Модернизация релейной защиты на тяговой подстанции Улан-Удэ на базе микропроцессорной техники

Организация спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ и быстрого восстановления технологического процесса производства предусматривает: заблаговременную разработку наиболее вероятных схем восстановления объекта, обеспечивающих быстрейшее открытие сквозного движения поездов; создание и подготовку формирований МЧС для проведения спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ и быстрого восстановления; создание запасов конструкций, материалов, и оборудования, необходимых для восстановления, и их надежное укрытие;

-Разработку мероприятий по безаварийной остановке технологического процесса по сигналам ГО и при внезапном возникновении чрезвычайной ситуации.

-Проведение всех вышеперечисленных мероприятий способствует повышению устойчивости работы тяговой подстанции в условиях чрезвычайных ситуаций.

6.3 Обслуживание измерительных приборов, устройств релейной защиты, вторичных цепей

Для обеспечения безопасности работ, проводимых в цепях измерительных приборов и устройств релейной защиты по распоряжению, вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока и напряжения должны иметь постоянное заземление. В сложных схемах релейной защиты для группы электрически соединенных вторичных обмоток трансформаторов тока независимо от их числа допускается выполнять заземление только в одной точке. При необходимости разрыва токовой цепи измерительных приборов и реле цепь вторичной обмотки трансформатора тока предварительно закорачивают на специально предназначенных для этого зажимах.

В цепях между трансформатором тока и зажимами, где установлена закоротка, запрещается производить работы, которые могут привести к размыканию цепи.

При производстве работ на трансформаторах тока или на их вторичных цепях необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

-цепи измерений и защиты присоединять к зажимам указанных трансформаторов тока после полного окончания монтажа вторичных схем;

-при проверке полярности приборы, которыми она производится, до подачи импульса тока в первичную обмотку надежно присоединять к зажимам вторичной обмотки.

Работы в цепях устройств релейной защиты, автоматики и телемеханики (РЗАиТ) производятся по исполнительным схемам; работа без схем, по памяти, запрещается. При работах в устройствах РЗАиТ следует пользоваться специальным электротехническим инструментом с изолирующими рукоятками или работать в диэлектрических перчатках.

При проверке цепей РЗАиТ в случае необходимости по условиям работы разрешается оставаться одному лицу из состава бригады с группой III в помещепроверка изоляции т.п.). Этому лицу производитель работ должен дать необходимые указания по технике безопасности.

При работах в цепях трансформаторов напряжения с подачей напряжения от постороннего источника снимают предохранители со стороны высшего и низшего напряжений и отключаются автоматы вторичных обмоток.

При необходимости производства каких-либо работ в цепях или на аппаратуре РЗАиТ при включенном основном оборудовании принимают дополнительные меры против его случайного отключения (отключение промежуточного реле и т.п.).

Переключения, включение и отключение выключателей, разъединителей и другой аппаратуры, необходимые при наладке или проверке устройств РЗАиТ, выполняет оперативный персонал.

6.3 Расчет заземляющего устройства

Электрический ток, проходя через тело человека, вызывает частичное или полное поражение его организма.

Ток 0,1 А смертелен для человека (смертельным может быть и ток 0,025-0,05 А, если он проходит длительно, более 2-3 с по пути рука-рука, рука-ноги, т.е. через сердце и легкие). Нужно иметь ввиду, что человека поражает проходящий через него ток, а не напряжение. Напряжение и сопротивление тела человека являются факторами, определяющими величину поражающего тока. Сопротивление тела человека в зависимости от среды и состояния человека находится в пределах от 100 тыс. до 600 Ом, а заземляющее устройство тяговых подстанций изготавливают сопротивлением не более 0,5 Ом. При наличии заземления человека и заземлитель можно рассматривать как параллельно включенные сопротивления, находящиеся под напряжением однофазного замыкания на землю.

Следовательно если сопротивление заземления значительно меньше сопротивления человека, то ток проходящий через заземление, значительно больше тока, проходящего через тело человека.

Конструкция заземляющих устройств.

Основной частью заземляющего устройства является заземлитель, от правильного расчета и выполнения которого зависит надежность работы заземляющего устройства.

Заземлитель выполняется в виде горизонтальной сетки из проводников, уложенных в земле на глубине 0,5-0,8 м, дополняемой при необходимости

вертикальными электродами, число и длина которых определяется расчетом. Целесообразно использовать вертикальные электроды длиной 5-20 м. При наличии плохопроводящих нижних слоев земли следует применять редкую сетку без вертикальных электродов.

Горизонтальные продольные проводники прокладываются вдоль рядов оборудования и конструкций на расстоянии 0,8-1,0 м со стороны обслуживания.

Продольные проводники соединяются поперечными, прокладываемыми в удобных местах между оборудованием. В местах пересечения продольные и поперечные проводники надежно свариваются.

Электроды заземлителей должны быть стальными и иметь следующие размеры:

На тяговой подстанции Заудинск используются полоса 40?5 из стали и уголок 50?50?5 из стали. Контур заземления подстанции изображен на рис. 5.4.1.

Рисунок.5.4.1-.Контур заземления подстанции.

Расчет сопротивления углового заземлителя.

,

где с - удельное сопротивление верхнего слоя грунта, принимается равным Ом*м.

Ом.

Расчет количества электродов без учета экранирования.

,

где R_З =0,5 - сопротивление одного электрода

 шт

Расчет количеснтва электродов с учетом экранирования

,

где n_Э - коэффициент экранирования.

шт.

Расчет количества электродов забиваемых по периметру подстанции.

,

где L_П - длина периметра подстанции,

L_П= 48,6+37+39+27+13=164,4 м

шт.

Расчет количества электродов, которые необходимо забить посередине контура заземления.

.

Так как количество электродов с учетом экранирования меньше,чем устанавливаемых по периметру,то в середине контура электроды не забиваются.

Электроды необходимо выполнять из стального уголка 50?50?5, соединения между электродами выполняется из стальной полосы 40?5.

7. Расчет экономической эффективности от внедрения релейной защиты ЦЗА-27,5-ФКС тяговой подстанции Заудинск

7.1 Расчет затрат на установку и эксплуатацию ЦЗА-27,5

Целью экономической части данного дипломного проекта является расчёт экономической эффективности от внедрения релейной защиты

ЦЗА-27,5-ФКС тяговой подстанции Заудинск количеством 7 штук за год. В расчёте не учитываются расходы на заработную плату обслуживающего персонала и прочие эксплуатационные расходы, так как капитальный ремонт блока ЦЗА-27,5-ФКС проводится персоналом релейной защиты один раз в шесть лет в течение одной рабочей смены.

Стоимость блоков микропроцессорной релейной защиты (ЦЗА) взята из прайс-листа научно-технического центра "Механотроника" на 2003 г. без учета НДС. Расходы на приобретение блоков микропроцессорной релейной защиты БМРЗ -27,5 сносим в таблицу 7.1.

Таблица 7.1 - Стоимость приобретения блоков ЦЗА-27,5 кВ тяговой подстанции Заудинск

Наименование блока	Место установки	Количество блоков, шт	Стоимость одного блока, евро	Общая стоимость, евро
ЦЗА-27,5	Фидеры контактной сети тяговой подстанции	7	2640	18480

Расчет общих затрат на приобретение блоков ЦЗА-27,5.

Общие затраты на приобретение блоков ЦЗА-27,5 кВ составляют:

K_об.у.е=n*K_ФКС

где K_ФКС - стоимость одного блока фидера контактной сети, евро;

n - количество блоков, шт;

K_об.у.е=7*2640=18480 евро.

Для дальнейших расчетов произведем перевод общих капиталовложений из евро в рубли исходя из курса валют 1 евро=35 рублей.

K=K_об.у.е.*35,

K₁=18480*35=646800 рублей

Текущие затраты железных дорог, необходимые для обеспечения производственного процесса в данном периоде, называются эксплуатационными расходами. Для данного расчета они будут равны амортизационным отчислениям, так как затраты на оплату труда, отчисления на социальные нужд, расходы на материалы и прочие материальные затраты, топливо, энергию и прочие затраты не учитываются.

,

где - эксплуатационные расходы на амортизационные отчисления, рублей.

Расчет амортизационных отчислений на

Амортизационные отчисления планируются, исходя из среднегодовой стоимости основных средств и норм отчислений на их полное восстановление.

,

рублей

=32340 рублей

7.2 Расчет затрат на установку и обслуживание УЭЗФМ-27,5

Таблица 7.2 - Стоимость блоков УЭЗФМ ФКС-27,5 кВ тяговой подстанции Заудинск

Наименование блока	Место установки	Количество блоков, шт	Стоимость одного блока, евро €	Общая стоимость, евро €
УЭЗФМ-ФКС	Фидеры контактной сети тяговой подстанции	7	1300	9100

Расчет общих затраты на приобретение блоков УЭЗФМ-ФКС-27,5.

K_об.у.е=7*K_ФКС

K_об.у.е=7*1300=9100 €

Для дальнейших расчетов произведем перевод общих капиталовложений из евро в рубли исходя из курса валют 1 евро=35 рублей.

К₂=9100*35=318500 рублей.

Расчет эксплуатационных расходов.

где: - эксплуатационные расходы на амортизационные отчисления, рублей.

Э_фзп - фонд заработной платы

Э_сн - отчисления на социальные нужды

Э_ээ - затраты на электроэнергию

Расчет амортизационных отчислений

= 0,05 *К₂,

рублей

Определение фонда заработной платы с учетом премиальных и 13-й зарплаты по формуле:

Э_фзп =

С_{ЗП месяц} = С₁ +3С₂

где С₁ - оклад старшего электромеханика, равный 10000 рублей;

С₂ - оклад электромехаников, равный 7000 рублей;

3 чел - количество электромехаников.

Оклады старшего электромеханика и электромехаников приняты приближенно.

С_{ЗП месяц} =10000+3*7000=31000 рублей

Э_фзп = рублей

Расчет отчислений на собственные нужды

Отчисления на социальные нужды планируют в определенном размере от затрат на оплату труда. В Республике Бурятия они составляют 27% от фонда заработной платы.

Э_сн = 0,27* Э_фзп

Э_сн = 0,27* 551800=148986 рублей

Расчет расходов на электроэнергию. Расходы на электроэнергию определяются по количеству оборудования и устройств, их мощности и времени работы.

,

где Ц_ээ - стоимость1 кВт*ч электроэнергии, Ц_ээ = 1,28 руб/(кВт*ч);

К_сп - средний коэффициент спроса, К_сп = 0.3;

Р_уст - суммарная установленная мощность оборудования, кВт;

F_об - годовой фонд рабочего времени оборудования в одну смену

F_об = 2004 ч;

М_см - число смен работы оборудования, М_см = 3;

К_з - коэффициент загрузки, К_з = 0,75.

Суммарную мощность оборудования примерно принимаем равной

Р_уст =0,11 кВт.

рублей

Эксплуатационные расходы составили:

Э₂ =15925+551800+148986+299=717010 рублей

7.3 Рассчитываем срок окупаемости по приведенным затратам

Расчет приведенных затрат для ЦЗА-27,5-ФКС.

Э_{привЦЗА}=Э₁+Е_н*К₁

где Е_н - нормативный коэффициент эффективности принимаемый для тяговых подстанций 0,125

Э_{привЦЗА}=32340+0,125*646800=113190 рублей

Расчет приведенных затрат для УЭЗФМ.

Э_{привУЭЗФМ} Э₂+Е_н*К₂

Э_{привУЭЗФМ}=717010+0,125*318500=756822,5 рублей

Расчет разницы в приведенных затратах на УЭЗФМ и БМРЗ.

?Э = Э_{привУЭЗФМ} - Э_{привЦЗА}

?Э =756822,5-113190=643632,5 рублей.

Срок окупаемости ЦЗА ФКС-27,5 находим по формуле:

,

года

Вывод: Замена электронной защиты УЭЗФМ на блоки микропроцессорной защиты ЦЗА-27,5-ФКС на тяговой подстанции ЭЧЭ-58 Заудинск выгодна. Срок окупаемости составил 1 год и укладывается в нормативный срок окупаемости составляющий 8 лет. Это объясняется тем, что при вводе в эксплуатацию защиты ЦЗА-27,5-ФКС не требуется обслуживающего персонала. Кроме того, новая защита наиболее надежна и функциональна, чем морально устаревшая УЭЗФМ.

Заключение

В дипломном проекте были рассмотрены современные методы защиты тяговых сетей, в частности, электронная защита фидеров контактной сети (УЭЗФМ) и устройство цифровой защиты и автоматики фидера контактной сети (ЦЗА).

Произведен расчет уставок срабатывания направленной трехступенчатой дистанционной защиты фидера контактной сети тяговой подстанции Заудинск. При этом полученные параметры уставок совпадают со значениями уставок рассматриваемой тяговой подстанции.

В разделе, безопасность проекта, рассмотрены вопросы обеспечения электробезопасности при работе на тяговой подстанции, анализ состояния условий производства, разработка организационных и технических мероприятий, требования безопасности к электроустановкам, инженерно-технические мероприятия по повышению устойчивости работы тяговой подстанции в условиях чрезвычайных ситуаций, а также затронут вопрос обслуживания измерительных приборов, устройств релейной защиты и вторичных цепей.

В экономической части дипломного проекта произведен расчет эксплуатационных расходов на обслуживание блоков микропроцессорной релейной защиты тяговой подстанции Заудинск.

Список используемой литературы

1 Фигурнов Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения. - М.: Транспорт, 2002 г. - 715 с.

2 Микроэлектронная защита фидеров контактной сети переменного тока (МЗКС). Руководство по эксплуатации А 354.00.000РЭ.

3 Блок микропроцессорной релейной защиты БМРЗ. Руководство по эксплуатации. ДИВГ.648228.001 РЭ.

4 Блок микропроцессорной релейной защиты фидеров контактной сети БМРЗ-ФКС. Руководство по эксплуатации. ДИВГ.648228.026 РЭ.

5 Устройство цифровой защиты и автоматики фидера контактной сети ЦЗА-27,5-ФКС. Руководство по эксплуатации. 1СР.251.249-02РЭ

6 Инструктивно-методические указания по расчету защиты фидеров контактной сети переменного тока. Трансэлектропроект.

7 Испытательная система для релейной защиты реле-томограф. Руководство по эксплуатации. 13092133.001 РЭ.

8 Дмитриева В.А., Журавель А.И., А.Д. Шишков. Экономика железнодорожного транспорта. - М.: Транспорт, 1996. - 328 с.

9 Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог РФ/ МПС РФ, 1997.

10 Инструкция по технике безопасности при эксплуатации тяговых подстанций, пунктов электропитания и секционирования электрических железных дорог. ЦЭ-402/ МПС РФ. - М.: 1997.