Реконструкция системы электроснабжения вспомогательных цехов АО "Агромашхолдинг"

Проверку выбора выключателя производят по выражению:

, (2.60)

где Iк(1) - ток однофазного короткого замыкания, А;

Iн.р - номинальный ток расцепителя автомата, А.

Проверим автоматический выключатель в линии РП2-0,4кВ. Линия запитана от трансформатора ТМ-2500/10, схема соединения обмоток «звезда-звезда с нулем.

По выражению (2.60) проверяем выбранный выключатель

1700/97,3=17,5 > 3, что удовлетворяет условию.

На 5 листе графической части проекта представлены принципиальные схемы релейной защиты.



2.6.3 Защита оборудования системы электроснабжения от перенапряжений

Различают два вида перенапряжений в электрических установках: внутренние и атмосферные. Внутренние перенапряжения возникают в результате коммутации, как нормальных (включение и отключение нагруженных линий, отключение ненагруженных трансформаторов и реакторов), так и послеаварийных (дуговые замыкания на землю в системах с изолированной нейтралью, отключения к.з., АПВ). Эти перенапряжения воздействуют на изоляцию сравнительно кратковременно, но значение их может превышать в несколько раз номинальное напряжение.

Атмосферные перенапряжения возникают в результате разрядов молнии в электроустановку или вблизи неё. Волны перенапряжения, возникающие токоведущих частях при ударах молнии, распространяются со скоростями, сравнимыми со скоростью света, проникая в обмотки трансформаторов, машин, воздействуя на изоляцию линии и аппаратов. Время воздействия атмосферных перенапряжений составляет от единиц до сотен миллионов долей секунды. Значение этих перенапряжений при отсутствии специальных мер защиты может достигать миллионов вольт.

Вентильные разрядники выбирают по напряжению и их назначению:

Uн.с. Uн.р, (2.61)

10 кВ 10 кВ.

Выбираем разрядник типа РВП-10.



3. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВА СЕКЦИОННОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

К устройствам сетевой автоматики относятся устройства автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резервного питания и оборудования (АВР), автоматической разгрузке по частоте и по току (АЧР и АРТ).

Учитывая, что устройства автоматики в системах электроснабжения работают сравнительно редко, основными требованиями, предъявляемыми к ним, являются простота и надежность.

Телемеханизация электроснабжения предприятий ограничивается обычно применением телесигнализации.

Экономическая эффективность автоматизации определяется главным образом сокращением числа обслуживающего персонала и уменьшением простоев производства.

Пуск в действие АВР может осуществляться реле минимального напряжения, контролирующим напряжением на отдельных секциях шин, или совместным действием этого реле и реле понижения частоты, что обеспечивает действие АВР в пределах 0,2-1 секунды после прекращения питания. Время действия АВР должно уменьшаться в направлении от потребителей к источнику питания и согласовываться с временем действия защит линий, отходящих от сборных шин резервируемой установки.

Успешное и эффективное действие АВР обеспечивается при достаточной мощности резервного источника питания или (при необходимости) автоматической разгрузкой по току. Эта разгрузка применяется, когда при нарушении питания на одной линии или трансформаторе нагрузка переключается на другую линию или трансформатор, но их пропускная способность не покрывает всей нагрузки, даже с учетом допустимой перегрузки. В этом случае в схеме АРТ используют токовые реле типа РТ-80 или РТ-40 и реле времени типа ЭВ с отстройкой срабатывания указанных реле от кратковременных перегрузок и токов самозапуска электродвигателей.

Автоматическое повторное включение позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей лишь в случае неустойчивых коротких замыканий на линиях, выводах трансформаторов, шинах и т. п. В случае же устойчивых коротких замыканий на линиях и других элементах сети такой элемент отключается и для восстановления электроснабжения потребителей необходимо включить резервное питание - трансформатор или генератор, резервную питающую линию или какой-то другой резервный элемент. Такой резервный элемент подключается взамен поврежденного автоматическими устройствами, которые называются устройствами автоматического включения резерва (АВР).

Рассмотрим простейший пример повышения надежности электроснабжения при наличии АПВ на линии 10 кВ, изображенной на рисунке 3.1. Схема предусматривает сетевое резервирование по линии, питающейся от соседней подстанции (показано пунктиром). При устойчивом коротком замыкании на линии Л1 потребители, подключенные к Л2 и ЛЗ, теряют питание, потому что после АПВ линия отключается окончательно. Подключение Л2 к резервной линии устройством АВР восстанавливает электроснабжение потребителей, подсоединенных к этим линиям.

Рисунок 3.1 - Схема сетевого резервирования по линии с АПВ и АВР

Таким образом, АВР сохраняет практически бесперебойное электроснабжение этих потребителей.

Виды устройств АВР и требования, предъявляемые к ним. Устройства АВР элементов электрических сетей можно классифицировать по следующим признакам:

1) по назначению - АВР линий, трансформаторов, двигателей;

2) по контролю напряжения на резервном источнике - без контроля напряжения и с контролем напряжения;

3) по направлению действия - одностороннего и двухстороннего действия;

4) по характеру взаимодействия - местные и сетевые.

К местным АВР относятся устройства, пусковой орган которых действует на отключение рабочего ввода, а затем на включение резервного ввода. Эти действия не выходят за пределы подстанции или распределительного пункта. К сетевым относятся АВР, действующие на включение сетевого резервного выключателя, а другие устройства, обеспечивающие запрет подачи напряжения на поврежденное оборудование, расположены в другом месте.

В зависимости от конкретных условий выбирают наиболее целесообразную схему АВР. Например, схема с контролем напряжения сложна, но она необходима при АВР трансформаторов, питающих или резервных линий, если источник на более высоком напряжении общий и есть вероятность потери напряжения на резервном элементе.

На двухтрансформаторных подстанциях оба трансформатора, как правило, несут нагрузку, и в этом случае резерв называется неявным и устройством АВР оснащается секционный выключатель. Оба трансформатора взаимно резервируют друг друга в случае повреждения и отключения одного из них. Поэтому АВР должно быть двусторонним. По той же причине сетевые АВР также должны быть двусторонними.

К устройствам АВР предъявляются следующие основные требования.

1) АВР должно действовать при исчезновении напряжения на шинах резервируемого элемента по любым причинам.

2) Резервное питание должно включаться только после отключения основного, рабочего. Это необходимо для того, чтобы резервный источник не был включен на короткое замыкание в основном источнике. При выполнении этого условия не снижается напряжение у потребителей, подключенных к резервному источнику, уменьшается вероятность развития аварии, повышается надежность АВР и электроснабжения потребителей.

Однако при сетевом резервировании (как было показано на примере рисунка 3.1) окончательное отключение поврежденного элемента -- питающей линии Л1 - происходит после подключения Л2 и ЛЗ к резервной линии. Линия Л1 отключается релейной защитой, установленной на выключателе В2.

3) При глубоком снижении напряжения на подстанции, пусковой орган АВР должен иметь выдержку времени.

4) Должна обеспечиваться однократность действия АВР при включении на к. з. Успешность двукратного АВР, как показывает опыт, близка к нулю.

5) Отключение резервного питания при включении на короткое замыкание должно быть быстрым, то есть должно обеспечиваться ускорение (до 0,5 с) действия защиты после АВР так же, как и в схемах АПВ.

6) На всех выключателях, находящихся в режиме АВР, должен быть постоянный контроль исправности цепи оперативного тока и цепи включения.

На двухтрансформаторных подстанциях 35…110/6…10 кВ мощностью 2?4000 и 2?6300 кВА предусматривается следующий объем автоматизации:

1) восстановление питания на обесточенной секции шин: при срабатывании МТЗ ввода 10 кВ трансформатора - путем АПВ ввода, во всех других случаях - путем АВР на секционном масляном выключателе;

2) АВР шин оперативного тока от трансформатора собственных нужд или от трансформатора напряжения 6...10кВ через разделительный трансформатор 100/230 В;

3) на узловых подстанциях - АВР шин собственных нужд СН 0,38 кВ от трансформатора собственных нужд;

4) автоматическая разгрузка по частоте;

5) автоматическое включение и отключение подогрева счетчиков, шкафов КРН-Ш-10, шкафов релейной защиты, приводов отделителей и короткозамыкателей.

Рассмотрим схему автоматизации секционного выключателя - АВР секционного выключателя, представленную на 5 листе графической части проекта. При повреждении одного из двух силовых трансформаторов на подстанции, например трансформатора TV1, он отключается защитой, а вместе с ним и соответствующая секция шин I. Для восстановления питания этой секции от второго трансформатора ТV2 устройством АВР включается секционный выключатель QW3. Рассмотрим работу устройства АВР по схеме, на которой привод показан в состоянии готовности к включению.

Для пуска схем АВР трансформаторов, шин и линий используют пусковой орган напряжения, состоящий обычно из двух или трех реле минимального напряжения, подключенных к разным линейным напряжениям трансформаторов собственных нужд или напряжения. При обесточивании секции шин I выключатель ввода QW1 остается включенным. Его контакты QW1.1 и QW1.2 замкнуты, а QW1 разомкнуты. Реле напряжения, подключенные к ТV3, теряют питание и замыкают контакты КV1.1 и КV2.1 в цепи реле времени КТ2, которое с выдержкой времени больше, чем цикл АПВ со стороны питания (10 кВ), временно замыкает проскальзывающие контакты КТ2 в цепи промежуточного реле KL1, расположенного в шкафу выключателя QW1. Контактами КL1.1 реле замыкает цепь электромагнита отключения выключателя YAТ1, и он отключается. Другими контактами KL1.2 замыкает цепь самоудержания через замкнутые контакты QW1.2, а контактами КL1.3 подготавливает цепь включения выключателя QW3. После отключения выключателя ввода QW1 размыкаются контакты QW1.2, реле KL1 теряет питание, но размыкает контакты КL1.1, КL1.2 и КL1.3 с выдержкой времени. За это время при замыкании контактов QW1 срабатывает электромагнит включения YАСЗ, и секционный выключатель включается.

Так же схема срабатывает и при отключении секции шин II. Используются контакты КVЗ и КV4 и реле времени КТЗ, а пуск АВР -- через контакты KL2.3 и QW2.

После ремонта выключателя нормальная схема питания шин восстанавливается оперативно-выездной бригадой. Но имеются схемы и автоматического восстановления.



4. УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ

4.1 Однофазные замыкания на землю и способы защиты от них

Однофазные замыкания на землю являются характерным видом повреждений для сетей, работающих с нейтралями, как изолированными, так и заземленными. К ним относятся воздушные и кабельные сети напряжением 6-10 кВ и частично сети более высокого напряжения. Работа с изолированной нейтралью считается допустимой при емкостных токах замыкания на землю, примерно не превосходящих значений 30, 20 и 10 А при рабочих напряжениях соответственно 6, 10 и 35 кВ. В случаях использования дугогасящих реакторов предпочтительно работать с небольшой перекомпенсацией (а не недокомпенсацией) емкостного тока индуктивным током дугогасящих реакторов.

Учитывая возможное отсутствие у потребителей постоянного или быстро включаемого резерва, а также целесообразность уменьшения числа комплектов защит в сети, защиту от коротких замыканий обычно выполняют работающей только на сигнал. Наиболее просто она выполняется посредством устройств контроля изоляции, когда поврежденный участок выявляется только поочередным отключением элементов сети.

Селективная защита (устанавливающая направление, в котором произошло повреждение) часто осуществляется с помощью специальных высокочувствительных устройств нулевой последовательности. В сетях, заземленных через дугогасящие реакторы, модуль и фаза основной гармоники тока замыкания на землю могут быть близкими как на поврежденной, так и на неповрежденной линии. Поэтому в настоящее время большое распространение получили селективные устройства сигнализации замыкания на землю, реагирующие на высшие гармоники установившихся токов замыкания, поскольку для высших гармоник практически отсутствует компенсация емкостного тока током дугогасящего реактора. Используются также устройства, реагирующие на слагающие переходного процесса замыкания на землю.

В сетях, работающих в условиях повышенной опасности для обслуживающего персонала, защита от коротких замыканий выполняет также функции защитного отключения и по условиям техники безопасности должна работать без выдержки времени на отключение.

Короткие замыкания на землю в распределительных сетях 6-35 кВ является довольно частым явлением, и составляют не менее 75 % общего числа повреждений. В сети с изолированной нейтралью замыкание одной фазы на землю само по себе не является аварией. Однако с увеличением протяженности электросетей увеличивается их емкость, и возрастают токи замыкания на землю. Проходя через место повреждения, ток выделяет много тепла, разрушая при этом токоведущие части и изоляцию. Однофазное замыкание переходит в аварийное трехфазное, нарушая энергоснабжение потребителей. Кроме того, ток однофазного замыкания является причиной увеличения напряжения неповрежденных фаз относительно земли в раз. Длительный режим способствует возникновению двойных замыканий на землю, которые даже при хорошем состоянии заземляющих устройств приводят к появлению опасных потенциалов на металлических корпусах оборудования, создают повышенную опасность для персонала.

Причины возникновения замыканий в воздушных и кабельных сетях многообразны. Они появляются вследствие механических разрушений изоляции, обрывов проводов и тросов, а также в результате разрушений изоляции из-за грозовых и внутренних перенапряжений. К внутренним перенапряжениям, как известно, относят коммутационные и резонансные. Коммутационные перенапряжения не могут иметь больших кратностей, так как возникают вследствие переходных процессов. В теоретической электротехнике показано, что коммутационные увеличения напряжений и токов в линейных цепях, как правило, не могут превышать двойную амплитуду установившегося значения. Что касается резонансных перенапряжений, то они изменяются в широких диапазонах и в пределе (теоретически) могут достигать бесконечно больших значений. Перенапряжение зависит от того, насколько соотношения активных, индуктивных и емкостных элементов близки к условиям резонанса в данной цепи. Если в сети отсутствуют индуктивности относительно земли, то, очевидно, резонансные перенапряжения не возникнут.

Резонансные перенапряжения относительно земли в сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью вызываются образованием резонансного контура из индуктивностей и емкостей между фазами сети и землей. В сетях обычно присутствуют индуктивности измерительных трансформаторов напряжения. Емкости в сети всегда имеются как между фазами, так и между фазами и землей.

Эффективным средством, устраняющим аварийный режим замыкания на землю, является быстрое автоматическое отключение поврежденного участка сети. В настоящее время предложено много различных принципов селективной защиты от однофазных замыканий на землю. Однако подобные устройства не нашли применения из-за ложных срабатываний, отрицательно сказывающихся на работе защиты в условиях эксплуатации. В частности, отсутствует обоснованный учет амплитудных и фазовых соотношений токов и напряжений нулевой последовательности при разработке селективных защит от замыкания на землю.

Для уменьшения емкостной составляющей тока замыкания на землю в практике применяют дугогасящие реакторы, которые включают в нейтраль питающего сеть трансформатора или в нейтраль дополнительного заземляющего трансформатора, не несущего иной нагрузки.

Одним из наиболее распространенных видов повреждений в электрических сетях напряжением 6-10 кВ являются однофазные замыкания на землю. Современные направленные защиты от однофазного замыкания на землю имеют большое количество ложных срабатываний и низкую чувствительность. При этом отключения часто носят групповой характер, то есть при отключении поврежденного фидера защищаемой линии отключаются одновременно один или несколько фидеров, где изоляция фаз относительно земли не повреждена. Это затрудняет поиск поврежденного фидера, в результате чего имеет место переход однофазного замыкания на землю в более опасный вид повреждения - двухфазные и трехфазные. Кроме того, основным недостатком существующих защит от однофазного замыкания на землю является трудность выбора уставки тока срабатывания, так как в процессе эксплуатации сети количество одновременно работающих присоединений меняется, а, следовательно, изменяется и ток однофазного замыкания на землю. Поэтому определенная фиксированная уставка тока однофазного замыкания на землю не обеспечивает селективность срабатывания защиты при изменении количества включенных присоединений в узле нагрузки.

4.2 Решение задачи защиты сетей от замыканий с помощью конкретных инженерных разработок

Одним из наиболее важных вопросов в области электроэнергетики на сегодняшний день является проблема повышения надежности электроснабжения и электробезопасности при эксплуатации электроустановок. Такое состояние связано с физическим и моральным старением большой части оборудования, а также низким уровнем технического совершенства релейной защиты и автоматики.

Условия электробезопасности и надежности энергоснабжения в значительной мере определяются состоянием изоляции, ее сопротивлением и емкостью относительно земли. Поэтому своевременное выявление и устранение дефектов, сопровождающееся изменением активной и емкостной составляющих проводимостей изоляции, позволит предотвратить большую часть повреждений.

Существующие в настоящее время методы определения параметров изоляции для проведения измерений требуют привлечение персонала для подключения дополнительной емкостной и активной проводимости к электрической сети, косвенный расчет оперативным персоналом значений параметров изоляции, что ведет к снижению уровня электробезопасности персонала, занимающегося определением параметров изоляции сети.

Во многих случаях износ электрической изоляции сети является причиной возникновения однофазного замыкания на землю, являющееся преобладающим видом повреждения в электрических сетях 6-10 кВ и составляющее около 75 % общего числа повреждений. Длительность воздействия однофазного замыкания на землю приводит к междуфазным и многоместным коротким замыканиям.

Современные направленные защиты от однофазного замыкания на землю имеют низкую чувствительность и большое количество ложных срабатываний. При этом отключения часто носят групповой характер, затрудняется поиск поврежденного фидера в распределительной сети, в результате чего однофазное замыкание на землю может перейти в более опасный вид повреждения - двухфазное и трехфазное. Основным недостатком существующих защит от однофазного замыкания является трудность выбора уставки тока срабатывания, так как в процессе эксплуатации сети количество одновременно работающих присоединений меняется, а, следовательно, изменяется и ожидаемый ток однофазного замыкания на землю. Кроме того, существующие защиты не учитывают положение секционного выключателя автоматического ввода резерва, так как при секционировании величина реального тока однофазного замыкания на землю также будет зависеть и от параметров отходящих линий присоединенной секции и количества подключенного к ним оборудования. Поэтому определенная фиксированная уставка тока однофазного замыкания на землю не обеспечивает селективность срабатывания защиты при изменении количества включенных присоединений в узле нагрузки.

Централизованная защита от однофазного замыкания на землю на основе применения микропроцессорных систем и микроконтроллеров позволит повысить уровень селективности и быстродействие при возникновении однофазных замыканий на землю, предотвратить ложное срабатывание защиты в неповрежденных присоединениях.

Микропроцессорные средства находят все большее применение в различных сферах промышленности, так как обладают существенными преимуществами по сравнению со средствами релейной автоматики, а это, прежде всего надежность, быстродействие, простота обслуживания, а для сферы электроэнергетики это, в первую очередь, повышение уровня электробезопасности при эксплуатации действующих электроустановок.

Выбор микропроцессорной системы зависит от многих факторов, определяемых в большинстве случаев требованиями к обслуживаемому процессу, и достаточно обширен на сегодняшний день. Многофункциональность, возможность интеграции с другими микропроцессорными системами позволяет организовать единую информационно-управляющую систему, обслуживающую определенные процессы в комплексе.

внутренний электроснабжение реактивный мощность

4.3 Устройство централизованной защиты от однофазного замыкания на землю в функции срабатывания устройства защиты линии

Защита от однофазных замыканий на землю в распределительных сетях 6-10 кВ имеет большое значение для надежности электроснабжения и безопасности персонала, обслуживающего сети и электроустановки потребителей.

В настоящее время нашло применение устройство защиты от однофазных замыканий на землю, содержащее по числу линий трансформаторы тока нулевой последовательности, усилители токов нулевой последовательности, мостовые выпрямители усиленных токов, блоки выдержки времени, блоки запрета, блоки блокировки, исполнительные органы, соединенные последовательно в каждой линии, осуществляющие защиту по суммарному току линий. Недостатком данного устройства является ложное срабатывание защиты в наиболее протяженной линии, ток которой больше тока остальных линий, а также данное устройство нельзя применить в сетях с двумя присоединениями.

Для повышения уровня электробезопасности разработано устройство централизованной защиты от тока однофазного замыкания на землю в электрической сети 6-10 кВ, обеспечивающее высокую селективность, быстродействие при однофазных замыканиях на землю, контроль за состоянием всех отходящих фидеров сети, накопление информации о появлении однофазных замыканий на землю в контролируемой сети с напряжением 6-10 кВ. Принцип работы устройства поясняется схемой, приведенной на листе 6, содержащий:

- трансформатор напряжения - ТV;

- отходящие линии через выключатели нагрузки - QF1,QF2,QF3;

- реле фазного сдвига - KL1, KL2, KL3;

- блоки гальванической развязки - U1, U2, U3;

- исполнительные органы - Y1, Y2, Y3;

- центральный процессор - ЦП,

- оперативное запоминающее устройство - ОЗУ;

- постоянное запоминающее устройство - ПЗУ;

- клавиатуру - К;

- параллельно-программируемый интерфейс ввода-вывода - ППИ;

- шифратор - Ш;

- дешифратор - ДШ;

- элементы И с инвертирующими входами - DD1, DD2, DD3.

К сети подключаются: трансформатор напряжения, отходящие фидеры через выключатели нагрузки. К реле фазового сдвига подводятся напряжения нулевой последовательности с вторичной обмотки трансформатора напряжения и токи, протекающие в линиях, с трансформаторов тока.

Сигналы с реле фазового сдвига через шифратор и параллельно-программируемый интерфейс поступают на центральный процессор и на элементы И с инвертирующими входами.

Энергонезависимое оперативное запоминающее устройство, дисплей, клавиатура посредством шины подключены к центральному процессору. Блоки гальванической развязки подключены к исполнительным органам выключателей нагрузки.

При повреждении изоляции на какой-либо линии, в ней протекает ток однофазного замыкания на землю, на дополнительной обмотке трансформатора напряжения появляется напряжение нулевой последовательности.

С выводом вторичных обмоток трансформатора напряжения снимаются сигналы напряжения нулевой последовательности, которые поступают на реле фазового сдвига. Также на реле фазового сдвига поступают сигналы тока. Сигналы с реле поступают на шифратор и на элементы И с инвертирующими входами.

Шифратор преобразует сигналы с реле (с шины аварийных сигналов) в двоичный код, которые далее поступает на параллельно-програмируемый интерфейс.

Центральный процессор выполняет программу обработки данных. При наличии повреждения изоляции на фидере процессор посылает код на дешифратор. Дешифратор выполняет обратное преобразование и подает сигнал на соответствующий поврежденной линии элемент И с инвертирующими входами, в котором происходит инверсия и умножение сигналов с дешифратора и с реле фазового сдвига. Сигнал с выхода элемента И с инвертирующими входами поступает на блок гальванической развязки и соответственно исполнительный орган, отключающий выключатель нагрузки.

Блокировка входа сигналов с шины аварийных сигналов на шифратор в случае поступления первичного аварийного сигнала осуществляется программным способом.

Информацию о появлении однофазных замыканий процессор записывает в энергонезависимое оперативное запоминающее устройство, выполняющее функцию памяти данных.

Сигналы с реле фазового сдвига поврежденной линии и дешифратора, поступающие на вход элемента И с инвертирующими входами оба будут иметь низкий уровень, следовательно, на выходе - высокий, который поступит на соответствующий исполнительный элемент и произведет отключение поврежденного фидера из питаемой распределительной сети.

Разработанное устройство централизованной защиты от однофазного замыкания на землю обеспечивает селективность и надежность защиты, а также повышает уровень электробезопасности обслуживающего персонала.

4.4 Определение экономической эффективности специальной части

Определение экономической эффективности от внедрения устройства от однофазного замыкания на землю сводится к нахождению срока окупаемости капитальных вложений.

Срок окупаемости расчетных капитальных вложений определяем по формуле:

, (4.1)

где - расчетные капитальные вложения объекта без внедрения устройства, тыс. тенге;

- расчетные капитальные вложения объекта с внедрением устройства, тыс. тенге;

- издержки на эксплуатацию объекта без внедрения устройства, тыс. тенге;

- издержки на эксплуатацию объекта с внедрением устройства, тыс. тенге.

Капитальными затратами являются инвестиции, необходимые для осуществления проекта. К ним также относятся расходы на замену или модернизацию фондов, которые износились в ходе хозяйственной деятельности проекта, а также расходы на капитальный ремонт для поддержания в рабочем состоянии фондов проекта в период проведения анализа.

На внедрение устройства в эксплуатацию требуются вложения, и они составят 500000 тенге. Так как на данный момент на элеваторе устройство отсутствует, то К1 равно 0.

В издержки на эксплуатацию входят оплата труда, материалов и топлива, арендная плата, оплата коммунальных, общих и административных услуг, налоги, а также платежи за иные товары или услуги, необходимые для выпуска продукции проекта. Издержки на эксплуатацию, в том числе расходы на техническое обслуживание и текущий ремонт, имеют место каждый год, начиная с первого дня ввода проекта в эксплуатацию. Эксплуатационные расходы оплачиваются из общих доходов элеватора.

На данный момент издержки на эксплуатацию составляют 1,8 млн. тенге, после внедрения устройства в эксплуатацию издержки составят порядка 1,3 млн. тенге.

По выражению (4.1) определяем срок окупаемости капитальных вложений:

год.

Эффективность капитальных вложений или какая часть затрат на эксплуатацию устройства окупается в один год определяется по формуле:

, (4.2)

где - расчетный срок окупаемости, год.



5. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОХОЗЯЙСТВА

В данном разделе диплома необходимо произвести выбор наиболее целесообразного варианта структуры электротехнической службы (ЭТС), а также произвести расчеты, позволяющие определить теоретическую эффективность работы данной структуры предприятия. В ходе проведения всестороннего анализа экономических показателей необходимо выявить слабые стороны данной службы, чтобы, руководствуясь теоретическими выкладками, на практике устранить возможные ошибки при руководстве тем или иным подразделением предприятия. Данные для проведения расчетов выбираем из расчетных таблиц, полученных в ходе проведения расчетов (таблицы 5.1, 5.2).

Составим таблицу расчета годового объема работ службы ЭТС.

Таблица 5.1 - Расчет годового объема работ

Наименование и характеристика электрооборудования	Единица измерения	Количество i - го вида	Объем работ в у.е.э.
			норма на 1 у.е.э	всего по у.е.э
Кабельные линии электропередач до 1 кВ (в траншее)	1 км	0,352	1,29	0,45
Кабельные линии электропередач 10 кВ (в траншее)	1 км	1,372	1,9	2,6
Закрытые ТП с двумя трансформаторами 100 кВА и выше	1 пункт	6	3,5	21
Распределительные пункты, напряжением до 1 кВ	1 присоед.	11	0,5	5,5
Присоединения с вакуумными выключателями и заземляющими ножами	1 присоед.	14	16,3	228,2
Итого:				257,75

После определения годового объема работ необходимо определить количество электромонтеров, обслуживающих это оборудование:

N = Q / a , (5.1)



где Q - объем работ в у.е.э.;

а - норма обслуживаемого электрооборудования на 1 монтера (100 у.е.э).

Определив число электромонтеров, определяем число рабочих, необходимых для выполнения всего объема работ по ТО и ТР. Составим таблицу для определения полного объема работ по ТО и ТР.

Таблица 5.2 - Полный объем работ по ТО и ТР

Наименование электрооборудования	Ед. изм.	Кол- во	Периодичность	Трудозатраты на у.е.э.	Годовой объем трудозатрат
			ТО	ТР	ТО	ТР	ТО	ТР
Кабельные линии 0,38 и 10 кВ в транш.	км	1,724	2	1	23	1	79,3	1,72
Силовые трансф-ры: на 160 кВА	шт	1	6	0,3	34	170	204	306
на 630 кВА	шт	4	6	0,3	45	175	1080	210
на 2500 кВА	шт	6	6	0,3	50	175	1800	315
на 250 кВА	шт	1	6	0,3	40	170	240	51
Вакуумные выключатели	шт	14	4	1	7	24	392	336
Выключатели автоматические	шт	45	4	2	4	15	720	1350
Итого:							4515,3	2569,72

Определяем численность электромонтеров на ТО и ТР, чел:

, (5.2)

где Зоб - сумма годовых трудозатрат на выполнение работ ТО и ТР, чел.ч;

Kсм - коэффициент сменности электрооборудования;
НТО - номинальный годовой фонд рабочего времени в одну смену.

Определим производительность электромонтеров:

QN = Q / NТ (5.3)

Фактическая производительность на одного электромонтера должна быть меньше нормативной.

Определяем годовое количество потребленной электроэнергии:

W = Pp • Tк (5.4)

где Pp - расчетная мощность объекта, кВт;

Tк - время использования полной мощности оборудования, ч.

В первую очередь необходимо определить количество электромонтеров, обслуживающих оборудование по (5.1):

N =257,75 / 100=2,577

Количество монтеров, обслуживающих оборудование равно 3 человекам.

Определяем численность электромонтеров на ТО и ТР по таблице 5.2, чел (5.2):

N =7085,02 / 2880 = 2,46.

Число рабочих, производящих ТО и ТР составит 3 человека.

Производительность электромонтеров необходима для анализа их деятельности (5.3):

QN =257,75 / 3 = 85,91 у.е.э/чел.

Фактическая производительность электромонтеров высока по сравнению с базисной (70 у.е.э/чел [17]), что говорит об эффективности их работы.

Определим годовое количество потребленной электроэнергии (5.4):

W = 10975,59 • 3300 = 36219,447 МВт•ч.

Количество потребляемой в год электроэнергии составляет большую величину, что говорит о большом объеме производимых на заводе работ.

Обслуживание и ремонт осуществляется районными электрическими сетями (РЭС). В их обязанности входит техническое обслуживание и ремонт линий 10 и 35 кВ, ПС 35/10 кВ, КТП 10/0,4 кВ. Обслуживание и ремонт линий и оборудования 0,38 кВ осуществляется предприятием своими средствами.

Все профилактические осмотры, ТО и ТР производятся по заранее составленному графику. Кроме них осуществляется выезд аварийной бригады на объекты в случае аварии.



6. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

6.1 Требования безопасности при обслуживании электроустановок

Для создания эффективного производства, а также для более производительного и рационального труда на производстве необходимо создать условия для безопасной работы. Экономический ущерб, наносимый производству в результате травматизма, несчастных случаев на производстве весьма велик поэтому необходимо создать предпосылки для более эффективного использования работниками средств индивидуальной и общей защиты.

На проектируемом объекте возможно возникновение опасных или вредных ситуаций, поэтому к объекту в целом, и к некоторым элементам в отдельности предъявляются определенные требования безопасности. Они необходимы для предотвращения и профилактики тех или иных опасностей.

Требования к трансформаторной подстанции:

Во время эксплуатации на КТП должно поддерживаться надлежащее санитарное состояние, необходимо систематически контролировать состояние электрооборудования. Для профилактики и предотвращения пожаров должен иметься пожарный инвентарь. В соответствии с ПУЭ, ПТЭ и ПТБ все токоведущие части, находящиеся под напряжением, должны быть удалены от поверхности земли на такое расстояние, которое обеспечивает безопасность эксплуатации оборудования. В процессе ремонта, монтажа и демонтажа оборудования должен обеспечиваться свободный подъезд технической помощи для выполнения ремонтных работ. для проведения ремонтных работ бригада ремонтников должна получить письменный наряд и допуск к работе. В наряде указывается участок действующего электрооборудования, ответственное за проведение работ лицо, наличие опасных и вредных факторов, если они имеют место; сроки проведения работ (начало и окончание). В целях безопасности место проведения работ ограждается и вывешиваются предупреждающие плакаты.

Требования к силовым трансформаторам:

При эксплуатации трансформаторов необходимо обеспечение их длительной и надежной работы путем соблюдения номинальных нагрузок, напряжений и температур в пределах, установленных нормами, поддержание характеристик масла и изоляции в рекомендуемых пределах, содержание в исправном состояния устройств охлаждения, регулирования температуры.

Стационарные средства пожаротушения маслоприемников, маслоотводов и маслосборников должны находиться в исправном состоянии и в установленном месте.

В случае автоматического отключения трансформатора защитными устройствами его повторное включение в работу можно производить только после осмотра, анализа масла, испытания изоляция и устранения повреждений. для персонала должны обеспечиваться необходимые условия для безопасной работы с оборудованием.

Требования к распределительным пунктам:

Оборудование всех видов распределительных устройств и напряжений по Номинальным данным должно удовлетворять условиям работы как при номинальных режимах, так и при аварийных (например, при коротком замыкании - к.з.), перенапряжениях и перегрузках. В распределительных пунктах не должны находиться посторонние предметы, проход к ним должен быть свободным. Температура воздуха внутри РП в летнее время должна соответствовать правилам эксплуатации [20]. В случаях ее превышения должны быть приняты меры для к понижению температуры оборудования или проведено кондиционирование воздуха. За температурой разъемных шин РП должен осуществляться постоянный контроль. Рукоятки приводов заземляющих ножей должны быть окрашены в красный цвет, а заземляющие ножи в черный. Надписи, указывающие назначение присоединений и их наименование должны быть нанесены на дверях и внутренних стенках РП, а также на лицевой и оборотной сторонах щитов.

Переносные заземления и средства оказания первой помощи, а также защитные и противопожарные средства должны находиться в РП или непосредственной близости от них.

Требования безопасности к вакуумным выключателям:

При эксплуатации вакуумных выключателей должна обеспечиваться их длительная и надежная работа. При срабатывании защитной аппаратуры выключатели должны своевременно отключиться для надежной защиты силовых трансформаторов. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала выключатели и их приводы должны быть оборудованы указателями отключенного и включенного положения.

Требования безопасности к разъединителям:

Разъединители служат для видимого разрыва электрической цепи, поэтому их присутствие необходимо в соответствии с нормами. Разъединитель должен иметь заземляющие ножи (с одним или двумя комплектами заземляющих ножей), предназначенными для обеспечения безопасной работы с силовыми установками. Во избежание ошибочных действий или проявления халатности со стороны обслуживающего персонала, привод разъединителя и заземляющих ножей снабжается сложной блокировкой.

6.2 Расчет параметров молниезащиты и заземления

Здания или сооружения от прямых ударов молний защищают с определенной степенью надежности: по мере продвижения внутрь здания надежность увеличивается. Существуют два основных типа молниезащитных устройств: зона защиты типа А - обладает степенью надежности 99,5 % и выше; зона защиты типа Б - 95 % и выше.

Для защиты от прямого удара молнии часто применяют стержневые или тросовые молниеотводы. Тросовый молниеприемник - это стальной многожильный канат сечением 35 мм2. При установке стержней или опор тросового молниеотвода на коньке крыши от каждого стержня или опоры должны отходить по два токоотвода: по каждому скату крыши.

Основные элементы молниезащиты: молниеприемник, токоотвод и заземлитель. Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии поражать в первую очередь высокие и хорошо заземленные металлические объекты. Токи молнии воспринимаются молниеприемником и полностью отводятся в землю через токоотводящий спуск и заземлитель.

Произведем расчет одиночной тросовой молниезащиты для здания энергоблока (объект 4 на плане). Согласно [4] принимаем для здания энергоблока молниезащиту типа А. Здание имеет размеры 142?14?10 м. Поскольку здание высотой 10 м (hx), то ориентировочно применим высоту подвеса троса 18 м, а с учетом провеса троса высота опор составит 20 м [19]. Расстояние между опорами (длина троса) примем равной 136 м.

Определим высоту вершины конуса молниеотвода, м:

h0 = 0,85·h (6.1)

где h - полная высота молниеотвода (с учетом провеса), м.

h0 = 0,85 · 18 = 15,3 м.

Определим радиус защиты на уровне земли, м:

(6.2)

м.

Определим радиус зоны тросового молниеотвода на высоте защищаемого объекта, м:

(6.3)

м.

Исходя из результатов расчета и построенному плану молниезащиты делаем вывод: здание энергоблока полностью входит в зону действия молниеотводов, установленных на территории объекта и надежно защищают от прямых ударов молний, поэтому расчет и установку дополнительных устройств молниезащиты энергоблока выполнять не следует. В качестве токоотводов будем использовать круглую сталь диаметром 10 мм.

Заземление здания энергоблока выполним для обеспечения безопасности людей и защиты оборудования от грозовых перенапряжений. При этом необходимо учитывать, что в электроустановках с изолированной или глухозаземленной нейтралью напряжением до 1 кВ сопротивление контура заземления должно быть не более 4 Ом [19]. Используем для заземления горизонтальные и вертикальные заземлители.

Рекомендуемое для расчета удельное сопротивление грунта, измеренное при нормальной влажности ? = 100 Ом·м [19]. В качестве вертикальных заземлителей принимаем стальные стержни диаметром 16 мм и длиной 2 м. В качестве токоотводов применим круглую сталь диаметром 10 мм общей длиной 70 м.

Определяется сопротивление горизонтальной полосы связи:

(6.4)

где Lп - длина полосы связи или длина по периметру закладки, с учетом заложения на расстоянии не менее 1 м от стен здания составит 320 м;

Ксез - коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта, по [19] принимаем равным 2,3;

b - ширина полосы, принимаем полосу с размерами 40?4 мм;

t - глубина заложения, принимаем равной 0,7 м [19].

Ом.

Определяем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя (электрода) заглубленного вертикально с землей:

(6.5)

где , d - соответственно длина и диаметр стержня, м.

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей:

(6.6)

где - коэффициент сезонности, [16];

- удельное сопротивление грунта (суглинок), 100 Ом·м [16].

100·1,4 = 140 Ом·м.

Определяем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя (электрода) заглубленного вертикально с землей:

Ом.

Определяется фактическое сопротивление заземляющего устройства:

(6.7)

Ом.

Поскольку 1,918 < 4, то требуемое условие выполняется, следовательно, заземляющее устройство будет эффективным.

Определяются ориентировочное количество необходимых вертикальных заземлителей по отношению:

(6.8)

где n - количество вертикальных заземлителей;

- коэффициент использования вертикального заземлителя.

Принимаем к установке 24 заземлителя. План молниезащиты и заземления энергоблока представлен на листе 8 графической части проекта.



7. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Охрана земельных ресурсов должна производиться при выполнении всех видов земляных работ.

При прокладке кабельных линий 0.38 и 10 кВ разрушается верхний плодородный слой земли, поэтому следует аккуратно снимать верхний плодородный слой земли и после сооружения кабельной линии на участке необходимо осуществить восстановительные агротехнические мероприятия (согласно ПУЭ 2.3.84).

При прокладке кабельных линий в зоне насаждений расстояние до стволов деревьев должно быть не менее 2 м. Но допускается изменение этого расстояния по согласованию с организацией, ведающей зелеными насаждениями, при условии прокладки кабеля в трубах. Требования при прокладке кабеля в зоне кустарников остаются те же, но с уменьшением расстояния до 0,75 м.

Площадка, на которой устанавливается трансформатор с масляным охлаждением должна быть засыпана гравием и иметь бортовое ограждение по всему периметру гравийной засыпки маслоприемного устройства без разрывов, с высотой не менее 150 мм над землей. Это необходимо для того, чтобы при аварии или протекании масляного бака плодородный слой земли не повреждался, а масло стекало в специальный желоб или могло быть легко удалено с площадки и восстановлено.

Все ограждения и защитные устройства должны содержаться в исправном и чистом состоянии, а гравийная засыпка должна не реже 1 раза в год промываться.

При образовании на гравийной засыпке твердых отложений от нефтепродуктов толщиной не менее 3 мм или появлении растительности и в случае невозможности ее промывки должна осуществляться замена гравия. Одновременно с промывкой гравийной засыпки, должна проверяться работа маслопроводов.

После обильных дождей, выпадения большой нормы осадков, таяния снегов аварийные емкости для приема масла от трансформаторов и реакторов должны проверяться и очищаться от масла и воды.

Пыль характеризуется степенью дисперсионности - т.е. размерами частиц и их составом в % по весу в единице объема. Пыль, содержащая значительное количество частиц от долей микрона до 5 мкм, наиболее опасны для организма, т.к. плохо задерживается слизистыми оболочками, проникает в легочную ткань и вызывает заболевания.

Кроме вредности для организма, пыль находящаяся в помещении и внутри оборудования во взвешенном состоянии, взрывоопасна, а осевшая из воздуха пожароопасная.

На предприятиях по хранению и переработке зерна источником образования пыли является производственные процессы, связанные с погрузкой, разгрузкой, перемещением, очисткой, измельчением зерна, просеиванием и сортированием продуктов переработки зерна.

Основными причинами выделения пыли в производственные помещения является: недостаточно эффективная работа аспирационных установок; плохая герметичность технологического, транспортного и вентиляционного оборудования; в случае оставления открытыми во время работы машин смотровых люков, крышек и выгрузка зерна из автомобилей при помощи авторазгрузчиков.

Соблюдение предельно допустимых концентраций пыли достигается:

соответствующей организацией технологических процессов; применением современного оборудования; комплексной механизацией и автоматизацией производственных операций с автоматическим или дистанционным управлением и контролем; тщательной очисткой выбросов, содержащих пыль, вредные газы и пары, а также промышленных сточных вод; применением мокрых способов обработки продуктов; тщательной герметизацией оборудования, процессов и транспортирующих средств.

Нормы допустимого шума согласуются согласно ГОСТ 12.2.024-82. В качестве нормируемой величины шума трансформаторов принимается средний по измерительным точкам уровень звука на расстоянии 0,3 м от условной излучающей шум конструкции.

Для уменьшения воздействия уровня шума трансформаторы располагают на твердом, звукоотражающем полу (ГОСТ 12.2.024 - 83), на высоте, соответствующей высоте кареток. Требования к уровню шумовых помех должны регламентироваться по ГОСТ 12.1.028 - 80. Мероприятия по охране здоровья и гигиены от шума должны производиться систематически. В целях уменьшения вредного влияния шума на здоровье человека следует производить систематические измерения изменения шумовых характеристик тех или иных объектов хозяйственной деятельности, с целью выявления неблагополучных (в шумовом отношении) зон для принятия соответствующих мер безопасности и предупреждения работников и служащих предприятия.

Все рабочие места и места отдыха должны быть экранированы и защищены от вредного воздействия шума.

В местах, где невозможно экранировать источник шума или при проведении различных работ должны реализовываться следующие меры защиты от вредного влияния шума:

1) Строгое регламентирование времени нахождения работника в зоне повышенного уровня шумности;

2) Обеспечение общими и индивидуальными средствами защиты;

3) Получение работниками инструкций о месте и времени повышения уровня шумности;

4) Обозначение предупреждающими знаками опасной зоны.



8. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

В результате всех приведенных расчетов можно выявить основные показатели дипломного проекта, характеризующие его стоимость, затраты на эксплуатацию системы электроснабжения, приведенные расчетные затраты, что представлено в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Технико-экономические показатели проекта

Показатель	Единица измерения	Количество
Установленная мощность электроприемников	кВт	13300
Расчетная нагрузка электроприемников	кВА	15381,1
Протяженность питающих кабельных линий 10 кВ	км	0,62
Количество распределительных линий 10 кВ	шт	7
Количество и мощность трансформаторов ТП-10/0,4 кВ	шт/кВА	6/2500, 4/630, 1/250, 1/160
Протяженность распределительных линий 10 кВ	км	0,752
Протяженность линий 0,38 кВ	км	0,352
Стоимость капитальных вложений в систему электроснабжения	тыс. тен.	10765,9
Количество условных единиц обслуживания	у.е.	257,75
Необходимое количество персонала для обслуживания системы электроснабжения	чел.	3
Потери электроэнергии в системе электроснабжения	кВт·ч/год	223173,01
Время использования максимальной нагрузки	час	3300
Приведенные затраты на эксплуатацию системы электроснабжения	тыс. тен	4934,835
Годовое потребление электроэнергии	МВт·ч/год	36219,447



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения дипломного проекта получены следующие результаты:

- произведена реконструкции системы электроснабжения вспомогательных цехов АО «АгромашХолдинг», что позволяет повысить качество электроэнергии и надежность электроснабжения предприятия;

- в специальной части дипломного проекта предложено к использованию устройство, повышающее уровень электробезопасности обслуживающего персонала;

- приведены основные показатели проекта, отражающие техническое состояние и экономические характеристики электрооборудования, применяемого в системе электроснабжения предприятия.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 томах / Под общ. ред. А.А. Федорова. Том 1. Электроснабжение. - М.: Энергоатомиздат, 1987 г. - 568 с.

2 Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 томах / Под общ. ред. А.А. Федорова. Том 2. Электрооборудование. - М.: Энергоатомиздат, 1987 г. - 464 с.

3 Электротехнический справочник. Под общей редакцией Чиликина М. Г. - М.: Энергия, 1972 г. - 234 с.

4 Головкин П.И. Энергосистема и потребители электрической энергии - М.: Энергия 1979 г. - 368 с.

5 Электротехнический справочник. Под. ред. Герасимова В.Т. - М.: Энергоатимиздат, 1988 г. - 327 с.

6 Анастасиев П.И., Бранзбург Е.З. и др., под. общ. ред. Хромченко Г.Е. Проектирование кабельных сетей и проводок. - М.: Энергия, 1979 г. - 328 с.

7 Чернобров Н.В. Релейная защита-М.: Энергия, 1971 г. - 624 с.

8 Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР - 6- е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат 1986 г. - 646 с.

9 В.Ю. Гессен, Ф.М. Ихтейман, С.Ф. Симоновский. Защита сельских электрических сетей от аварий. - Л.: Колос, 1974 г. - 496 с.

10 Шабат М.А., Расчёты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. - Л.: Энергоатомиздат, 1985 г. - 296.

11 Справочник по релейной защите. Под общ. редакцией Берковича М. А. - М.: ГЭИ, 1963 г. - 522 с.

12 Е.Ф. Цапенко. Устройства для защиты от однофазного замыкания на землю. - М.: Энергоатомиздат 1985 г. - 296 с.

13 Шидловский А.К., Кузнецов В.Г. Повышение качества энергии в электрических сетях. - Киев: Наукова думка, 1985 г. - 354 с.

14 Железко Ю.С.. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях. Руководство для практических расчетов. - М.: Энергоатомиздат, 1989 г. - 176 с.

15 Железко Ю.С. Влияние потребителя на качество электроэнергии в сети и технические условия на его присоединение / Промышленная энергетика, 1991, №6, с. 15-17.

16 Крюков В.И. Обслуживание и ремонт электрооборудования подстанций и распределительных устройств. - М.: Высшая школа, 1989 г. - 389 с.

17 Справочные материалы к курсовой работе по курсу “Экономика и организация производства”. Басова Т.Ф., Златопольский А.Н., Зубкова А.Г. и др. - М.: Издательство МЭИ, 1991 г. - 46 с.

18 А.А. Пястолов, Г.П. Ерошенко. Эксплуатация электрооборудования. - М.: Агропромиздат, 1990 г. - 278 с.

19 В.П. Шеховцов. Расчет и проектирование схем электроснабжения. - М.: Форум-Инфра-М, 2004 г. - 246 с.

20 С.С. Рокотян, И.М. Шапиро. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. - М.: Энергия, 1977 г. - 124 с.

Размещено на Allbest.ru