главе. Выбрано силовое оборудование тяговой подстанции №90. Принято решение выполнить подстанцию в трехагрегатном исполнении с трансформаторами ТРСЗП-1250/10-УХЛ 3 и выпрямителями В-МПЕ-Д-2к-600-УХЛ 4 производства ООО "НИИЭФА ЭНЕРГО".

Конструкция трехагрегатной подстанции позволяет при проектировании легко менять количество агрегатов в зависимости от необходимой мощности путем изменения длины здания.

Здание тяговой подстанции предусматривается двухэтажное, квадратное в плане с размерами 14,4Ч13,3м в осях. Высота этажей составляет: первого - 3,350 м, второго - 3,600 м. Высота здания от земли до верха парапета - 8,65 м, от земли до верха фронтона - 9,15 м. Двухэтажное здание удобнее для многоагрегатных подстанций, так как сокращает размеры подстанции в плане, что очень важно при размещении ее в стесненных городских условиях. Кроме того, сокращаются внутриподстанционные кабельные коммуникации, что позволяет также выполнить трансформаторные камеры высокими для обеспечения возможности ремонта трансформатора с выемкой сердечника внутри камеры. Недостатком двухэтажных зданий является необходимость сооружения лестничной клетки.

Здание тяговой подстанции включает в себя следующие помещения:

в) на первом этаже:

1) электропомещение №1 категории В 4;

2) электропомещение №3 категории В 4;

3) санитарный узелкатегории В 4,

4) водомерный узел категории В 4,

5) кладовая уборочного инвентаря категорииВ 4,

6) коридор, тамбур, лестница №1 и лестница №2. Категории помещений приняты в соответствии со сводом правилСП 12.13130.2009.

- на втором этаже:

7) электропомещение №2 категории В 3;

8) помещение дежурного категории В 4;

9) подсобное помещение категории В 4;

10) коридор, лестница №1 и лестница №2.

На первом этаже размещаются кабельные трассы, санузел, техническое помещение, электропомещение №1,3.

В электропомещении № 1 тяговой подстанции размещаются силовые трансформаторы (3 штуки), трансформаторы собственных нужд (2 штуки), РУ отрицательной шины (6 камер), ячейки замены полярности (8 камер).

В электропомещение №3 приходят силовые кабельные линии напряжением 10 кВ. Проектом предусматриваются крепления (полки, лотки), обеспечивающие свободные продольные перемещения кабеля. Укладка кабеля должна быть свободной "змейкой". В местах крепления кабеля по стенам предусматривается провисание кабеля до 250 мм. Жесткое крепление к стенам кабелей и труб не допускается.

Питание тяговой подстанции осуществляется с помощью двух кабельных линий кабелем марки АПвПу 2г-10 3(1Ч240/70).

Питающий кабель принят марки АПв 2ЭПгу-ТС-1Ч800-1.

В электропомещение №2 устанавливают РУ - 10 кВ (11 ячеек), выпрямительные агрегаты В-МПЕ-Д-2к-600-УХЛ 4 (3 штуки), комплектное распределительное устройство постоянного тока +600В (12 ячеек).

На основании технико-экономического расчета выбран вариант № 2 схемы питания и секционирования тяговой сети трамвая и троллейбуса, представленной на чертеже 3 "Схема питания и секционирования (вариант 2)".

Определено месторасположение тяговой подстанции №90. Подстанцию предложено расположить на пересечении Ленинского проспекта с проспектом Героев, рядом с жилым комплексом "Ленинский парк" (расстояние до жилого дома 200 метров).

Питающие шкафы для трамвая и троллейбуса в проекте приняты выпускаемые заводом-изготовителем ООО "Элси-Плюс". Внешний вид питающего шкафа троллейбуса представлен на рисунке 24.

Рисунок 24 - питающий шкаф троллейбуса

6. Технико-экономические расчеты

В результате проектирования определенно, что возможны две схемы питания и секционирования троллейбусной и трамвайной линий. Схема питания и секционирования №1 (см. рисунок 7), где показаны 7 питающих линий, 8 участков проектируемой контактной сети трамвая и троллейбуса. Схема питания и секционирования №2 (см. рисунок 15), где показаны 8 питающих линий, 9 участков проектируемой контактной сети трамвая и троллейбуса.

Для оценки технико-экономической эффективности сравниваются два варианта питания контактной сети описанные выше.

Технико-экономическое сравнение позволяет из технически равноценных вариантов определить наиболее экономичный. Экономическим критерием, по которому определен наиболее выгодный вариант, является минимум приведенных затрат.

(20)

где Е_н - нормативный коэффициент сравнительной эффективности капиталовложений; К - капитальные вложения, необходимые для сооружения схемы электроснабжения контактной сети, тыс. р.; И - ежегодные эксплуатационные расходы, тыс. р.

Нормативный коэффициент сравнительной эффективности капиталовложений принят равным Е_н = 0,3, в соответствии с Методическими указаниями по определению экономической эффективности капитальных вложений и технических решений в транспортном строительстве.

В расчете принято:

- работы по сооружению схемы питания контактной сети продолжаются в течение одного года;

- ежегодные эксплуатационные расходы остаются неизменными в течение всего рассматриваемого периода эксплуатации (1 год).

Капитальные вложения К, тыс.р., определены по формуле:

(21)

где - суммарные капитальные вложения на работы по прокладке кабельных линий, тыс.р.

Ежегодные эксплуатационные расходы (издержки) И, тыс.р.:

(22)

где - ежегодные эксплуатационные издержки на кабельные линии, тыс. р.; - стоимость годовых потерь электроэнергии в сети.

Ежегодные эксплуатационные издержки на кабельные линии , тыс. р., определены по формуле:

(23)

где а_л% - нормы ежегодных отчислений на амортизацию и обслуживание контактной сети, %.

Капитальные вложения на работы по сооружению схемы питания контактной сети определены на основании укрупненных показателей стоимости электрических сетей. Для расчета применен сборник "Укрупненные показатели стоимости сооружения (реконструкции) подстанций 35-750кВ и линий электропередачи напряжением 6, 10-750кВ" (СТО 56947007-29.240.014-2008, введен 18.04.2008 ОАО "ФСК ЕЭС")

Особенности определения стоимости работ учитывались согласно приложению № 2 к МДС 81-35.2004 "Методика определения стоимости строительной продукции на территории Российской Федерации", утвержденной Постановлением Госстроя РФ от 15.03.2004 г. № 15/1.

Укрупненные стоимостные показатели приведены в базисном уровне цен и не включают НДС. В соответствии с постановлением Госстроя РФ от 08.04.2002 № 16 "О мерах по завершению перехода на новую сметно-нормативную базу ценообразования в строительстве" за базисный уровень принят уровень цен, сложившихся на 01.01.2000 г. Определение капитальных вложений на строительство линии внешнего электроснабжения в текущем (прогнозном) уровне цен осуществляется с применением индексов пересчета стоимости в текущий (прогнозный) уровень цен. Индексы представляют собой отношение стоимости продукции, работ или ресурсов в текущем уровне цен к стоимости в базисном уровне цен. Согласно письму Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ №4688-ХМ/05 от 19.02.2016г. индекс пересчета цен на I квартал 2016 г. составляет 5,33.

Базисные укрупненные стоимостные показатели учитывают стоимостные показатели на 1 км воздушных и кабельных линий для нормальных условий строительства в европейской части страны. Укрупненные стоимостные показатели учитывают все затраты на сооружение КЛ по объектам производственного назначения (базисные показатели стоимости).

Стоимостные показатели КЛ весьма зависимы от принятой трассы, характера и числа пересекаемых инженерных коммуникаций, числа и конструкций переходных пунктов и концевых устройств, сопутствующих затрат, а также способа прокладки КЛ.

Приведенные в таблице 7 значения укрупненных стоимостных показателей КЛ учитывают затраты на кабель, подготовку трассы, включая ее проектирование и юридическое оформление, строительно-монтажные работы, специальные переходы (магистральные дороги и центральные площади и т.п.), разборку и восстановление асфальтобетонных покрытий, вывоз-завоз грунта для обратной засыпки при прокладке кабельных линий в траншеях.

Таблица 7- Укрупненные показатели стоимости кабельной линии

Сечение кабельной линий, мм 2	Показатель стоимости 1 км, тыс. р.
	один кабель в траншее	два кабеля в траншее
Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена типа АПв 2ЭПгу напряжением 1 кВ
1 (1 х 800)	697,3	936,4

Произведен расчет капитальных вложений на работы по сооружению схемы питания и секционирования контактной сети для каждого из сравниваемых вариантов на основании укрупненных стоимостных показателей, приведенных выше.

6.1 Технико-экономические показатели схемы питания №1

Основные показатели схемы питания для варианта №1 (см. рисунок 7), приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Основные показатели схемы питания №1

Участок контактной сети	Длина участка, м	Длина контактного провода МФ-85, п.м.	Длина питающей кабельной линии, АПв 2ЭПгу, м
1	415	1660	647
2,3	1427	5708	17
4	863	3452	99
5	656	1312	821
6	1030	2060	838
7	1032	2064	422
8	953	1906	532
ИТОГО:	6376	18162	3976

Расчет капитальных вложений на строительство кабельной линии представлен втаблице 9.

Таблица 9 - Расчет капитальных вложений на строительство кабельной линии (в ценах 2000 г.)

Составляющие затрат	Укрупненные показатели стоимости, тыс. р. (см. Таблицу 7)	Расчет затрат	Величина затрат, тыс. р.
Капитальные вложения на строительство двух кабельных линий 1 кВ в одной траншее по базисным показателям	936,4	3,976Ч936,4	3723,126
ИТОГО:			3723,126

6.2 Технико-экономические показатели схемы питания №2

Основные показатели схемы питания и секционирования для варианта №2 (см. рисунок 15), приведены в таблице 10.

Таблица 10 - основные показатели схемы питания №2

Участок контактной сети	Длина участка, м	Длина контактного провода МФ-85, п.м.	Длина питающей кабельной линии, АПв 2ЭПгу, м
1	478	1912	579
2	583	2332	17
3	781	3124	99
4	863	3452	821
5	656	2624	1140
6	708	1416	446
7	712	1424	422
8	641	1282	532
9	953	1906	-
ИТОГО:	6375	19472	4006

Расчет капитальных вложений на строительство кабельной линии представлен в таблице 11.

Таблица 11 - Расчет капитальных вложений на строительство кабельной линии (в ценах 2000 г.)

Составляющие затрат	Укрупненные показатели стоимости, тыс. р. (см. Таблицу 7).	Расчет затрат	Величина затрат, тыс. р.
Капитальные вложения на строительство двух кабельных линий 1 кВ в одной траншее по базисным показателям	936,4	4,006Ч936,4	3751,218
ИТОГО:			3751,218

Нормы ежегодных отчислений на амортизацию и обслуживание линий электроснабжения приведены в таблице 12.

Таблица 12-Нормы ежегодных отчислений на амортизацию и обслуживание кабельных линий постоянного тока

Наименование	Норма амортизационных отчислений, %	Затраты на обслуживание, %	Всего отчисления, %
	Общая	В том числе
		Кап. ремонт	Реновация
КЛ 1 кВ, проложенные в земле	5,3	0,3	5,0	2,0	7,3

Годовые потери электроэнергии в кабельных линиях, кВтЧч:

(24)

где n - число параллельных линий; I_max- максимальный ток нагрузки, А; R₀ - удельное сопротивление кабельной линии, Ом/км; l - длина линии, км; - время потери, ч.

Число часов использования наибольших потерь, ч.:

(25)

где Т_м - время использования наибольшей нагрузки, Т_м = 7534 ч.

Число часов использования наибольших потерьпо формуле (25):

Годовые потери по рассматриваемым вариантам составят:

- для варианта №1

- для варианта №2

При отпускной цене за электроэнергию 3,3 р./кВтЧч, издержки составят:

- для варианта №1

- для варианта №2

Расчет приведенных затрат сведен в таблицу 13.

Таблица 13 - расчет приведенных затрат для двух вариантов секционирования

Величина	Номер формулы	Схема питания и секционирования
		вариант №1	вариант №2
		расчет	стоимость, тыс. р.	расчет	стоимость, тыс. р.
Капиталовложения на строительство в текущих ценах	-	3723,126Ч5,33	19844,261	3751,218*5,33	19993,991
Ежегодные эксплуатационные издержки на КЛ линию, Икл	(23)		1448,630		1459,561
Стоимость годовых потерь электроэнергии ИДw	-	448407,23Ч3,3	1479,74	418680,19 Ч3,3	1381,64
Приведенные затраты, тыс.р./год, З	(20)	см. расч.ниже	8881,648	см. расчет ниже	8839,398

Приведенные затраты по формуле (20):

- для варианта №1

- для варианта №2

Результатом сравнительного расчета по приведенным затратам двух вариантов схем питания контактной сети трамвая и троллейбуса является выбор второго варианта. Выбранный вариант электроснабжения является более экономически выгодным.

При оценке результатов сопоставления двух вариантов были учтены: режим работы электрооборудования, экономия цветных металлов, уровень напряжения в сети, степень обеспечиваемой надежности питания электроподвижного состава.

7. Охрана труда при эксплуатации тяговой подстанции

В основной части дипломного проекта рассматривается совмещенная тяговая подстанция для трамвая и троллейбуса. Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда на подстанции, требования безопасности, предъявляемые к персоналу, а также требования по безопасности, предъявляемые к электрооборудованию, являются ключевыми факторами, гарантирующими минимальные риски для человека.

7.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

В соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 (переиздание 1999 г.) "ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация" все возникающие в производственных условиях опасные и вредные факторы подразделяются по природе действия на следующие группы: биологические, психофизиологические, физические, химические.

Работники тяговых подстанции постоянно находятся под действием шумов от работающих силовых и тяговых трансформаторов, от работающих электродвигателей принудительного охлаждения выпрямителей, переменных электромагнитных полей, ионизации воздуха и других факторов.

Анализ опасных и вредных производственных факторов на тяговой подстанции приведен в таблице 14.

Таблица 14 - Опасные и вредные производственные факторы влияющие на работников тяговой подстанции

Опасные и вредные производственные факторы	Место и условия возникновения ОВПФ	Нормативные документы и допустимый уровень	Средства и методы снижения воздействия
Производственный шум	Работающие ДВС, электродвигатели, подвижной состав, трансформаторы	ГОСТ 12.1.003-2014	Снижение шума в источнике его возникновения или на пути распространения, а также применение средств индивидуальной защиты
Недостаточное освещение в темное время суток	Здания подстанций	Общие требования СниП. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования 23.05.95 и ОСТ 32.120.98. Нормы искусственного освещения объектов городского транспорта. Минимально нормируемое значение - 50 лк.	Своевременное и периодическое обслуживание и ремонт осветительных установок. Дополнительное освещение (прожекторы, светильники).
Электрический ток, напряжение прикосновения и ток, протекающий через тело человека	Корпуса электроустановок и оборудования	Нормируется согласно ГОСТ 12.1.038-82	Организационными и техническими меро-приятиями и средствами защиты (защитное заземление, зануление, выравнивание потенциалов, защитное отключение, изоляция токоведущих частей и др.)
- при нормальном режиме работы		Максимально допустимые значения: Переменный ток 50Гц U=2,0 В I=0,3 мА Постоянный ток U=8,0 В I=1,0 мА
- при аварийном режиме работы		Переменный ток 50Гц U=36 В I=6 мА Постоянный ток U=40 В I=15 мА

7.2 Требования безопасности, предъявляемые к электротехническому персоналу

Безопасность работающего на подстанции персонала и предупреждение несчастных случаев обеспечиваются строгим соблюдением "Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей, Минэнерго РФ, 2003 г." и, "Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок Минтруда РФ, 2014 г.", а также "Правил по охране труда при работе на линейных сооружениях кабельных линий передачи, Минсвязи РФ, 2003 г. ПОТ Р О-45-009-2003".

Правилами предусматривается определенный порядок производства операций, регламентируются условия проведения ремонтных работ, обусловливается порядок применения защитных средств.

В отношении мер безопасности все выполняемые в электроустановках работы подразделяются на три категории:

- со снятием напряжения;

- без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи их;

- без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением.

Работы в электроустановках и на оборудовании, какие-либо части которого находятся под напряжением выше 1 кВ, допускаются при наличии наряда или распоряжения (переданного непосредственно или с помощью средств связи с последующей записью в оперативном журнале), лица, имеющего на это право по распоряжению, ответственного за электрохозяйство предприятия.

В электроустановках напряжением до 1000 В работы, выполняемые дежурным и оперативно-ремонтным персоналом по плану или графику в порядке текущей эксплуатации, могут производиться без специального разрешения.

При подготовке рабочего места для безопасного выполнения работ с частичным или полным снятием напряжения выполняют необходимые отключения, снимают предохранители, ставят механические запоры на коммутационные аппараты для предупреждения их самопроизвольного или ошибочного включения; проверяют отсутствие напряжения на отключенной электроустановке и накладывают при отсутствии на электроустановке разъединителей с заземляющими ножами на ее токоведущие шины со стороны возможных источников появления напряжения переносные заземления ("закоротки"), устанавливают временные ограждения и вывешивают плакаты безопасности "Не включать. работают люди", "Работать здесь", "Заземлено". При выполнении работ без снятия напряжения вблизи токоведущих частей расстояние от людей и применяемых ими инструментов и приспособлений и от временных ограждений до токоведущих частей, к которым при выполнении работ возможно случайное прикосновение, должно быть не менее 0,6 м. При необходимости это расстояние в электроустановках напряжением 6-15 кВ может быть уменьшено до 0,35 м.

Квалификация обслуживающего персонала по технике безопасности разделяется на пять групп. К первой группе относятся лица неэлектротехнической специальности, которые могут работать в помещениях подстанций только под непрерывным наблюдением квалифицированного персонала; работники этой группы проходят периодический инструктаж один раз в год.

Ко второй группе относятся уборщицы распределительных устройств, начинающие электромонтеры и электрослесари со стажем работы не менее 1 месяца, а также практиканты институтов и техникумов (стаж практикантов не нормируется). Персонал, отнесенный к этой группе, не имеет права участвовать в оперативных переключениях в РУ напряжением выше 1 кВ.

Третью группу составляют младшие дежурные, ремонтные электромонтеры и электрослесари с общим стажем работы от 3 до 6 месяцев в зависимости от наличия специального обучения. Лица этой группы могут производить переключения в распределительных устройствах до 1 кВ и быть наблюдающими в распределительных устройствах напряжением выше 1 кВ.

В четвертую группу входят старшие дежурные, опытные электромонтеры и электрослесари со стажем работы на тяговых подстанциях от 3 месяцев до 1 года в зависимости от образования, специального обучения.

В пятую группу входит персонал, руководящий эксплуатацией тяговых подстанций (мастера, инженеры).

Выполнение правил безопасности обязательно для всего персонала подстанций. По знанию правил техники безопасности он проходит периодическую аттестацию.

Все работники подстанций, начиная со второй группы, имеют специальное удостоверение, в которое заносятся сведения о периодической проверке их знаний по технике безопасности.

Конструктивные мероприятия, обеспечивающие безопасные условия эксплуатации подстанций, включают в себя:

ограждение токоведущих частей, к которым возможно случайное прикосновение персонала;

блокировку дверей ограждающих устройств, препятствующую открыванию дверей без снятия напряжения с токоведущих частей оборудования;

блокировку разъединителей с масляными выключателями, препятствующую отключению разъединителя при включенном выключателе;

заземление каркасов и оснований всех аппаратов РУ 600 В, 6 или 10 кВ.

На подстанции, помимо защитных средств, плакатов безопасности, необходимого инструмента, должны быть в соответствии с Правилами пожарной безопасности ящик с песком, пожарные багор, ведро и углекислотные огнетушители.

При возникновении на подстанции пожара горящее оборудование должно быть немедленно отключено, после чего необходимо сразу же, не дожидаясь приезда пожарных команд, приступить к тушению пожара. При невозможности отключения горящего электрооборудования пожар тушат без снятия напряжения (только углекислотным огнетушителем).

Все электромонтажные работы, обслуживание электроустановок, периодичность и методы испытаний защитных средств должны выполняться с соблюдением "Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей, Минэнерго РФ, 2003 г." и "Правил по охране труда при работе на линейных сооружениях кабельных линий передачи, Минсвязи РФ, 2003 г. ПОТ Р О-45-009-2003", а также "Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок Минтруда РФ, 2014".

Монтажно-наладочные работы должны выполняться в соответствии с РД 78.145-93 МВД России "Правила производства и приемки работ. Системы и комплексы охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации".

7.3 Молниезащита здания тяговой подстанции

тяговый подстанция трамвай троллейбус

В соответствии с РД 34.21.122-87 "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений" Минэнерго РФ и СО-153-34.21.122-2003 "Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций" предусматривается укладка молниеприемной сетки на крыше тяговой подстанции.

Молниеприемная сетка укладывается непосредственно на крышу или под несгораемый утеплитель из круглой стали ш = 8 мм с шагом ячеек не менее 6Ч6 м, которая посредством опусков присоединяется к заземлителю в четырех местах. Заземлитель выполнен из электродов заземления (уголок 63Ч63Ч6 длиной 3 м - забить в землю, верх на глубине 0,7 м от уровня земли), соединенных между собой посредством сварки полосой заземления (сталь полосовая размером 6Ч40 мм), проложенной по периметру здания в земляной траншее на глубине 0,7 м от уровня планировки земли, на 1 м от фундамента здания.

Все выступающие металлические элементы на крышах зданий присоединяются к молниеприемной сетке.

Схема устройства молниезащиты на тяговой подстанции №90 показана на рисунке 25.

Рисунок 25 - Схема устройства молниезащиты на тяговой подстанции №90

7.4 Расчет заземляющего устройства пункта питания и контура заземления тяговой подстанции

Заземляющие устройства в электроустановках подразделяются на рабочие и защитные.

Рабочее заземление предназначено для защиты оборудования подстанции в нормальных и аварийных условиях и выполняется в виде непосредственного соединения элементов устройств с землей, либо осуществляется через пробивные предохранители и разрядники. Кроме того, к рабочему заземлению можно отнести также заземление технологического характера, например, соединение отрицательных шин тяговых подстанций с трамвайными рельсами.

Защитное заземление предназначено для защиты обслуживающего персонала от появления опасного напряжения на частях оборудования, нормально не находящихся под напряжением.

Опасность поражения персонала тяговых подстанций электрическим током может быть обусловлена непосредственным прикосновением к токоведущим частям или прикосновением к металлическим конструкциям, оказавшимся под напряжением в результате повреждения электрической изоляции. В первом случае защита персонала осуществляется ограждением токоведущих частей или поднятием их на недоступную для прикосновения высоту, во втором - заземлением всех металлических конструкций, к которым возможно прикосновение.

Согласно требованиям ПУЭ заземлению подлежат все металлические корпуса электрооборудования, металлические конструкции, на которых устанавливается оборудование, металлические сплошные и сетчатые ограждения, трубы электропроводок, металлические оболочки кабелей и т. п.

Расчет заземляющего устройства пункта питания, представленного на рисунке 26,выполнен по методике, предложенной в "Справочнике по проектированию электрических сетей и электрооборудования" 1991 г., Москва, "Энергоатомиздат", п. 7.4.

По результатам геологических изысканий грунты на данном участке представляют собой: песок со строительным мусором, пески пылеватые.

Удельное сопротивление песчаного грунта составляет от 400 до 1000 Ом, что не способствует получению нужного сопротивления для электроустановок до 1000 В.

В соответствии с ПУЭ (седьмое издание переработанное и дополненное с изменениями) от 01.01.2003г., п. 1.7.106, в качестве расчетного принято удельное сопротивление грунта суглинки с = 150 ОмЧм.

Для устройства контура заземления пункта питания принят заземлитель вертикальный - 14 электродов из угловой стали 63Ч63Ч5 длиной 3,0 м; заземлитель горизонтальный - сталь полосовая 50Ч5 мм длиной 25 м и сталь круглая d = 10 ммдля соединения. Глубина заложения контура заземления от поверхности земли составляет 0,9 м.

Сопротивление вертикального электрода из угловой стали, Ом:

(26)

где с - удельное сопротивление грунта, ОмЧм; l_в - длина вертикального электрода, м; b_в-ширина стороны угловой стали вертикального электрода, м; t_в - расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода, м.

Суммарное сопротивление вертикальных электродов, Ом:

(27)

где ? - коэффициент использования электродов.

Сопротивление горизонтального электрода из полосовой стали, Ом:

(28)

где l_г - длина горизонтального электрода, м; b_г - ширина стороны полосовой стали горизонтального электрода, м;t_г - глубина заложения горизонтального электрода, м.

Суммарное сопротивление горизонтальных электродов, Ом:

(29)

Полное сопротивление растеканию заземлителя, Ом:

(30)

где - суммарное сопротивление вертикальных электродов, Ом; - суммарное сопротивление горизонтальных электродов, Ом.

Сопротивление вертикального электрода из угловой стали по формуле (26):

Суммарное сопротивление вертикальных электродов по формуле(27):

Сопротивление горизонтального электрода из полосовой стали, по формуле(28):

Суммарное сопротивление горизонтальных электродов по формуле(29):

Полное сопротивление растеканию заземлителя по формуле (30):

Величина сопротивления единичного заземляющего устройства не превышает 4 Ом (СНиП 2.05.09-90, п.4.8).



Рисунок 26 - Заземление питающего шкафа троллейбуса

Расчет контура заземления тяговой подстанции. Конструктивно принимаем контур заземления, состоящий из 20 уголков 63Ч63Ч6 длиной l = 3 м, соединенных стальной полосой 6Ч40 длиной l = 70 м. Уголки устанавливаем на расстоянии 3,0 м друг от друга по контуру.

По результатам геологических изысканийгрунты на участке строительства тяговой подстанции - песок со строительным мусором, пески пылеватые.

Удельное сопротивление песчаного грунта составляет 400-700 ОмЧм.

Согласно ПУЭ п. 1.7.106 пункт 3 для таких случаев рекомендуется следующее мероприятие: укладка в траншее влажного глинистого грунта с удельным сопротивлением 100 ОмЧм, при котором сопротивление заземляющего устройства менее 4 Ом.

В соответствии с ПУЭ 1.7.96; 1.7.97 и 1.7.101 предусматривается общий контур заземления, величина сопротивления которого, замеренная в любое время года не должна превышать 4 Ома.

Проверочный расчет заземления выполнен в соответствии с методикой расчета, приведенной в "Справочнике по технике безопасности" под редакцией П.А. Долина (1985 г.)

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя:

(31)

где - удельное сопротивление грунта, ОмЧм; l-длина уголка, м; b- ширина стороны угловой стали электрода, м; t - расстояние от поверхности земли до середины угловой стали электрода, м.

Сопротивление одиночного горизонтального заземлителя:

(32)

Сопротивление группы вертикальных электродов:

(33)

где n - количество электродов; - коэффициент использования вертикальных электродов группового заземлителя без учета влияния полосы связи.

Сопротивление растеканию полосы связи (горизонтального электрода) с учетом экранирующего эффекта вертикальных электродов:

 (34)

где - коэффициент использования горизонтального полосового электрода соединяющего вертикальные электроды группового заземлителя.

Сопротивление группового заземлителя:

(35)

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя по формуле (31):

Сопротивление одиночного горизонтального заземлителя по формуле(32):

Сопротивление группы вертикальных электродов по формуле(33):

Сопротивление растеканию полосы связи (горизонтального электрода) с учетом экранирующего эффекта вертикальных электродов по формуле (34):

Сопротивление группового заземлителя по формуле (35):

На основании расчета, контур заземления принимается из 20 уголков 63Ч63Ч6 длиной l=3 м на расстоянии 3 м друг от друга, соединенных между собой полосой 6Ч40 общей длиной l = 70 м.

Соблюдение всех рассмотренных мер и условий защиты при работе в электроустановках позволит обеспечить безопасность рабочих при обслуживании электроустановок, уменьшить количество несчастных случаев и создать более комфортные условия труда для персонала тяговой подстанции.

Произведенный расчёт контура заземления тяговой подстанции и молниезащиты позволит обеспечить безопасность деятельности персонала, находящегося на территории тяговой подстанции.

Применение технических мероприятий по результатам расчета заземления питающего шкафа троллейбуса обеспечит безопасность обслуживающего персонала и пешеходов.

Заключение

Для обеспечения тягового электроснабжения новых маршрутов трамвая и троллейбуса в Красносельском районе Санкт-Петербурга необходимо сооружение тяговой подстанции №90.

В дипломном проекте выполнены расчеты тяговых нагрузок, построена картограмма нагрузок и определено месторасположение проектируемой подстанции. Разработана принципиальная однолинейная схема подстанции.

Учитывая расположение проектируемой подстанции в районе городской застройки, с целью обеспечения пожарной безопасности на подстанции приняты к установке сухие трансформаторы типа ТРСЗП-1250/10-УХЛ 3производства ОАО "Электрофизика". Так же на подстанции предусмотрена установка трех двенадцати пульсовых выпрямителей типа В-МПЕ-Д-2к-600-УХЛ 4 на номинальный ток 2000 А, номинальное выпрямленное напряжение 600 В производства ООО "НИИЭФА-ЭНЕРГО".

Распределительное устройстве 10 кВ состоит из 11 ячеек:

- ячейки питающих фидеров - 8 шт;

- ячейки выпрямительных агрегатов - 3 шт;

- ячейки трансформатора собственных нужд (ТСН) - 2 шт;

- ячейки трансформаторов напряжения - 2 шт;

- ячейка секционного выключателя - 1 шт;

- ячейка секционного разъединителя - 1 шт.

В ячейках РУ -10 кВ устанавливаются вакуумные высоковольтные выключатели типа BB/TEL-10-20/1000.

В распределительном устройстве 600 В предусмотрена установка 12 ячеек:

- ячейка запасного автоматического выключателя - 1 шт;

- ячейки линейных автоматических выключателей - 8 шт;

- ячейки катодных выключателей - 3 шт.

Так же предусмотрена установка 8 ячеек смены полярности.

В проекте выполнен анализ вынужденных режимов, при которых выходит из строя одна из питающих кабельных линий. В результате расчетов установлено, что даже в случае таких режимов будет обеспечено бесперебойное движение трамваев и троллейбусов.

В экономической части проекта приведено сравнение двух схем питания и секционирования контактной сети трамвая и троллейбуса. В результате выбран второй вариант схемы, так как он является более экономичным и более надежным с точки зрения бесперебойного движения подвижного состава на рассматриваемом участке.

В разделе охрана труда рассмотрены организационные и технические мероприятия при эксплуатации тяговой подстанции предназначенной для питания городского пассажирского транспорта. В частности, учтены опасные и вредные производственные факторы, действующие на персонал подстанции и меры по их устранению. Произведен расчет общего контура заземления тяговой подстанции, сопротивление которого в любую погоду не превышает 4 Ом. Проектом предусмотрена молниезащита, выполненная в виде сетки на крыше здания тяговой подстанции. Выполнен расчет заземления питающего шкафа троллейбуса.

Технические решения, принятые в дипломном проекте, соответствуют требованиям "Правил устройства электроустановок", "Правил эксплуатации электроустановок потребителей", "Правил техники безопасности при эксплуатации потребителей", экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, правил, государственных и отраслевых стандартов, действующих на территории Российской Федерации и обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий.

Библиографический список

1. Федеральный закон "Об электроэнергетике" от 26.03.2003г. №35-ФЗ. (Ред.21.07.2014).

2. Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок (ПОТЭУ) 2014 г.

3. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание, 2002 год.

4. Тарнижевский М.В. Проектирование устройств электроснабжения трамвая и троллейбуса / М.В. Тарнижевский, Д.К. Томлянович. - М.: Транспорт, 1986. - 376 с.

5. Шевченко В.В. Электроснабжение наземного городского электрического транспорта: учеб.пособие для студентов вузов / В.В. Шевченко, Н.В. Арзамасцев, С.С. Бодрухина - М.: Транспорт, 1987. - 272 с.

6. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса: Справочник / Под ред. И.С. Ефремова. - М.: Транспорт, 1984. - 311 с.

7. Афанасьев А.С. Контактные сети трамвая и троллейбуса: Учебник для СПТУ - М.: Транспорт, 1988. - 264 с.

8. Байрыева Л.С. Электрическая тяга: Городской наземный транспорт: Учебник для техникумов / Л.С. Байрыева, В.В. Шевченко. - М.: Транспорт, 1986. - 206 с.

9. Ефремов И.С. Технические средства городского электрического транспорта: учеб. пособ / И.С. Ефремов, В.М. Кобозев, Шевченко В.В. - М.: Высшая школа, 1985. - 448 с.

10. Загайнов Н.А. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса: Учебник для техникумов / Н.А. Загайнов, Б.С. Финкельштейн, Л.Л. Кривов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.:Транспорт, 1988. - 327 с.

11. Пономарев А.А. Подвижной состав и сооружения городского электротранспорта: Учебник для техникумов городского электротранспорта / А.А. Пономарев, Б.К. Иеропольский. - М.: Транспорт, 1981 - 274 с.

12. Почаевец В.С. Электрические подстанции: учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. - М.: Желдориздат, 2001. - 512 с.

13. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1982. - 528 с.

14. Карабанов А.А. Новое поколение комплектных тяговых подстанций для городского транспорта / А.А. Карабанов //Транспорт Российской Федерации - 2013. - № 4 (47). - С.60-61.

15. ЕфановА.Н.Оценка экономической эффективности инвестиций и инноваций на железнодорожном транспорте: учебное пособие/А.Н. Ефанов,Т.П. Ковалёнок, А.А. Зайцев - СПб.: ПГУПС, 2001. - 149 с.

16. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учебное пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 448 с., ил.13.

17. Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок, утверждены Минтруда России и Минэнерго России - 2014 г.

18. РД 34.21.122-87 "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений" Минэнерго РФ.

19. СО-153-34.21.122-2003 "Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций" - 2003 г.

20. "Правила по охране труда при работе на линейных сооружениях кабельных линий передачи", Минсвязи РФ - 2003 г

Размещено на Allbest.ru