Iоткл.ном - номинальный ток отключения выключателя, кА.

Для вводных и межсекционных выключателей:

Для выключателей отходящих линий:

Расчётное время отключения выключателя определяется в соответствии с выражением:

, где

tр.з.min - минимальное время срабатывания релейной защиты, с,

tс.в.откл - собственное время отключения выключателя, с.

Время действия релейной защиты может быть принято:

при расчете кабелей и выключателей тупиковых присоединений (высоковольтные двигатели, цеховые трансформаторы) t = 0,01 с;

для вводных выключателей РУ 6 кВ t = 0,5 с;

для коммутационных аппаратов t = 1,2 - 2 с.

На отключение полного тока короткого замыкания с учётом апериодической составляющей выключатель проверяется по выражению:

, где

iа - апериодическая составляющая тока в момент расхождения контактов, кА,

н - нормированное процентное содержание апериодической составляющей тока короткого замыкания, %.

Для вводных и межсекционных выключателей:

Для выключателей отходящих линий:

По термической стойкости проверка осуществляется по расчётному импульсу квадратичного тока короткого замыкания и найденными в каталоге значениями Iтер и tтер:

, где

Bk - расчётный импульс квадратичного тока короткого замыкания, кА2с,

Iтер - ток термической стойкости выключателя, кА,

tтер - длительность протекания тока термической стойкости, с.

Для вводных и межсекционных выключателей:

Для выключателей отходящих линий:

8.2 Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей

Разъединители применяются для отключения и включения цепей без тока и для создания видимого разрыва цепи в воздухе. Между силовыми выключателем и разъединителем должны предусматриваться механическая и электромагнитная блокировки, не допускающие отключения разъединителя при включенном выключателе, когда в цепи протекает ток нагрузки.

Разъединители могут также применяться для следующих операций на подстанции:

заземления и разъединения нейтралей силовых трансформаторов;

отключения и включения дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю;

отключения и включения измерительных трансформаторов напряжения;

отключения и включения обходных выключателей в схемах РУ с обходной секцией шин, если шунтируемый разъединителем выключатель включен.

Разъединители выпускаются также с одним и двумя заземляющими ножами.

Короткозамыкатели и отделители - это специальные разъединители, имеющие автоматически действующие приводы. При выборе отделителей и разъединителей необходимо учитывать коммутационные возможности этих аппаратов, оговоренные каталогами (намагничивающий ток, зарядный ток, ток замыкания на землю).

При проектировании необходимо учесть возможность увеличения отключающей способности разъединителей применением дутьевых приставок. Это позволяет повысить предельный ток отключения до 80, 60 и 100 А соответственно. При выборе короткозамыкателей необходимо учитывать режим нейтрали сети. В сетях 110 кВ с заземленной нейтралью достаточно установить однополюсный короткозамыкатель.

Разъединители, отделители выбирают по напряжению Uном, номинальному длительному току Iном, а в режиме короткого замыкания проверяют на термическую и электродинамическую стойкость. Для короткозамыкателей выбор по номинальному току не требуется. Разъединители, отделители и короткозамыкатели должны выбираться также по роду установки и конструктивному исполнению.

Предварительно принимаем к установке:

разъединитель типа РНДЗ-2-110Б/1000;

отделитель типа ОД-110Б/1000У1;

короткозамыкатель типа КЗ-110Б-У1.

Тепловой импульс короткого замыкания:

Условия выбора и выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей приведены, соответственно, в таблицах 17, 18 и 19.

Таблица 17

Условие выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
1.
2.
3.
4.

Таблица 18

Условие выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
1.
2.
3.
4.

Таблица 19

Условие выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
1.
2.
3.

8.3 Выбор измерительных трансформаторов

Для контроля над режимом работы электроприемников, а также для производства денежного расчёта с энергоснабжающей организацией применяются контрольно-измерительные приборы на подстанциях, присоединяемые к цепям высокого напряжения через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Трансформаторы тока выбираются по:

номинальному напряжению;

номинальному первичному току;

классу точности;

электродинамической и термической стойкости;

Особенностью выбора трансформаторов тока является выбор по классу точности и проверка на допустимую нагрузку вторичной цепи. Трансформаторы тока, предназначенные для присоединения счетчиков, по которым ведутся денежные расчеты, должны иметь класс точности 0,5. Для технического учета допускается применение трансформаторов тока класса точности 1, для включения указывающих электроизмерительных приборов - не ниже 3, для релейной защиты - класса 10(Р). Чтобы погрешность трансформатора тока не превысила допустимую для данного класса точности, вторичная нагрузка Z, не должна превышать номинальную Z2р, задаваемую в каталогах.

Трансформаторы напряжения выбирают по:

форме исполнения;

номинальному напряжению;

конструкции и схеме соединения обмоток;

классу точности;

вторичной нагрузке.

В выбранном классе точности номинальная мощность вторичной цепи равна S2 ном =120 ВА. Расчётная мощность, согласно таблицы 23, принимает значение S2р = 69 ВА.

Схема присоединения приборов по вторичной цепи трансформатора напряжения приведена на рисунке 9, а их перечень в таблице 23.

Так как выполняется условие, S 2ном > S2р, 120 ВА > 66 ВА, то работа трансформатора в заданном классе точности обеспечивается.

Таблица 23

№, п/п	Наименование	Тип	Кол-во, шт.	Мощность, ВА	Число катушек, шт.	Полная мощность, ВА
1	Вольтметр	Э350	4	3	1	12
2	Ваттметр	Д365	1	1,5	1	1,5
3	Варметр	Д365	1	1,5	1	1,5
4	Частотомер	Ф5034	1	3	1	3
5	Счетчик активной энергии	И672М	1	8	2	16
6	Счетчик реактивной энергии	И676М	2	8	2	32

Рисунок 9. Схема подключения приборов к трансформатору напряжения.

8.4 Выбор выключателей нагрузки, предохранителей и автоматических выключателей

В целях повышения надёжности, при подключении цеховых подстанций по магистральной схеме, применяются выключатели нагрузки с предохранителями. Выключатели нагрузки и предохранители выбирают по номинальному току и напряжению. Выберем выключатель нагрузки и предохранитель для трансформатора ТМ-1600/6.

Номинальный ток трансформатора ТМ-1600/6:

Принимаем к установке выключатель нагрузки марки ВНР-10/400-10зУ3 и предохранитель марки ПКТ103-160-40У3.

Предварительно принимаем к установке автоматический трёхполюсный выключатель марки АВМ4Н с номинальным током 400 А.

Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям:

по номинальному напряжению:

по номинальному току:

по отключающей способности:

20 кА >12,806 кА

Выбранный автоматический выключатель проходит по всем условиям.

8.5 Проверка КЛЭП по условию термической стойкости

Определим минимальное сечение кабеля для отходящих линий от РУНН ГПП, по условию термической стойкости:

,

где С - тепловая функция (для кабелей 6 кВ с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией С = 85 А.с2/мм2).

Все ранее выбранные кабели сечением менее 70 мм2 по условию термической стойкости не проходят, заменяем их на кабели марки ААШВ сечением 70 мм2.

Отдельно определим минимальное сечение кабеля для питания РП1, по условию термической стойкости, т.к. время релейной защиты больше:

Ранее для питания РП1 был выбран кабель сечением 70 мм2, по условию термической стойкости этот кабель не проходит, принимаем кабель марки ААШВ сечением 120 мм2.

Определим минимальное сечение кабеля, по условию термической стойкости, для кабельных линий отходящих от РП1:

Все ранее выбранные кабели сечением менее 50 мм2 по условию термической стойкости не проходят, заменяем их на кабели марки ААШВ сечением 50 мм2.

9. Релейная защита и автоматика

9.1 Дифференциальная защита трансформатора ТДН-16000/110

Для расчёта уставок релейной защиты трансформатора, необходимо определить максимальный и минимальный первичные токи, проходящие через защищаемый трансформатор при коротком замыкании между тремя фазами на шинах низкого напряжения. Исходная схема приведена на рисунке 10.

Сопротивление системы в её максимальном режиме работы:

В минимальном режиме работы системы её сопротивление увеличивается на 30% и составит:

Сопротивление линии составит:

,

.

При определении минимального первичного тока будем считать, что одна линия отключена.

Определим максимальное и минимальное сопротивление трансформатора по выражению:



;

,

напряжения, соответствующие крайним ответвлениям, равны: , .

Тогда:

Определим максимальный и минимальный первичные токи, проходящие через защищаемый трансформатор при коротком замыкании между тремя фазами на шинах 6 кВ:

Расчёт дифференциальной защиты с реле типа РНТ-565.

Расчет производится в следующем порядке:

1. Определяется первичные токи на сторонах высшего и низшего напряжения защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности. По этим токам определяются соответствующие вторичные токи в плечах защиты, исходя из коэффициентов трансформации трансформаторов тока KI и коэффициентов схемы kсх. Расчеты приведены в таблице 24.

Таблица 24

Наименование величины	Обозначение и метод определения	Числовое значение для стороны
		110 кВ	6 кВ
Первичный ток на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующий его номинальной мощности, А
Схема соединения трансформаторов тока	-	Д	У
Коэффициент трансформации трансформаторов тока	KI	150/5	3000/5
Вторичный ток в плечах защиты, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, А

2. Определяется первичный расчётный ток небаланса без учёта составляющей при трёхфазном коротком замыкании на шинах 6 кВ:

, где

- составляющая, обусловленная погрешностью трансформаторов тока;

- составляющая, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора;

Составляющие тока небаланса определяются по следующим выражениям:

,

, где

- коэффициент, учитывающий переходной режим;

- коэффициент однотипности трансформаторов тока;

E = 0,1 - относительное значение полной погрешности трансформаторов тока;

- относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения;

3. Определяется предварительно первичный ток срабатывания защиты:

по условию от максимального тока небаланса без учёта составляющей тока небаланса

:

по условию от броска намагничивающего тока:

Расчётной для выбора тока срабатывания является отстройка от тока небаланса при внешнем КЗ.

4. Производится предварительная проверка чувствительности.

В данном случае расчётным по чувствительности является КЗ между двумя фазами на стороне 6 кВ в точке К2 в минимальном режиме работы питающей системы и при максимальном сопротивлении защищаемого трансформатора:

Коэффициент чувствительности определяется по выражению:

Так как коэффициент чувствительности получился меньше 2, то расчёт защиты с реле типа РНТ-565 можно не продолжать. В таких случаях рекомендуется применение реле типа ДЗТ-11.

Расчёт дифференциальной защиты с реле типа ДЗТ-11.

Расчет производится в следующем порядке:

1. Определяется первичные токи на сторонах высшего и низшего напряжения защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности. По этим токам определяются соответствующие вторичные токи в плечах защиты, исходя из коэффициентов трансформации трансформаторов тока KI и коэффициентов схемы kсх. Расчеты приведены в таблице 24.

2. Выбирается сторона, к трансформаторам тока которой наиболее целесообразно присоединить тормозную обмотку реле. Обмотку присоединяем к трансформаторам тока, установленным на стороне низкого напряжения 6 кВ. Схема включения реле в защите трансформатора приведена на рисунке 11.

Рисунок 11. Схема включения реле ДЗТ-11.

3. Минимальный ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки от броска намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора:

, где

k - коэффициент, используемый при отстройке защиты от броска намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора под напряжение;

Iном - номинальный ток трансформатора.

4. Определяются числа витков рабочей обмотки НТТ реле для основной стороны 35 кВ и для стороны 6 кВ, исходя из значения минимального тока срабатывания защиты:

Ток срабатывания реле на основной стороне:

Число витков обмотки НТТ реле для основной стороны 110 кВ:

Принимаем число витков осн = II ур = 14, что соответствует минимальному току срабатывания защиты:

Число витков обмотки НТТ реле для стороны 6 кВ:

Принимаем число витков I = I ур = 27.

5. Выбирается необходимое число витков тормозной обмотки НТТ реле. Для этого рассматриваются внешние короткие замыкания между тремя фазами в максимальном режиме работы системы:



Исходя из полученного значения тока, определяется первичный ток небаланса по выражениям:

,

,

, где

kпер - коэффициент, учитывающий переходный режим,

kодн - коэффициент однотипности трансформаторов тока,

- относительное значение полной погрешности трансформаторов тока,

U - относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора,

kтока - коэффициент токораспределения,

I расч - расчётное число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны,

I - принятое число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны,

kток - коэффициент токораспределения,

Число витков тормозной обмотки НТТ реле определяется по выражению:

, где

и - соответственно первичный ток небаланса и первичный тормозной ток при коротком замыкании, расчетном для выбора числа витков тормозной обмотки НТТ реле;

раб - число витков рабочей обмотки НТТ реле на стороне, к которой присоединена тормозная обмотка;

kо - коэффициент отстройки, учитывающий ошибку реле и необходимый запас;

tg = 0,75 - исходя из заводской характеристики срабатывания реле.

Принимается ближайшее большее число витков тормозной обмотки: т = 7

6. Определяется чувствительность защиты при металлических коротких замыканиях в защищаемой зоне, когда торможение отсутствует. Рассматривается короткое замыкание между двумя фазами на стороне низшего напряжения трансформатора в минимальном режиме работы системы:

Первичный ток в защите при рассматриваемом коротком замыкании:

Коэффициент чувствительности определяется по выражению:

7. Определяется чувствительность защиты при коротком замыкании защищаемой зоне, когда имеется торможение. Рассматривается короткое замыкание между двумя фазами на выводах низшего напряжения трансформатора в минимальном режиме работы системы.

Первичный ток в защите при рассматриваемом коротком замыкании:

Вторичный ток, подводимый к рабочей обмотке НТТ реле:

Вторичный ток подводимый к тормозной обмотке:

Определяется рабочая МДС Fраб и тормозная МДС Fторм НТТ реле по выражениям:

, где

, где

По характеристике срабатывания реле, соответствующей максимальному торможению, графически определяется рабочая МДС срабатывания реле Fраб.ср. Для рассматриваемых условий Fраб = 415,52 А, Fторм = 114,45 А - по характеристике, соответствующей максимальному торможению, Fраб.ср. = 144 А.

Определяется коэффициент чувствительности защиты при рассматриваемом коротком замыкании с торможением:

Учитывая, что по ПУЭ - должен быть примерно 2, а в данном случае получается несколько больше, принимаем что дифференциальная защита отвечает предъявляемым требованиям по коэффициенту чувствительности.

9.2 Описание релейной защиты и автоматики остальных участков сети

9.2.1 Защита отходящих линий

а) защита от междуфазных коротких замыканий.

Защита от междуфазных коротких замыканий устанавливается на всех линиях 6 кВ и действует на отключение выключателя, отсоединяющего повреждённую линию от источника питания.

Первая ступень - это токовая отсечка. Токовая отсечка отстраивается от тока короткого замыкания в конце защищаемой линии. Как правило, защита срабатывает без выдержки времени.

Вторая ступень - это максимальная токовая защита. Максимальная токовая защита действует с выдержкой времени. Уставка времени отстраивается от времени срабатывания предохранителя в цеховом трансформаторе или от времени самозапуска электродвигателя.

Трансформаторы тока, к которым подключаются катушки реле, соединены по схеме неполного треугольника. В защите используются реле типа РТ-40 и для МТЗ реле времени типа РВ-100.

б) зашита от замыканий на землю.

Тип защиты - максимальная токовая защита нулевой последовательности. Защита действует на сигнал за исключением случаев по условиям техники безопасности. Реагирует на возникновение токов нулевой последовательности при замыкании на землю. Для защиты используются трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛ и реле типа РТЗ-50.

9.2.2 Защита цеховых трансформаторов

а) защита от внешних коротких замыканий.

Защита осуществляется максимальной токовой защитой, установленной в начале питающей линии.

б) защита от внутренних повреждений.

При подключении трансформатора по магистральной схеме, защита осуществляется плавкой вставкой. Ток плавкой вставки отстраивается от токов перегрузки или токов самозапуска секции 0,4 кВ. На трансформаторах мощностью 630 кВА и выше устанавливается газовая защита. Газовая защита действует на образование газов внутри трансформатора, в результате горения изоляции обмотки или "пожара" стали.

9.2.3 Защита двигателей напряжением выше 1000 В

а) защита от многофазных замыканий.

Эта защита устанавливается на всех синхронных электродвигателях и предназначается для отключения электродвигателя при многофазных коротких замыканий в обмотке статора и на линейных выводах. Защита действует на автомат гашения поля, если он имеется. В качестве защиты принимается токовая отсечка без выдержки времени.

б) защита от замыкания на землю в обмотке статора.

Эта защита устанавливается при токе замыкания на землю Iз = 5 А и более. Защита действует на отключение электродвигателя от сети. Тип защиты - токовая защита нулевой последовательности с реле типа РТЗ-51. Ток срабатывания защиты определяется из условия её надёжной отстройки от броска собственного емкостного тока, проходящего в месте установки защиты при внешнем перемещающемся замыкании на землю.

в) защита от токов перегрузки и асинхронного режима.

Устанавливается в случаях, когда возможны перегрузки по технологическим причинам или имеются тяжёлые условия пуска и самозапуска. Защита выполняется с действием на сигнал, если обслуживающий механизм персонал имеет возможность ликвидации перегрузки в приемлемое время, или на автоматическую разгрузку. Действие защиты на отключение применяется на электродвигателях с тяжёлыми условиями пуска и самозапуска в случаях, когда двигатель не участвует в самозапуске, а также на электродвигателях механизмов, для которых отсутствует возможность своевременной разгрузки без останова или которые работают без постоянного дежурного персонала.

Тип защиты - максимальная токовая защита с зависимой или независимой от тока характеристикой выдержки времени в однорелейном исполнении. Защита выполняется на реле типа РТ-40.

Защита от асинхронного режима устанавливается на всех синхронных электродвигателях и действует на схему предусматривающую ресинхронизацию.

г) защита от потери возбуждения.

Эта защита выполняется на реле типа РТ-40 и действует на отключение электродвигателя.

д) Защита от потери питания и понижения напряжения.

Эта защита предусматривается для предотвращения повреждений электродвигателей. Также она обычно используется для обеспечения самозапуска электродвигателей ответственных механизмов, а также для ограничения подпитки от электродвигателей места короткого замыкания в питающей сети.

Защита от потери напряжения выполняется групповой, т.е. общей для всех электродвигателей, присоединенных к одной секции сборных шин распределительного устройства.

Отстраивается от номинального напряжения с выдержкой времени. Выполняется на реле минимального напряжения типа РН-54.

9.2.4 Автоматическое включение резерва (АВР)

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

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

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

Схемы управления АВР должны:

обеспечивать возможно раннее выявление отказа рабочего источника питания;

действовать согласованно с другими устройствами автоматики (АПВ, АЧР) в интересах возможно полного сохранения технологического процесса;

не допускать включение резервного источника на короткое замыкание;

исключать недопустимое несинхронное включение потерявших питание синхронных электродвигателей на сеть резервного источника;

не допускать подключение потребителей к резервному источнику, напряжение на котором понижено.

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

9.2.5 Автоматическое повторное включение (АПВ)

Устройства автоматического повторного включения предусматриваются на выключателях всех отходящих линий, сборных шинах подстанции.

Эффективно сочетание АПВ линий электропередачи с неселективными быстродействующими - защитами линий для направления их неселективного действия при повреждениях вне линий и с устройствами автоматической частотной разгрузки.

Автоматическое повторное отключение выключателя должно осуществляться после:

неоперативного отключения выключателя, за исключением случая отключения от релейной защиты присоединения, на котором установлено устройство АПВ;

включения выключателя оперативным персоналом или средствами телеуправления;

действия защит от внутренних повреждений трансформаторов или устройств противоаварийной системы автоматики.

Время действия АПВ должно быть не меньше необходимого для полной деионизации среды в месте короткого замыкания и для подготовки привода выключателя к повторному включению, также время действия должно быть согласовано с временем работы других устройств автоматики (например, АВР), защиты, учитывать возможности источников оперативного тока по питанию электромагнитов включения выключателей, одновременно включаемых от УАПВ. Характеристики выходного импульса устройств АПВ должны обеспечивать надежное одно- или двукратное (в зависимости от требований) включение выключателя. Устройства АПВ должны допускать блокирование их действия во всех необходимых случаях.

10. Самозапуск электродвигателей

Кратковременное нарушение электроснабжения при отсутствии самозапуска вызывает массовое отключение электродвигателей.

Самозапуск заключается в том, что при восстановлении электроснабжения после кратковременного нарушения питания электродвигатели автоматически восстанавливают свой нормальный режим работы.

Отличительные особенности самозапуска по сравнению с обычным пуском следующие:

одновременно пускаются группа электродвигателей;

в момент восстановления электроснабжения в начале самозапуска часть или все электродвигатели вращаются с некоторой частотой;

самозапуск обычно происходит под нагрузкой.

Самозапуск электродвигателей приводит к дополнительным потерям напряжения и, следовательно, к уменьшению возможных вращающих моментов электродвигателей.

Рассчитаем самозапуск синхронных электродвигателей марки СДН-2-17-26-20У3 установленных в компрессорной станции.

Время перерыва питания (срабатывания АВР) принимаем tп = 1 сек.

Сопротивление механизма mс = 0,8.

Технические данные электродвигателя приведены в таблице 25.

Таблица 25

Pн, кВт	n, об/мин	, %	cos				Jдв, кгм2
315	300	91	0,9	2,6	4,5	0,9	5875

Определим базисные условия:

Sб = 16 МВА, Uб = 6,3 кВ.

Находим активные и индуктивные сопротивления всех элементов, составляющих питающую сеть для двигателя. Их сопротивления определяются так же, как и при расчете токов короткого замыкания.

С:

Т1: ;

КЛ: ,

Определяется скольжение двигателей после восстановления напряжения.

, где

Та - эквивалентная механическая постоянная времени группы агрегатов,

tп - время перерыва электроснабжения,

mс - относительный момент сопротивления механизма.

,

где РН - номинальная мощность двигателя, Вт, JДВ - момент инерции двигателя, кгм2, JМЕХ - момент инерции приводного механизма, кгм2, n - синхронная скорость вращения, об/мин.

Определяется номинальное сопротивление двигателя:

.

Далее по графику [12] находим изменение сопротивления kх

После этого ХД = ХД,Н kх = 8,3851,2=10,062

Определяем напряжение после восстановления питания. Если U* < 0,9, то производится пересчёт сопротивлений двигателя и нагрузки на новое напряжение, после этого расчёт повторяется. Вновь полученное напряжение должно отличатся от предыдущего не более чем на 5%, в противном случае пересчёт производится повторно, и так до совпадения напряжений.

,

где U1 - напряжение источника питания, отн. ед.

Определяется успешность самозапуска.

При успешном самозапуске момент двигателя должен с гарантией превышать момент сопротивления механизма.

Для синхронных двигателей с глухоподключенным возбудителем:

Определяем продолжительность самозапуска для двигателя:

При продолжительности самозапуска более 5 с двигатель проверяют нагрев, но в данном случае в этом нет необходимости.

11. Расчёт заземляющего устройства ПГВ

Размеры подстанции: 49 х 28 м.

Место расположения: Западная Сибирь.

Климатическая зона: 1.

Грунт: суглинок.

Расчётное сопротивление грунта = 100 Омм.

При расчёте следует учесть наличие естественного заземлителя - системы "трос - опора" Rе = 2 Ом.

Так как заземляющее устройство применяется для электроустановок с напряжением выше 1000 В в сети с эффективно заземлённой нейтралью, то его сопротивление в любое время года должно иметь значение не более 0,5 Ом. [1].

В качестве расчётного сопротивления заземлителя принимается Rз = 0,5 Ом.

Материал для вертикальных заземлителей - стальные стержни диаметром 16 мм, длиной 5 метров. Верхний конец стержня на глубине 0,7 метра от поверхности земли.

Горизонтальные электроды выполняются из стержней того же диаметра, привариваются к вертикальным электродам.

Электроды расположены по периметру. Между соседними электродами 5 метров. Предварительное число электродов - 30 штук.

Повышающие коэффициенты на промерзание грунта:

kг = 4,5 - для горизонтальных электродов;

kв = 1,35 - для вертикальных электродов.

Сопротивление растеканию от одного вертикального электрода:

Коэффициент использования вертикальных электродов:

, при N = 30 шт.,

Число вертикальных электродов при :

Сопротивление растеканию горизонтальному электроду:

Уточнённое совместное сопротивление:

Уточнённое число стержней:

При подключении естественного заземлителя:

, тогда

Окончательное число стержней:

Сопротивление растеканию тока грунтовому заземлителю:

12. Охрана труда

Технология производства завода горношахтного оборудования имеет общие особенности технологического процесса с машиностроительными заводами.

Завод горношахтного оборудования имеет следующие основные цеха:

сталелитейный,

чугунолитейный,

кузнечный,

механический,

сборочный.

Кроме основных, завод имеет вспомогательные цеха:

склады для сырья,

бытовые помещения,

инженерный корпус,

магазин,

компрессорная станция,

кислородная станция,

копровое отделение,

скрапоразделочное отделение и т.д.

Наиболее выгодными факторами, влияющими на человеческий организм обладают цеха основной категории, в частности литейный. Мероприятия по технике безопасности и охране труда, применяемые в литейном цехе, значительно уменьшают вредное воздействие опасных факторов на организм человека. К основным мероприятиям безопасности работ в литейном цехе относятся:

вентиляция производственных помещений;

уменьшение теплового потока с помощью теплозащитных устройств;

применение различных прокладок на оборудование, значительно уменьшающих шум и вибрацию;

мероприятия по взрыво- и пожаробезопасности;

применение средств индивидуальной защиты.

12.1 Анализ условий труда

Опасные и производственные факторы подразделяются по своему действию на следующие группы:

физические;

химические;

биологические;

психофизиологические.

Физические опасные и вредные производственные факторы подразделяются на следующие подгруппы:

движущиеся машины и механизмы;

незащищенные подвижные элементы производственного оборудования;

передвигающиеся изделия;

разрушающиеся конструкции;

повышенная запыленность и загрязненность воздуха рабочей зоны;

повышенный уровень ультразвука;

повышенная яркость света и др.

Химические опасные и вредные производственные факторы подразделяются по характеру воздействия на организм человека на:

общетоксические;

раздражающие;

канцерогенные;

мутагенные;

по пути проникновения в организм человека на проникающие через органы дыхания, кожные покровы и слизистые оболочки.

Биологические опасные и вредные производственные факторы включают следующие биологические объекты:

патогенные микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности;

микроорганизмы.

Психофизиологические опасные и вредные производственные факторы по характеру действия подразделяются на:

физические перегрузки;

нервно-психические перегрузки.

12.2 Мероприятия, обеспечивающие безопасность труда в литейном производстве

Создание благоприятных санитарно-гигиенических и безопасных условий труда в соответствии с действующими нормами и правилами предусматривается при разработке проекта литейного цеха. Особое внимание уделяют выбору формы застройки здания, его внутренней планировке, организации потоков людей и грузов.

Здания литейного цеха располагаются по отношению к ближайшим здания с подветренной стороны.

При проведении технологического процесса в литейных цехах на всех стадиях обработки материалов возможно появление опасных и вредных производственных факторов. Основными из них являются:

пыль дезинтеграции и конденсации;

выделение паров и газов;

избыточное выделение теплоты;

тепловой поток;

повышенный уровень шума, вибрации, электромагнитных излучений;

повышенное значение напряжение в электрических цепях;

наличие движущихся машин и механизмов;

подвижные части производственного оборудования.

Основными источниками опасности поражения электрическим током в литейных цехах являются:

электропечи;

машины и механизмы с электроприводом.

Полы должны обладать высокой прочностью, износостойкостью, стойкостью к воздействию агрессивных сред, расплавленных металлов и др.

Для отвода из помещений выделений теплоты, а также снижения концентрации пыли и газов в рабочей зоне необходимо максимально использовать аэрацию во всех производственных помещениях. Эффективность работы механической приточно-вытяжной вентиляции во многом зависит от рационального размещения вентиляционных устройств в объеме здания. Приточные вентиляционные камеры рекомендуется группировать и размещать вне производственных помещений, располагая их на антресолях, во вставках между пролетами, на первом этаже в двух этажном зданиях и т.п. В основных производственных отделениях воздух подается в рабочую зону (на высоте 3,5-5м.) за исключением отделений обрубки, очистки отливок и складов, где воздух подают на уровне нижнего пояса ферм.

Для обеспечения стабильных параметров воздуха в рабочей зоне и надежности работы механической приточно-вытяжной вентиляции необходимо создавать повышенное давление внутри здания (превышение притока над вытяжкой на 10 %), что возможно в зданиях, не имеющих аэрационных проемов в стенах и кровле. Повышенное давление внутри здания уменьшает неорганизованное перемещение воздушных масс в горизонтальном направлении и гарантирует надежную работу местных отсосов.

Мероприятия по снижению шума и вибрации: снижение шума выхлопа клапанов путем установки на клапанах глушителей, например, металлокерамического, применение резиновых прокладок между корпусом и бронефутировкой барабана, ограждение участка обработки отливок металлическим экраном высотой не менее 3 метров облицованного с обеих сторон минераловатными акустическими плитами.

Одним из основных средств защиты от теплового потока при плавке, транспонировании и разливке металла является тепловая изоляция плавильных и нагревательных печей, ёмкостей для металла.

Общие требования, регламентирующие условия взрыво- и пожаробезопасности, должны выполняться в соответствии с ГОСТ 12.1.004-76.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) персонала литейных цехов применяются следующих классов:

для ремонтных и аварийных работ - изолирующие костюмы,

для выполнения технологических операций - респираторы, различного назначения, костюмы для работы в различных цехах, различная обувь, рукавицы, строительные каски, средства защиты лица, защитные щитки, очки, светофильтры, средства защиты органов слуха, защитные дерматологические средства.

Для производства работ в литейных цехах (на производственных участках) допускаются лица не моложе 18 лет. К работам, связанным с обслуживанием плавильных агрегатов, установок электротермического нагрева (при использовании генераторов УВЧ и СВЧ), а также при разливке металла, выбивке и обрубке отливок не допускаются женщины. При поступлении на работу в литейные цеха и на участки работники должны подвергаться предварительному медицинскому осмотру, а затем и периодическим осмотрам согласно порядку установленному Минздравом РФ. Не реже одного раза в квартал администрация завода обязана проводить повторный инструктаж рабочих по технике безопасности.

Электротехнический персонал, обслуживающий электроплавильные печи и электротермические установки, должен иметь квалификационную группу не ниже III, а операторы-термисты - не ниже II. Этот персонал, при приёме на работу, должен пройти стажировку на рабочем месте в течение 6-11 дней. Ко всем работам по обслуживанию оборудования цеха допускаются лица, имеющие необходимую теоретическую подготовку и соответствующее удостоверение на право обслуживания данных объектов.

12.3 Организационно-технические мероприятия, обеспечивающие безопасность при эксплуатации коммутационных аппаратов

Эксплуатация и ремонт электрооборудования должны производиться в соответствии с "Правилами техники безопасности". Правила являются обязательными. Инструкции по охране труда должны быть приведены в соответствие с правилами. Правила должны также соблюдаться при допуске персонала специализированных и других строительно-монтажных организаций для выполнения работ в электроустановках, эксплуатируемых в соответствии с Правилами.

Для безопасного проведения работ на коммутационных аппаратах должны выполняться следующие организационные мероприятия:

назначение ответственных лиц за безопасное проведение работ;

оформление работы нарядом-допуском, распоряжением или перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

допуск к работе;

надзор во время работы;

оформление перерыва в работе, переводов на другое рабочее место, окончания работы.

Для подготовки рабочего места при работе, требующей снятия напряжения, должны быть выполнены в указанном порядке следующие технические мероприятия:

проведены необходимые отключения и приняты меры, препятствующие ошибочному или самопроизвольному включению коммутационной аппаратуры;

вывешены запрещающие плакаты на приводах ручного и на ключах дистанционного управления коммутационной аппаратурой;

проверено отсутствие напряжения на токоведущих частях, которые должны быть заземлены для защиты людей от поражения электрическим током;

ограждены при необходимости рабочие места или оставшиеся под напряжением токоведущие части и вывешены на ограждениях предупреждающие плакаты. В зависимости от местных условий токоведущие части ограждаются до или после наложения заземлений.

Работа на коммутационных аппаратах производится по наряду и по распоряжению в порядке текущей эксплуатации.

Наряд - это задание на безопасное производство работы, оформленное на специальном бланке установленной формы и определяющие содержание, место работы, время её начала и окончания, условия безопасного проведения, состав бригад и лиц, ответственных за выполнение работ. По наряду производится все работы по обслуживанию коммутационных аппаратов, выполняемые со снятием напряжения, без снятия напряжения, без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением.

Распоряжение - это задание на производство работ, определяющее её содержание, место, время, меры безопасности и лиц, которым поручено её выполнение. Распоряжение может быть передано непосредственно или с помощью средств связи с последующей записью в оперативном журнале. Распоряжение имеет разовый характер, срок его действия зависит от продолжительности рабочего дня исполнителей.

Ответственным за безопасность работ является:

лицо, выдающие наряд, отдающие распоряжение;

допускающий - ответственный из оперативного персонала;

производитель работ;

наблюдающий;

члены бригады.

Лицо, выдающее наряд, отдающие распоряжение устанавливает необходимость и объём работы и отвечает за безопасное её выполнение, достаточность квалификации ответственного руководителя, производителя работ или наблюдающего. Право выдачи нарядов и распоряжений представляется лицам из электротехнического персонала предприятия, уполномоченным на это распоряжение лицам, ответственным за электрохозяйство предприятия. Указанные лица должны иметь группу по электробезопасности не ниже V в электроустановках до 1000 В. Право давать распоряжение на производство работ, перечень которых определяется лицом, ответственным за электрохозяйство предприятия, предоставляется также лицам из оперативного персонала с группой не ниже - IV.

Допускающий - ответственное лицо из оперативного персонала несёт ответственность:

за правильность выполнения необходимых для допуска и производства работ мер безопасности, их достаточность и соответствию характеру и месту работы;

за правильность допуска к работе, приемку рабочего места по окончанию работы с оформлением в нарядах или журналах.

При возникновении сомнения в возможности безопасного выполнения работы по данному наряду, распоряжению или в достаточности и правильности указанных в наряде мер по подготовке рабочего места, эта подготовка должна быть прекращена. Допускающий должен иметь группу по электробезопасности не ниже четвертой при работе в электроустановках выше 1000В, и не ниже третьей - до 1000 В.

Ответственный руководитель отвечает за численный состав бригады, определенный из условий обеспечения возможности надзора за ней со стороны производителя работ, и за достаточность квалификации лиц, включенных в состав бригады. Ответственному руководителю запрещается принимать непосредственное участие в работе по нарядам, кроме случаев, когда он совмещает обязанности ответственного руководителя и производителя работ. Ответственными руководителями назначаются инженеры, техники и мастера, имеющие пятую группу по электробезопасности.

Производитель работ, принимая рабочее место от допускающего, отвечает за правильность его подготовки и за выполнение необходимых для производства работы мер безопасности. Он обязан проинструктировать бригаду о мерах безопасности, которые необходимо соблюдать при работе, обеспечить их выполнение членами бригады. Он следит за исправностью инструмента, такелажа и другой ремонтной оснастки. Он обязан следить за тем, чтобы установление на месте работы ограждения, плакаты, заземления не снимались и не переставлялись.

Наблюдающий назначается для надзора за бригадами строительных рабочих, разнорабочих и других лиц из неэлектрического персонала, при выполнении ими работы в электроустановках по нарядам или распоряжениям. Наблюдающему запрещается совмещать надзор с выполнением какой-либо работы и оставлять бригаду без надзора во время работы. Наблюдающими назначаются лица с группой не ниже третьей.

Наряд выдается оперативному персоналу непосредственно перед началом подготовки рабочего места и выписывается в двух экземплярах. Допускается передача наряда по телефону лицам, выдающим наряд, старшему лицу из оперативного персонала данного объекта или ответственному руководителю. При этом наряд заполняется в трех экземплярах.

На однотипные работы, выполняемые под напряжением одной бригадой, а также на работы со снятием напряжения может быть выдан один общий наряд для поочередного производства их нескольких присоединениях, в одном или разных РУ, в разных помещениях подстанции. При расширении рабочего места или изменений числа рабочих мест должен выдаваться новый наряд. При работе по наряду бригада должна состоять не менее, чем из двух человек. Перед допуском к работе ответственный руководитель и производитель работ совместно с допускающим проверяют выполнение технических мероприятий по подготовке рабочего места. После чего производится допуск бригады, который заключается в том, что допускающий:

проверяет соответствие состава бригады и квалификации включенных в неё лиц, записи в наряде

прочитывает по наряду фамилии ответственного руководителя производителя работ, членов бригады и содержание порученной работы, объясняет бригаде откуда снято напряжение, где наложены заземления, какие части ремонтируемого и соседних присоединений остались под напряжением, указывает бригаде границы рабочего места, убеждается, что изложенное им, бригадой понятно.

Доказывает, что напряжение отсутствует: в электроустановках напряжением 110 кВ - показом наложенных заземлений, а в 6 кВ и ниже - там, где заземлений не видно с места работы, прикосновением к токоведущим частям рукой после предварительной проверки отсутствия напряжения указателем напряжения или штангой.

Сдает рабочее место производителю работ, что с указанием даты и времени в обоих бланках наряда оформляется подписями.

Право вторичного допуска к работам в последующие дни по этим же нарядам предоставляется ответственным руководителям а при их отсутствии- производителям работ с группой по электробезопасности не ниже пятой в электроустановках выше 1000 В и не ниже четвертой в электроустановках до 1000 В.

При перерыве в работе на протяжении рабочего дня (на обед, по условиям производственных работ) бригада удаляется из РУ. Наряд остается на руках у производителя работ. Плакаты, ограждения и заземления остаются на месте. Ни один из членов бригады не имеет право войти после перерыва в РУ в отсутствии производителя работ или наблюдающего. По окончании рабочего дня рабочее место приводится в порядок, а плакаты, заземления и ограждения остаются на местах. Закрытие наряда производится после того, как будут выполнены последовательно:

снятие заземлений;

удаление временных заграждений и снятие плакатов.

Оборудование может быть включено только после закрытия наряда. Наряды, работы по которым полностью закончены, должны храниться в течение 30 суток, после чего уничтожаются.

Работы в приводах и агрегатных шкафах коммутационных аппаратов могут также выполняться и по распоряжению. По нему могут производиться:

работы без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением, продолжительностью не более одной смены

внеплановые работы, вызванные производственной необходимостью, продолжительностью до одного часа

работы со снятием напряжения с электроустановок напряжением до 1000 В продолжительностью не более одной смены.

Об окончании работ, выполненных по распоряжению, оперативный персонал непосредственно или с помощью средств связи сообщает лицу, отдавшему распоряжение. В электроустановках выше 1000 В для предотвращения ошибочного или самопроизвольного включения коммутационных аппаратов, которыми может быть подано напряжения к месту работы, должны быть приняты следующие меры:

у разъединителей, отделителей, выключателей нагрузки ручные приводы в отключенном положении заперты на механический замок, т.е. допускается одевание на ножи специальные диэлектрические колпаки;

у разъединителей, управляемых оперативной штангой, стационарные ограждения заперты на механический замок.

При монтаже, ремонте и эксплуатации коммутационных аппаратов, независимо от того находятся они под напряжением или нет, допускается:

выполнять работы по распоряжению, а при выполнении их по наряду не назначать руководителя работ;

производителю работ с группой IV работать единолично, в случае расположения этих цепей и устройств в помещениях, где токоведущие части выше 1000 В отсутствуют, или полностью ограждены, или расположены на высоте, при которой не требуется ограждение;

производителю работ с группой III из персонала, эксплуатирующего приводы и агрегатные шкафы коммутирующих аппаратов, совмещать обязанности допускающего. При этом он определяет меры безопасности, необходимые для подготовки рабочего места.

Перед допуском к работе на коммутационных аппаратах с дистанционным управлением должны быть:

отключены вспомогательные цепи (управления, сигнализации подогрева и пр.) и силовые цепи привода;

закрыты задвижки на трубопроводе подачи воздуха в бак выключателей или на пневматические приводы и выпущен в атмосферу имеющийся в них воздух, при этом спускные пробки (клапаны) оставляются в открытом положении;

приведены в нерабочее положение включающие грузы или включающие пружины;

вывешены плакаты "Не включать! Работают люди." на ключах дистанционного управления и "Не открывать! Работают люди." на закрытых задвижках.

Для пробных включений и отключений коммутационного аппарата при его наладке и регулировке допускается при несданном наряде временная подача напряжения в цепи оперативного тока и силовые цепи привода, в цепи сигнализации и подогрева, а так же подача воздуха в привод и на выключатель. При этом должны быть сняты плакаты "Не включать! Работают люди." и "Не открывать! Работают люди." Дистанционно включать или отключать коммутационный аппарат для опробывания может с разрешения дежурного персонала работник, ведущий наладку и регулировку. В электроустановках без дежурного персонала такого разрешения не требуется.

После опробования при необходимости продолжения работы на коммутационном аппарате лицом из оперативного персонала или по его разрешению производителем работ должны быть выполнены технические мероприятия, требуемые для допуска к работе.

Подъём на находящиеся под рабочим давлением воздушный выключатель разрешается только при проведении испытаний и наладочных работ (регулировке демпферов, снятие виброграмм, подсоединение или отсоединение проводников от измерительных приборов, определении мест утечки воздуха и т.п.). Запрещается подъём на отключенный воздушный выключатель с воздухонаполненным отделителем, когда отделитель находится под рабочим давлением.

Влагонепроницаемость (герметичность) воздушных выключателей проверяется при пониженном давлении в соответствии с заводскими инструкциями.

Перед подъёмом на воздушный выключатель для испытаний и наладке необходимо:

отключить цепи оперативного тока

заблокировать кнопку управления и пусковые клапаны, либо поставить около выключателя проинструктированного члена бригады, который допускал бы к оперированию выключателем (после включения оперативного тока) только одного определенного работника по указанию производителя работ.

Во время нахождения людей на воздушном выключателе, находящимся под давлением, прекращаются все работы в шкафах управления и распределительных шкафах. Запрещается присутствие людей около выключателей во время отключения и включения воздушных выключателей при опробовании, наладке и испытании.

Команду на выполнение операций выключателем производитель работ по испытаниям и наладке (или уполномоченное им лицо из состава бригады) может подать после того, как члены бригады будут удалены от выключателя на безопасное расстояние или в укрытие. Нулевое показание манометров на баках выключателей и воздухосборников не может служить достоверным признаком отсутствия сжатого воздуха.

Перед допуском к работе, связанной с пребыванием людей внутри воздухосборников, необходимо:

закрыть задвижки на всех воздухопроводах, по которым может быть подан воздух, запереть их на замок, вывесить на задвижках плакаты “Не открывать. Работают люди”

выпустить воздух, находящийся под давлением в воздухосборнике, оставив открытыми пробку в его верхней части и спускную задвижку

отсоединить от воздухосборника воздухопровод передачи воздуха и установить на нём заглушки.

Компрессорную установку должны обслуживать в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов”, лицо с группой по электробезопасности III, закрепленное за этой установкой.

При работе в отсеке шкафов КРУ тележку с оборудованием необходимо выкатить, шторку отсека, в котором токоведущие части остались под напряжением, запереть на замок и вывесить плакат "Стой! Напряжение.", в отсеке, где предстоит работать вывесить плакат "Работать здесь."

В электроустановках проверять отсутствие напряжения необходимо указателем напряжения заводского изготовления, исправность которого перед применением должна быть установлена с помощью специальных приборов или приближением к токоведущим частям. Пользоваться указателем напряжения необходимо в диэлектрических перчатках. Проверка отсутствия напряжения у отключенного оборудования должна производиться на всех фазах, а у выключателей и разъединителей - на всех шести вводах. Проверять отсутствие напряжения в электроустановках подстанции и в РУ разрешается одному лицу из оперативного персонала с группой по электробезопасности не ниже IV в электроустановках выше 1000 В и с группой III - в электроустановках до 1000 В.

В электроустановках свыше 1000 В: включать заземляющие ножи разрешается одному лицу с группой не ниже IV из оперативного персонала, накладывать переносные заземления должны два лица с группой не ниже IV или III, отключать заземляющие ножи и снимать переносные заземления может одно лицо с группой по электробезопасности не ниже III.

Во избежании несчастных случаев с посторонними людьми, случайно оказавшихся в помещениях электроустановках, необходимо закрывать эти помещения на ключ.

Список литературы

Правила устройства электроустановок. М:, Энергоатомиздат, 1986 г.

Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. "Электрическая часть электростанций и подстанций" - справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. М:, Энергоатомиздат, 1989 г.

Рокотян С.С., Шапиро И.М. "Справочник по проектированию электрических систем" М:, Энергоатомиздат, 1985 г.

Егоров М.Е., "Основы проектирования машиностроительных заводов", М:, 1969 г.