Начало кабельной линии, которая связана с коммутационным аппаратом, будет подвергаться опасным перенапряжения при включении, а конец линии, который связан с трансформатором или двигателем, при отключении. Поэтому защиту кабельной линии от коммутационных перенапряжения необходимо выполнять с обоих концов линии. Принимая во внимание ограничение частоты коммутационного импульса кабельной линией, целесообразно использовать для защиты нелинейные ограничители перенапряжения серий ОПН, ОПНК, ОПНСК, ограничивающие перенапряжения до 2,8-3 за счет среза амплитуды импульса.

При коротком кабеле между выключателем и защищаемым объектом частота коммутационного импульса достаточно велика, поэтому в данном случае для ограничения перенапряжения целесообразно применение RC- ограничителей. Это связанно с тем, что RC-ограничитель является электрическим фильтром и эффективно поглощает высокочастотные составляющие, которые возникают при коммутациях вакуумными выключателями. Кроме того, RC-ограничитель, за счет своей демпфирующей временной характеристики растягивает передний фронт импульса перенапряжения и делает его более пологим. Что, в свою очередь, ведет к более медленному нагреву изоляции электрических машин и кабельных линий, позволяя избежать ее пробоя. Использование резистора в RC - ограничителе позволяет избежать повторных зажиганий дуги между контактами вакуумного выключателя.

2.2.2 Потеря вакуума

Состояние коммутационных аппаратов во многом определяется герметичностью дугогасительных камер. И хотя потеря вакуума при эксплуатации вакуумных выключателей является гораздо более редким явлением, чем разгерметизация выключателей с другой дугогасящей средой, она может сопровождаться самыми тяжелыми последствиями. Обследование большого числа вакуумных выключателей находящихся в эксплуатации показало, что основными причинами разгерметизации дугогасительных камер являются: возникновение дефектов в сильфоне, возникновение микротрещин в местах пайки, нарушения в технологии вакуумирования, дефекты, вносимые при монтаже и наладке.

В таблице 2.2 приведено распределение причин разгерметизации в % от общего числа отказов камер. В числителе указаны цифры для камер, не отработавших коммутационный ресурс с запасом до 1000 коммутаций, в знаменателе -- цифры для камер, отработавших ресурс, и камер, у которых остаточный ресурс составляет менее 1000 коммутаций.

Таблица 2.2 - Причины разгерметизации камер вакуумных выключателей

№ п/п	Причины разгерметизации	Класс напряжения, кВ
		0,4-3	3-10	10-35	35-110
1	Дефекты в сильфоне	37,9/72,3	35,2/75,4	31,4/80,2	29,5/85,4
2	Микротрещины в местах пайки	56,3/26,5	48,9/23,7	43,8/18,6	39,2/13,1
3	Нарушения в технологии вакуумирования	3,8/0,9	9,1/0,5	10,5/0,7	9,8/0,8
4	Дефекты монтажа и наладки	2,0/0,3	6,8/0,4	14,3/0,5	21,5/0,7

Из таблицы видно, что для камер с числом коммутаций, близким к ресурсу, наблюдается значительное увеличение отказов из-за возникновения дефектов в сильфоне. Это связано с усталостными явлениями и необратимыми процессами в материале.

При полной потере вакуума в ВДК разряд происходит в воздухе при нормальном давлении и высокой скорости нарастания тока. Для такого разряда характерен рост радиуса дугового столба вследствие гидродинамического расширения. Радиус канала расширяется со скоростью порядка 102 - 103 м/с и канал играет роль цилиндрического поршня. В этих условиях давление достигает десятков атмосфер, а в окружающем канал газе генерируется ударная волна, которая может привести к взрыву камеры. Необходимо отметить, что возможность взрыва определяется временными характеристиками разряда в воздухе, а именно: является ли время формирования разряда более длительным, чем период неодновременности коммутации в трехфазном включателе, который в свое время зависит от давления в камере.

Таким образом, последствия от потери вакуума во многом зависят от не одновременности коммутаций фаз выключателя и при правильной настройке привода выключателя последний может долго находиться в эксплуатации. Однако контактная система подвергается воздействию, которое приводит к оплавлению поверхности электродов, т.е. износ контактов происходит значительно быстрее.

В выключателях серии ВР применяются самые современные вакуумные камеры, производства АВВ Calor Emag и SIEMENS , с током среза не более 3А. Электрическая дуга в такой камере гасится практически при естественном переходе тока через нуль. При этом плазма паров металла, имеющая высокую проводимость, конденсируется на поверхности контактов в течение 2 мс. Этого времени достаточно для восстановления изоляции. Таким образом, практически исключается вероятность повторного многократного зажигания дуги.

2.2.3 Программа испытаний выключателей

В Москве, во всероссийском Научно-Исследовательском Центре по испытанию Высоковольтной Аппаратуры (НИЦ ВВА), нами были проведены коммутационные испытания всей серии выключателей ВР (выключателей с номинальными токами отключения 20 кА, 31,5 кА и 40 кА) на соответствие ГОСТ 687 ("Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1 000 В") и получены положительные результаты, которые подтверждаются протоколами испытаний и сертификатами соответствия.

Результаты испытаний подтвердили безопасность применения выключателей серии ВР при отключении любых видов нагрузки, а так же позволили сделать следующие выводы:

§ только при отключении двигателей и сухих трансформаторов параллельно нагрузке (в шкафу КРУ) необходимо устанавливать ограничители перенапряжений (ОПН), рекомендуются ОПН типов Polim D, производства АВВ, или ОПНС-10

§ во всех остальных случаях - защитные мероприятия не обязательны

Результаты испытаний послужили основой для принятия решения об установлении четырехлетнего гарантийного срока эксплуатации наших выключателей.

Не так давно РАО "ЕЭС России" было принято решение, согласно которому НИЦ ВАА, который является организацией-экспертом РАО ЕЭС по применению высоковольтного оборудования, должен проводить специальные испытания всех типов выключателей на возможность возникновения перенапряжений в наиболее неблагоприятном случае, а именно при отключении заторможенного двигателя с пусковым током 100±10 А в момент времени, непосредственно предшествующий переходу тока через нуль.

В этом случае напряжение на контактах восстанавливается быстрее, чем они расходятся, то есть, существует вероятность многократных пробоев межконтактного промежутка, и как следствие, возникновения перенапряжений. По расчетам специалистов ведущих зарубежных фирм, теоретическая вероятность возникновения такого режима составляет 0,1-0,2%.

Для испытаний в Москве, нами была представлены выключатели серии ВР с номинальными токами отключения 20 кА, 31,5 кА и 40 кА, а также маломасляный выключатель ВКЭ-М-10-20/630 У2.

Программа испытаний предусматривала испытания одной фазы вакуумных выключателей серии ВР при отключении малоиндуктивного тока 100 А, при напряжении 10 кВ. Индуктивность нагрузки составляла 190 мГн, емкость нагрузки - 0,1 мкФ, а емкость источника - 0,5 мкФ. Две оставшиеся фазы были замкнуты. Тем самым, имитировался режим отключения первой отключающей фазы в трехфазной схеме.

Все испытания были разбиты на три группы:

§ испытания вакуумных выключателей без ОПН

§ испытания маломасляного выключателя без ОПН

§ испытания вакуумных выключателей с ОПН

2.2.4 Результаты испытаний

Результаты испытаний вакуумных выключателей без ОПН были следующими:

§ при испытаниях выключателя ВР1-10-20/630 У2 без ОПН только в одном из 7 случаев напряжение достигло 61,9 кВ

§ при испытаниях выключателя ВР2-10-31,5/630 У2 без ОПН только в одном из 20 случаев напряжение достигло 65,0 кВ

§ при испытаниях выключателя ВР3-10-40/3150 У2 без ОПН только в одном из 8 случаев напряжение достигло 64,1 кВ

§ при испытаниях выключателя ВР6К-6-40/1600 У2 без ОПН только в одном из 7 случаев напряжение достигло 59,2 кВ

§ при испытаниях выключателя ВР6В-6-40/3150 У2 без ОПН только в одном из 9 случаев напряжение достигло 40,0 кВ/

Очень интересными оказались результаты испытаний маломасляных выключателей, так маломасляный выключатель ВКЭ-М-10-20/630 У2 без ОПН показал практически ту же вероятность появления и тот же уровень перенапряжений - до 61 кВ.

Результаты испытаний вакуумных выключателей с ОПН показали, что напряжение не превышало того, которое допускается ограничителем перенапряжений (для ОПН-6 это уровень 16 кВ, а для ОПН-10 - соответственно 28 кВ).

Осциллограммы напряжений, полученные в процессе испытаний показаны на следующих рисунках:

Рисунок 2.2.4.1 - Осциллограмма напряжений при отключении вакуумного выключателя ВР1-10-20/630 У2 с использованием ОПН

Рисунок 2.2.4.2 - Осциллограмма напряжений при отключении вакуумного выключателя ВР3-10-40/3 150 У2 с использованием ОПН



Рисунок 2.2.4.3 - Осциллограмма напряжений при отключении вакуумного выключателя ВР6К -10-40/1 600 У2 с использованием ОПН

2.3 Выбор ограничителей перенапряжения в цепи 6 кВ

Грозовые перенапряжения, обусловленные ударами молнии в фазные провода, приводят к появлению в воздушной линии волн напряжения, распространяющихся по линии и достигающих подстанции. Амплитуда волн напряжения ограничена значением пробивного напряжения линейной изоляции ЛЭП. Наиболее слабым звеном изоляции ЛЭП являются гирлянды изоляторов. В связи с этим максимальное напряжение грозовых волн определяется разрядным напряжением гирлянды. Грозовые волны, достигая подстанции, воздействуют на оборудование установленное там. Уровень внешней и внутренней изоляции оборудования станций и подстанций ниже уровня изоляции воздушных линий электропередач. К примеру допустимая амплитуда грозовых воздействий на силовой трансформатор номинальным напряжением 110 кВ составляет 480 кВ, в то время как, пробивное напряжение гирлянды порядка 700 кВ. Для защиты оборудования станций и подстанций на входе линий устанавливают защитные аппараты.

Первоначально роль защитного аппарата выполнял простой искровой промежуток, с пробивным напряжением ниже, чем уровень изоляции защищаемого оборудования. Но его пробой требовал отключения короткого замыкания.

Следующим этапом явился вентильный разрядник. В нем многократный искровой промежуток включается последовательно с нелинейным сопротивлением, обычно на основе карбида кремния (SIC). Остающееся напряжение на этом сопротивлении при номинальном разрядном токе 5 - 10 кА , 8/20 мкс принималось равным импульсному пробивному напряжению искрового промежутка. После ликвидации импульсного перенапряжения при наибольшем допустимом напряжении промышленной частоты, благодаря нелинейности сопротивления, протекающий через вентильный разрядник сопровождающий ток снижается до 100 А и гасится искровым промежутком при первом же прохождении через нулевое значение. Это обеспечивает защиту от импульсных перенапряжений.

Ограничители представляют собой разрядники без искровых промежутков, в которых активная часть состоит из металлооксидных нелинейных резисторов, изготавливаемых из окиси цинка (ZnO) с малыми добавками окислов других металлов.

Высоконелинейная вольтамперная характеристика резисторов позволяет длительно находится под действием рабочего напряжения, обеспечивая при этом глубокий уровень защиты от перенапряжений. На рисунке 2.3.1 представлены ВАХ элементов из окиси цинка и SIC. Хорошо видно, что при напряжении 6 кВ ток через ZnO составляет миллиамперы в то время ,как через элементы SIC протекает ток в сотни ампер.



Рисунок 2.3.1. Вольт-амперные характеристики МО и SIC резисторов

Следовательно, обычные вентильные разрядники нуждаются в серии искровых промежутков для гашения дуги сопровождающего тока. Ограничители перенапряжений переходят в проводящее состояние при приложении повышенного напряжения. После прекращения действия перенапряжений ток через ОПН уменьшается в соответствии с его ВАХ. Таким образом, в отличие от РВ, протекание сопровождающего тока не наблюдается.

Активная часть ограничителей состоит из колонки резисторов. Количество сопротивлений в колонке зависит от наибольшего рабочего напряжения ОПН (Uнр). Колонки резисторов ведут себя подобно конденсаторам при воздействии (Uнр). Паразитная емкость переменных сопротивлений по отношению к земле приводит к неравномерному распределению напряжения по высоте ограничителя. С целью выравнивания потенциала вдоль оси и компенсации неблагоприятного влияния паразитной емкости в высоковольтных ограничителях применяются выравнивающие кольца. В ОПН 6-35 кВ высота конструкции невелика, поэтому применение выравнивающих экранов не требуется.

Резисторы опрессовываются в оболочку из полимерных материалов, которая обеспечивает заданную механическую прочность и изоляционные характеристики. Полимерный корпус обеспечивает надежную защиту от всех внешних воздействий на протяжении всего срока службы.

Эта конструкция отлично зарекомендовала себя во всех условиях эксплуатации, включая районы с высоким уровнем атмосферных загрязнений.

В нормальном рабочем режиме ток через ограничитель носит емкостной характер и составляет десятые доли миллиампера. При возникновении волн перенапряжений резисторы ограничителя переходят в проводящее состояние и ограничивают дальнейшее нарастание напряжения на выводах. Когда перенапряжение снижается, ограничитель возвращается в непроводящее состояние.

Ограничители испытываются в соответствии с различными стандартами на взрывобезопасность. При возникновении импульсов тока, значительно превышающих расчетный уровень, разрушение ограничителя происходит без взрывного эффекта.

Все испытания показали отсутствие разрушительных эффектов на окружающую среду, что является принципиальным отличием от ограничителей в фарфоровом или другом прочном корпусе.



Рисунок 2.3.2. Зависимость мощности выделяемой в ОПН Р и отводимой мощности с поверхности Q от температуры.

Р1,Р2,Р3 - мощности, выделяемые в ОПН при напряжении u1,u2;

Q - мощность, отводимая от ОПН (u1>u2>u3)

Поскольку ограничитель не имеет искрового промежутка, то через него протекает ток не только в рабочем режиме, но и при временном повышении напряжения промышленной частоты. На Рисунок 2.3.2 представлены зависимости мощности, выделяемой в ОПН P (при различных значениях напряжения) и отводимой мощности с его поверхности Q, как функция температуры. Точки пересечения кривых P и Q являются точками теплового равновесия. Нижняя точка равновесия - устойчива. Кратковременное отклонение от равновесия в сторону повышенных температур приводит к режиму, в котором Q>P. Рассеиваемая во внешнее пространство тепловая мощность превышает выделяемую, что вызывает охлаждение ОПН и возврат в исходное состояние. Верхняя точка - не устойчива. Отклонение от этой точки в сторону увеличения температуры приводит к постоянному нарастанию температуры и последующему тепловому разрушению. Повышение рабочих напряжений снижает температуру критической точки, а при некотором значении U кривая P будет идти выше кривой Q, что вызовет термическое разрушение ОПН. Правильным подбором резисторов и конструктивными решениями добиваются того, чтобы критическая точка находилась на таком уровне, который невозможно достичь даже при самых высоких перенапряжениях.

С другой стороны, описанный механизм показывает пределы поглощающей энергетической способности ОПН. Количество поглощенной энергии не должно перевести резисторы ОПН из точки устойчивого равновесия за пределы критической точки. Допустимая величина этой энергии называется энергоемкостью ОПН. Поскольку ОПН выпускаются на различные классы напряжения сети, а энергоемкость есть характеристика варисторов, то ограничители характеризуются удельной энергоемкостью (отношение энергоемкости к наибольшему рабочему напряжению).

В процессе эксплуатации ОПН подвергается воздействиям кратковременных перенапряжений. Под ними подразумеваются повышенные значения напряжения промышленной частоты ограниченной продолжительности. К ним относятся:

резонансные перенапряжения;

феррорезонансные перенапряжения;

повышение напряжения при однофазном коротком замыкании в сетях с эффективно заземленной нейтралью;

дуговые перенапряжения в сетях с изолированной нейтралью и многие другие.

Способность выдерживать воздействие кратковременных перенапряжений определяется зависимостью, показанной на рисунке 2.3.3.



Рисунок 2.3.3. Допустимая длительность временного повышения напряжения частоты 50 Гц

Чем выше величина Т, тем больше мощность, выделяющаяся в ограничителе. Поскольку температура ограничителя не должна превысить определенную величину по причинам стабильности, энергия, переданная ограничителю, также ограничена. По этой причине допустимая продолжительность нагрузки ограничителя уменьшается с увеличением Т, а следовательно, и с повышением напряжения промышленной частоты. Кривая Т(t) снимается при предварительном нагреве образцов до 600 С для случаев с и без нагрузки энергией соответствующей двум импульсам пропускной способности. Зависимость Т(t) при предварительном нагружении энергией проходит ниже, представленных на рисунок 2.3.3. Это естественно поскольку, поглощенная энергия возрастает и необходимо снизить время приложения повышенного напряжения промышленной частоты. Использование второй кривой необходимо в случае, когда после коммутационного процесса устанавливается послеаварийный режим с длительным повышением напряжения промышленной частоты. Приведенная характеристика является определяющей при выборе ОПН по условию надежной его работы.

Основными параметрами ограничителя являются:

Наибольшее длительно допустимое напряжение;

Номинальный разрядный ток;

Остающееся напряжение при нормированных токах;

Удельная энергоемкость;

Ток пропускной способности.

Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ОПН - это установленное максимально допустимое действующее значение напряжение промышленной частоты, которое может быть приложено непрерывно между выводами ОПН и не приводит к повреждению при нормированных воздействиях.

Номинальный разрядный ток ОПН - максимальное значение грозового импульса тока 8/20 мкс, используемое для классификации ОПН.

Остающееся напряжение ОПН --- амплитудное значение напряжение на выводах ОПН во время прохождения разрядного грозового или коммутационного тока с амплитудой I.

Ток пропускной способности ОПН - это способность выдержать 18 раз прямоугольный импульс тока длительностью 2000 мкс.

Удельная энергоемкость - это отношение выделившейся в ОПН энергии при прямоугольном импульсе тока 8/20 к наибольшему рабочему напряжению.

Все многообразие ОПН подразделяется на группы:

по наибольшему допустимому напряжению;

по току пропускной способности;

по величине номинального разрядного тока.

Для обеспечения надежной работы в эксплутационных условиях каждый ограничитель проходит систему классификационных, периодических и приемосдаточных испытаний. Виды и объемы испытаний сведены в таблицу 2.3.1.

Таблица 2.3.1 - Виды испытаний и проверок

№	Виды испытаний и проверок	Приемосдаточные испытания	Периодические испытания	Классификационные испытания
1	Проверка классификационного напряжения	да	да	Да
2	Проверка остающихся напряжений	да	да	Да
3	Испытания на пропускную способность	Нет	да	Да
4	Проверка электрической прочности изоляции	Нет	нет	Нет
5	Проверка уровня частичных разрядов	Да	да	Да
6	Проверка механической прочности	нет	нет	Да
7	Испытания на прочность при транспортировании	нет	нет	Да
8	Проверка герметичности	?	да	Да
9	Испытание на изменение температуры	нет	нет	Да
10	Испытания на взрывобезопасность	нет	нет	Да
11	Испытания на пожаробезопасность	Нет	нет	Да
12	Определение характеристики «напряжение время»	нет	да	Да
13	Испытания на трекинг-эрозионную стойкость	нет	нет	Да
14	Измерение длины пути утечки	нет	да	Да
15	Технический осмотр	да	да	Да

При установке ОПН на зажимах двигателя продольная изоляция оказывается в более мягких условиях, но все же уровень воздействий остается опасным. Перепад напряжения составляет 27 кВ, а длительность его не превышает 1 мкс

Установка ОПН параллельно контактам выключателя приводит к более эффективному ограничению перенапряжений. Это обусловлено тем, что при повторных зажигании дуги в вакуумном выключателе ОПН ограничивает разность потенциалов между источником и присоединением.

Как следствие значительно снижается свободная составляющая переходного процесса и уровень перенапряжений в целом. Таким образом из трех рассмотренных способов подключения ОПН, приоритетным является - ОПН параллельно контактам.

На основании проведения большого количества расчетов можно предложить упрощенные рекомендации по защите трансформаторной или двигательной нагрузки. Они сведены в таблицу 2.3.1.

Таблица 2.3.1 - Рекомендации по защите двигателей и трансформаторов при коммутации вакуумными выключателями

Двигатель
Длина кабеля	До 50 м	Свыше 50 м
Тип установки	Фаза-земля	Параллельно контактам	Фаза-земля
Тип ОПН	ОПН-РТ/TEL6/6,9 или 10/11,5	ОПН-КР/TEL6/6,0 или 10/10,5	ОПН-РТ/TEL6/6,9 или 10/11,5
Место установки	Рядом с двигателем или линейный отсек КРУ, за трансформаторами тока	В ячейке	Рядом с двигателем или линейный отсек КРУ, за трансформаторами тока
Трансформатор
Длина кабеля	До 300 м	Свыше 300 м
Тип установки	Фаза-земля	Не требуется
Тип ОПН	ОПН-РТ/TEL6/6,9 или 10/11,5	Не требуется
Место установки	Линейный отсек КРУ, за трансформаторами тока	Не требуется

2.3.1 Выбор ограничителей перенапряжений

Для того, чтобы ограничитель отвечал потребностям электрической сети, надежно защищал оборудование и не разрушался в процессе эксплуатации необходимо выполнение следующих условий:

1. Наибольшее допустимое напряжение ОПН Uнд должно быть больше наибольшего рабочего напряжения сети Uн.р. или оборудования.

Uнд > Uн.р.

2. Уровень временных перенапряжений должен быть меньше максимального значения напряжения промышленной частоты выдерживаемого ОПН в течении времени t.

TUнд > Uпер.

Uпер. - уровень квазистационарных перенапряжений (Феррорезонансные перенапряжения, резонансное смещение нейтрали).

3. Поглощаемая ограничителем энергия не должна превосходить энергоемкость ОПН

Wуд*Uнд > Wс

4. Ограничитель должен обеспечить необходимый защитный координационный интервал по грозовым воздействиям Агр

Агр = (Uисп - Uост)/ Uисп > (0,2 - 0,25)

где Uисп - значение грозового испытательного импульса;

Uост - остающееся напряжение на ОПН при номинальном разрядном токе;

(0,2 - 0,25) - координационный интервал.

5. Ограничитель должен обеспечить защитный координационный интервал по внутренним перенапряжениям Авн

Авн = (Uдоп - Uост )/ Uдоп > (0,15-0,25)

где Uдоп - допустимый уровень внутренних перенапряжений;

Uост - остающееся напряжение на ОПН при коммутационном импульсе.

6. Ток короткого замыкания сети должен быть меньше тока взрывобезопасности ОПН.

Iкз<Iвз.без

2.3.2 Выбор по наибольшему допустимому напряжению

Наибольшее допустимое напряжение ограничителя должно быть большим, чем величина рабочего напряжения промышленной частоты на выводах ограничителя. При размещении ограничителей в трехфазных сетях местоположение ОПН играет решающую роль: между фазой и землей, между нейтралью трансформатора и землей, между фазами. В зависимости от способа включения ОПН определяется наибольшее напряжение воздействующее на ОПН. В сетях с эффективно заземленной нейтралью за наибольшее рабочее напряжение принимается максимальное фазное рабочее напряжение сети. Если оно не известно, то необходимо использовать наибольшее рабочее напряжение сети или наибольшее напряжение оборудования. В сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов за наибольшее значение напряжения принимается линейное напряжение сети. Для обеспечения наилучших показателей защищенности в сетях различного исполнения ПГ “Таврида Электрик” выпускает ограничители с набором Uнд на каждый класс напряжения (таблица 2.3.2).

Таблица 2.3.2 - Параметры ограничителей перенапряжения

Класс напряжения сети	Наибольше допустимое напряжение ОПН
3	4.0
6	6.0, 6.6, 6.9, 7.6
10	10.5, 11.5, 12.0, 12.7
27	30.0, 33.0
35	40.5, 42
110	56.0, 66.0, 73.0, 77.0, 84.0
220	146.0, 154.0, 168.0

Согласно таблице 2.3.2 выбран ограничитель с Uнд = 7,6 кВ.

2.3.3 Выбор по воздействию временного повышения напряжения

В трехфазных сетях особое внимание должно быть уделено кратковременным перенапряжениям. Они наиболее часто происходят в несимметричных и неполнофазных режимах. Величина перенапряжений зависит от большого количества различных факторов (схемы сети, вида установленного оборудования и коммутационной аппаратуры, режима работы). Продолжительность временных перенапряжений зависит от вида и времени работы релейной защиты по отключению режима повышенных напряжений (защита от повышения напряжений, защита от замыканий на землю). Правильность выбора ОПН по этому критерию обусловлена достоверностью оценки резонансных перенапряжений или вероятностью появления дуговых перенапряжений. На рисунке 2.3.4 представлена зависимость уровня дуговых перенапряжений от вероятности их появления. Кривая говорит о том, что кратность перенапряжений 3,0Uф возникает с вероятностью не большей чем 0,05. Время существования наибольших перенапряжений, на основании экспериментальных исследований, составляет 2-3 с. Таким образом, с вероятностью 0,05 в сети возможно повышение напряжения до уровня 3,0 от Uф или 1,73Uф. Эти значения необходимо сравнить с значением Т по кривой на Рисунок2.3.3 при времени 2-3 с. Для ОПН-КР - Т=1,35, а для ОПН-КС - Т=1,43. В связи с этим, чтобы ОПН выдержал данное воздействие необходимо выбрать ОПН с Uн.д. большим нежели 1,73/135=1,28Uф для ОПН-КР или 1,2Uф для ОПН-КС. Данный вид расчета показывает, что трехкратные значения перенапряжений при времени существования 2-3 с не один из рассмотренных ОПН не в состоянии выдержать. Перенапряжения с кратностью 2,7Uф с тем же временем существования и вероятностью появления 0,1 ограничители всегда выдерживают.

Феррорезонансные перенапряжения в сетях с изолированной нейтралью возникают в основном в неполнофазных режимах. Кратность перенапряжений может достигать 4Uф. Продолжительность существования определяется временем работы релейной защиты или оперативного персонала по отключению режима повышенного напряжения.

На практике в основном необходимо ориентироваться на дуговые перенапряжения.

В сетях с компенсацией емкостных токов уровень перенапряжений меньше и сильно зависит от степени расстройки дугогасящей катушки (рисунок 2.3.5). Анализ кривых показывает, что правильная настройка дугогасящих реакторов значительно снижает уровень дуговых перенапряжений до 2,4Uф и время их существования (доли секунд). В результате этого данный вид перенапряжений не представляет опасности для ограничителей серии ОПН/TEL.

Рисунок 2.3.5 - Зависимость дуговых перенапряжений в сети с компенсированной нейтралью от степени расстройства компенсации

В последнее время часть распределительных и промышленных сетей эксплуатируется с высокоомным резистивным заземлением нейтрали. Величина сопротивления зависит от общей величины емкостного тока сети и составляет, как правило, сотни Ом. Данный вид заземления нейтрали также, как и установка ДГР, снижает уровень перенапряжений. На рисунке 2.3.6 показана зависимость кратности перенапряжений от процента активной составляющей в токе замыкания на землю.

Рисунок 2.3.6 - Зависимость дуговых перенапряжений от отношения составляющей тока замыкания к ёмкостной

Использование резистивного заземления полностью решает вопрос дуговых перенапряжений и расширяет область применения ОПН в электрических сетях. В этом случае временное повышение напряжения связано исключительно с возникновением резонансных перенапряжений.

Выводы:

Резонансные перенапряжения мало вероятны. Их амплитуда и время существования практически не поддается расчетному анализу. В связи с этим принимать во внимание данный режим при выборе ОПН не возможно.

Дуговые перенапряжения поддаются расчетной оценке. Их необходимо учитывать при выборе ограничителей согласно приведенному тексту. Следует обратить внимание на режимы заземления нейтрали при использовании ОПН в сетях среднего напряжения.

2.3.4 Выбор по допустимой энергоемкости ОПН

В нормальных эксплуатационных условиях, когда воздействующее напряжение не превосходит Uн.д. ограничителя через ОПН протекает в основном емкостной ток. При этом выделяющаяся энергия полностью рассеивается в окружающую среду и ограничитель работает в стабильном тепловом равновесии. Коммутационные перенапряжения, возникающие в сети, вызывают дополнительное выделение энергии. Условия сохранения теплового баланса требуют, чтобы величина этой энергии не превышала допустимой Wуд*Uнд. В таблице 2.3.3 представлены значения удельной энергоемкости ОПН производства «Таврида Электрик».

Таблица 2.3.3 - Удельная энергоемкость ОПН/TEL

Тип ОПН	ОПН-РС	ОПН-КС	ОПН-КР	ОПН-Т	ОПН-У
Wуд, кДж/кВ	2,5	4,0	3,6	4,0	4,0

В целом энерговыделение в ОПН при коммутационных воздействиях в сетях среднего напряжения невелико. Наиболее опасными, с точки зрения рассеиваемой в ОПН энергии, являются коммутации длинных кабельных присоединений и конденсаторных батарей. Электрическая энергия запасенная в ёмкости при перенапряжениях рассеивается на активном сопротивлении ОПН. Исходя, из баланса энергий можно оценить выделяемую в ограничителе энергию по следующему выражению:

W = 0,5 C [(KП 0,82 Uнр)2 - (1,77 Uн.д.)2] =

= 0,5 0,401 10 -6 [(5 0,82 7,2)2 - (1,77 7,6.)2] = 1,384 кДж/кВ,

где С - емкость токопровода [1, с. 435-436];

КП - кратность перенапряжений (см. табл. 2.3.4);

Uнр - наибольшее рабочее напряжение сети или оборудования;

Uн.д. - наибольшее допустимое напряжение ОПН.

Таблица 2.3.4 - Характеристика внутренних перенапряжений

(сети с изолированной и резонансно заземленной нейтралью)

№	Вид перенапряжений	Кратность перенапряжений	Вероятность перенапряжений
1	Дуговые замыкания на землю (изолированная нейтраль)	3-3,.5	0,05
2	Дуговые замыкания на землю (резонансно заземленная нейтраль)	2,6	0,05
3	Резонансные перенапряжения	До 4	-
4	Включение электродвигателей	2,6-3,3	-
5	АПВ и АВР электродвигателей	4,0-4,5	-
6	Отключение ненагруженных линий	3,0-4,5	0,02-0,07
7	Отключение ненагруженных трансформаторов	4,0-4,5	0,02
8	Отключение двойного замыкания на землю	3,3	-
9	Отключение двухфазных двухфазных коротких замыканий	4-4,5	-
10	Отключение электродвигателей	4,0-5,0	5,0

Полученное значение необходимо сравнить со способностью поглощать энергию выбранного типа ограничителя при коммутационных перенапряжениях. Если энергетическая стойкость выбранного типа ограничителя не достаточна, следует выбрать ограничитель с более высоким значением Uн.д.. Если это приводит к неприемлемому уровню защиты, то необходимо использовать параллельную установку ОПН для распределения энергии между несколькими ограничителями. В этом случае важно, чтобы ограничители были одного типа и их характеристики (классификационное напряжение) отличались друг от друга не более, чем на 5%. Данное требование обусловлено необходимостью равномерного распределения энергий между ОПН.

2.3.5 Выбор по координационному интервалу ограничения грозовых перенапряжений

Как отмечалось в начале ОПН предназначены для ограничения грозовых перенапряжений. В реальных условиях ОПН не возможно поставить вблизи защищаемого оборудование. Наличие расстояния между ОПН и оборудованием вызывает повышение напряжения на оборудовании по сравнению с остающемся напряжением на ОПН. В связи с этим уровень ограничения должен быть на 20-25% ниже испытательного напряжения полного или срезанного грозового импульса (ГОСТ1516.2-98, табл.2.3.5). Для оценки остающегося напряжения на ОПН можно воспользоваться Uост при номинальном разрядном токе (таблице 2.3.6).

Таблица 2.3.5 - Нормированные испытательные напряжения грозовых импульсов. Электрооборудования с нормальной изоляцией; максимальное напряжение, кВ

Класс напряжения электрооборудования, кВ	Испытательное напряжение внутренней изоляции
	Полный импульс	Срезанный импульс
	Силовые трансформаторы	Шунтирующие реакторы	Электромагнитные трансформаторы напряжения, токоограничивающие и дугогасящие реакторы	Трансформаторы тока и аппараты	Конденсаторы связи	Силовые трансформаторы	Шунтирующие реакторы	Электромагнитные трансформаторы напряжения, трансформаторы тока токоограничивающие и дугогасящие реакторы, аппараты	Конденсаторы связи
3	44	44	44	42	--	50	50	50	--
6	60	60	60	57	--	70	70	70	--
10	80	80	80	75	--	90	90	90	--
15	108	108	108	100	--	120	120	120	--
20	130	130	130	120	--	150	150	150	--
24	150	--	150	140	--	170	--	175	--
27	170	--	170	160	--	195	--	200	--
35	200	200	200	185	195	225	225	230	240

Таблица 2.3.6 - Остающиеся напряжения на ОПН при номинальном разрядном токе

Тип ОПН	Класс напряжения, кВ	Наибольшее рабочее напряжение, кВ	Остающееся напряжение при номинальном разрядном токе, кВ
ОПН-РС	6	7,6	25,7
	10	12,7	42,8
ОПН-КР	6	6.0	19,3
		6,6	21,0
		6,9	22
	10	10,5	34,0
		11,5	37,0
		12,0	40,0
ОПН-КС	6	6,0	18,5
		6,9	21,5
	10	10,5	33,0
		11,5	35,8
ОПН-Т	6	6,0	18,5
		6,9	21,5
		7,6	23,6
	10	10,5	33,0
		11,5	35,8
ОПН-У	27	30,0	97,0
		33,0	107,0
	35	38,5	122,0
		40,5	128,0
		42,0	133,0

Определение координационного интервала:

Агр = (Uисп - Uост)/ Uисп = (60 - 27,5)/ 60 = 0,524 > (0,2 - 0,25)

где Uисп - значение грозового испытательного импульса, табл. 2.3.5;

Uост - остающееся напряжение на ОПН при номинальном разрядном токе, таблица 2.3.6.

Т.к. условие выполняется, т.е. выбиранный ОПН - РС принимаем к установке.

2.3.6 Выбор по координационному интервалу ограничения внутренних перенапряжений

Ограничители, устанавливаемые в сетях 6-35 кВ предназначены для ограничения не только грозовых, но и коммутационных перенапряжений. В связи с этим необходимо скоординировать его защитные характеристики при коммутационных воздействиях с допустимым уровнем воздействия на изоляцию. Испытания изоляции на воздействия внутренних перенапряжений в сетях 6-35 кВ проводятся приложением напряжения промышленной частоты в течении 1 минуты. В тоже время коммутационные перенапряжения имеют импульсный характер также, как и остающееся напряжение на ОПН. Для приведения в соответствие защитных характеристик ОПН и испытательного напряжения оборудования в расчете координационного интервала рекомендуется использовать не значения испытательного напряжения, а значения допустимого напряжения Uдоп, рассчитываемого по выражению:

Uдоп = Ки Кк 1,414 Uисп = 1,3 0,9 1,414 60 = 99,263 кВ,

где Uисп - нормированное одноминутное испытательное напряжение внутренней изоляции трансформатора;

Ки=1,3 - коэффициент импульса;

Кк=0,9 - коэффициент кумулятивности;

В таблице 2.3.7, 2.3.8, 2.3.9 представлены значения допустимых напряжений для оборудования с нормальной и облегченной изоляцией.

Таблица 2.3.7 - Допустимые кратности внутренних перенапряжений для электрооборудования 6-35 кВ с нормальной изоляцией

Uном, кВ	6	10	15	20	35
Uн.раб, кВ	7,2	12	17,5	23	40,5
Uисп, кВ	25	35	45	55	85
Uдоп, кВ	41,5	57,9	74,5	91	140,6
Кдоп	7,0	5,9	5,2	4,6	4,3

Таблица 2.3.8 - Допустимые кратности внутренних перенапряжений для электрооборудования 6-35 кВ с облегченной изоляцией

Uном, кВ	6	10	15	20
Uн.раб, кВ	7,2	12	17,5	23
Uисп, кВ	16	24	37	50
Uдоп, кВ	26,5	39,7	61,2	82,7
Кдоп	4,5	4,1	4,3	4,2

Таблица 2.3.9 - Допустимые кратности внутренних перенапряжений для электродвигателей 6-10 кВ

Uном, кВ	6	10
Uн.раб, кВ	6,6	11
Uисп, кВ	10	16
Кдоп	2,62	2,52

Защитные характеристики ОПН при коммутационных воздействиях выбираются при наибольших значениях испытательного тока. В большинстве случаев данный подход является завышенным, но обеспечивает повышенную надежность защиты оборудования.

Предлагаемая методика выбора ОПН разработана для защиты электрооборудования электрических и промышленных сетей 6-35 кВ и обеспечивает их надежную и безопасную эксплуатацию.

В результате к установке в качестве ОПН принимаем ОПН - РС.

2.4 Выводы

В п. 2.1 произведён анализ эффективности использования вакуумного выключателя, определены его достоинства и недостатки. Выбран выключатель типа ВБЭК1-6 -20/1600УХЛ2.

В п. 2.2 проанализированы коммутационные перенапряжения и защита от них. Рассмотрено как ведёт себя выключатель при потере вакуума.

Для камер с числом коммутаций, близким к коммутационному ресурсу, наблюдается значительное увеличение отказов из-за возникновения дефектов в сильфоне. Это связано с усталостными явлениями и необратимыми процессами в материале.

Анализируя результаты испытаний вакуумных выключателей на номинальные напряжения 6-10 кВ серии ВР производства ОАО "Ровенский завод высоковольтной аппаратуры", проведенных в ОАО "Научно-Исследовательский Центр по Испытанию Высоковольтной Аппаратуры" в Москве, и подводя итоги вышесказанному, можно с уверенностью сделать следующие выводы:

1. для коммутационных задач в сетях среднего напряжения 6-35 кВ наиболее оптимальным является использование вакуумных выключателей

2. по уровню надежности, коммутационным и механическим ресурсам, по уровню затрат на эксплуатацию вакуумные выключатели значительно превосходят как элегазовые выключатели, так и выключатели других типов

3. проблема коммутационных перенапряжений современных вакуумных выключателей является уже достаточно глубоко изученной и решенной

4. уровень перенапряжений, которые могут возникнуть при коммутации вакуумными выключателями серии ВР (даже при отсутствии ОПН) не выше уровня перенапряжений, создаваемых маломасляными и масляными выключателями

5. при отключении нагрузки вакуумными выключателями с ОПН напряжение на нагрузке определяется только типом применяемого ОПН

6. при коммутации вакуумными выключателями с ОПН высоковольтных электродвигателей коэффициент перенапряжений не превышает 2,5, что полностью безопасно для их изоляции

только при отключении двигателей и сухих трансформаторов параллельно нагрузке (в шкафу КРУ) необходимо устанавливать ограничители напряжений, рекомендуются ОПН типов Polim D, производства АВВ, или ОПНС-10

В п. 2.3 произведён выбор ограничителей перенапряжения. Выбран ОПН - РС.

Глава третья. РАЗРАБОТКА ВОПРОСОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

3.1 Социальное значение вопросов безопасности жизнедеятельности на ВЭС

В настоящем разделе в соответствии с заданием на проектирование представлен комплекс инженерных проектных решений, имеющих целью создания на проектируемой станции наиболее безопасных условий труда, снижения уровня воздействия вредных и опасных производственных факторов, защиту окружающей среды. В связи с научно-техническим прогрессом, проблема взаимодействия человека и современной техники стала весьма актуальной.

В нашей стране ветроэнергетика получила признание сравнительно недавно, поэтому каких либо экспериментальных данных по экологическому состоянию прилегающих районов к объектам ВЭУ по-видимому нет. Следовательно, предварительные соображения о воздействии первоочередных ВЭС на окружающую среду в первую очередь опираются на исследования зарубежных специалистов.

3.2 Идентификация негативных факторов

В соответствии с технологией производства на станции имеются следующие негативные воздействия:

акустическое воздействие (шум, инфразвук);

влияние на линии связи (электромагнитное излучение, помехи теле- и радиосвязи);

влияние на флору и фауну;

наличие высокого напряжения;

электромагнитные поля большой напряжённости;

недостаточность естественного освещения помещения ГЩУ.

Основные объекты возможного воздействия ВЭУ:

здоровье населения близлежащих поселков и персонала ВЭС;

фауна;

флора;

линии связи.

3.3 Оценка воздействия негативных факторов

Оценка воздействия ВЭС на окружающую среду приводится с учетом требований нормативно-методических документов и специальной литературы.

3.3.1 Гигиеническая оценка ВЭС как источников шума и инфразвуков

К инфразвуковому диапазону относятся звуковые колебания с частотами ниже 20 Гц.

Инфразвук обладает рядом особенностей:

распространяется на значительно большие расстояния, чем шум; из-за большой длины волны свободно огибаются препятствия, экраны;

может усиливаться за зданиями;

может усиливаться в помещении при закрытых дверях и окнах.

“Гигиенические нормы инфразвука на рабочих местах” №2274-90, устанавливающие предельно допустимые уровни инфразвука по общему уровню 110 дБ и 105 дБ в октавных полосах частот 2, 4, 8, 16 Гц; для частоты 31,5 Гц как ненормируемый в звуковом диапазоне установлен уровень 102 дБ. Допустимые уровни инфразвука на жилой территории составляет 90 дБ в соответствии с “Санитарными нормами допустимых уровней инфразвука и низкочастотного шума на территории жилой застройки” №4948-89.

Инфразвук уровнем более 100 дБ оказывает неблагоприятное воздействие на центральную нервную систему, сердечно-сосудистую систему, объективное самочувствие. При этом индивидуальная чувствительность к инфразвуку у людей различная.

При воздействии инфразвука интенсивностью 180 дБ (частота 7 Гц) в течение 15 мин. Можно получить серьезную травму всего организма.

Болевой порог находится на уровне для частоты 2-3 Гц - 165 дБ, 10 Гц - 148 дБ, 15-20 Гц 140 дБ, 100 Гц - 120 дБ.

Колебаний частотой 1-100 Гц интенсивностью до 150 дБ при экспозиции от 25 с до 2 мин, находится в пределах человеческой выносимости, более 150 дБ - совершенно непереносим.

3.3.2 Акустическое воздействие, шум

Звук - это энергия, распространяющаяся в той или иной среде с различными скоростями (в воздухе со скоростью 340 м/с). Слышимые человеком звуки находятся в частотных пределах от 20 Гц до 20 кГц. Звуки с частотой до 20 Гц - инфразвуки, свыше 20 кГц - ультразвуки. Они не воспринимаются человеческим слухом, но существенно влияют на его самочувствие. Понятие звука и понятие шума различны. Шумом является неритмичное звукообразование беспорядочное смешение звуков.

Наименьший порог силы звука, воспринимаемый человеческим ухом, равен 1 дБ. Тихий шепот на расстоянии 1,5 м оценивается в 10 дБ, тихий разговор в 40 дБ, разговор средней громкости 50 дБ. Пороговая выносливость человеческого уха, принятая на основе болевых ощущений, равна 130 дБ.

Шум от ВЭУ зависит от ее мощности и размеров. Он подразделяется на 2 категории:

Механический шум от генератора, подшипников и других соединений. Он не превышает нормируемого значения.

Аэродинамический шум, который создается вращением лопастей. Один компонент этого шума широкодиапазонной, который лежит в пределах до нескольких кГц и создает ритмичный свистящий звук. Другой компонент создает колебания, вызывающие низкочастотные резонансные шумы. Также не превышает нормируемого значения.

Из двух критериев доминирующим является первый.

3.3.3 Электромагнитное излучение и помехи телевизионной радиосвязи

Существенное значение имеют помехи, вызванные отражением электромагнитных волн лопастями ветровых турбин. Они могут сказываться на качестве телевизионных и микроволновых линиях радиосвязи.

Наиболее радикальный способ уменьшения помех - это удаление ветрового парка на соответствующее расстояние от коммуникаций. В ряде случаев помехи можно избежать установкой ретрансляторов.

Лопасти из проводящих материалов оказывают большее влияние на электромагнитное излучение, чем лопасти из электроизоляционных материалов. Большое значение в этом случае имеет геометрия лопастей.

2.4 Технические и организационные меры по снижению негативных факторов

3.4.1 Обеспечение микроклимата на рабочем месте диспетчера станции

3.4.1.1 Характеристика работ по категории тяжести на рабочем месте диспетчера станции

Работы, выполняемые дежурным станции, относятся к категории Iб [27]. Это работы производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся нервно-эмоциональным напряжением. Энергозатраты при этом достигают 172 Дж/с [27].

Помещение в котором расположено рабочее место диспетчера станции, находится в общестанционном пункте управления (ОПУ). Площадь помещения составляет 50 м2, высота - 5 м. Имеется два окна площадью 6 м2. помещение рассчитано на одного дежурного при круглосуточном дежурстве. Вентиляция естественная. Для отопления в холодный период года используются бытовые электронагревательные приборы.

3.4.1.2 Нормирование микроклимата

Согласно [27] в помещениях диспетчерских пунктов, в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами и других производственных помещениях при выполнении работ операторского типа, связанных с нервно-эмоциональным напряжением, должны поддерживаться комфортные метеорологические условия внешней среды: температура, влажность, скорость движения воздуха. Допустимые параметры микроклимата, на основании [27], приведены в таблице 3.4.1.

Таблица 3.4.1 - Допустимые параметры микроклимата

Показатели	Холодное время года	Тёплое время года
1.Температура воздуха, С - диапазон ниже оптимальных величин - диапазон выше оптимальных величин 2.Относительная влажность, % 3.Удельный расход воздуха, м3/ч 4.Скорость движения воздуха, м/с -для диапазона температур воздуха ниже оптимальных величин, не более для диапазона температур воздуха выше оптимальных величин, не более 5.Температура поверхностей, С	19,0-20,9 23,1-24,0 15-75 8,5 0,1 0,2 18,0-25,0	20,0-21,9 24,1-28,0 15-75 8,5 0,1 0,3 19,0-29,0

Оптимальные параметры микроклимата, согласно [27], приведены в таблице 3.4.2.

Таблица 3.4.2 - Оптимальные параметры микроклимата

Показатели	Холодное время года	Тёплое время года
1.Температура воздуха, С 2.Относительная влажность, % 3.Удельный расход воздуха, м3/ч 4.Скорость движения воздуха, м/с 5.Температура поверхностей, С	21-23 60-40 8,5 0,1 20-24	22-24 60-40 8,5 0,1 21-25

При обеспечении допустимых величин микроклимата на рабочем месте диспетчера подстанции должны соблюдаться условия:

перепад температуры воздуха по высоте не более 3 С;

перепад температуры воздуха по горизонтали и изменение в течение смены - 4 С.

Оптимальная для работы температура составляет - 25 С.

Тепловой режим в помещениях должен быть, по возможности, стабильным, колебания температуры в помещениях на протяжении суток не должны превышать двух-трёх градусов.

Совместное действие параметров микроклимата характеризуется индексом тепловой нагрузки среды (ТНС). Произведём расчёт ТНС по уравнению:

ТНС=0,7tвл+0,3tм,

где tвл=23 С - температура смоченного термометра аспирационного психрометра;

tм=25 С - температура внутри зачернённого шара.

Тогда

ТНС=0,723+0,325=23,3 С.

Таким образом, ТНС рабочего места диспетчера подстанции находится в допустимых пределах для работ I категории: 22,2-26,4 С.

Для поддержания оптимальных параметров микроклимата необходимо применять систему кондиционирования воздуха второго класса [27]. Систему кондиционирования данного класса, предназначенную для круглосуточного и круглогодичного обеспечения требуемых параметров воздуха в помещениях, следует предусматривать не менее чем с двумя 50 % требуемого воздухообмена и заданную температуру.

Установка требуемой системы кондиционирования определяется расчётом расхода и температуры приточного воздуха. Расход приточного воздуха следует определить в соответствии с обязательным приложением 17 [27] и принимать большую из величин, необходимую для обеспечения санитарных норм.

3.4.1.3 Расчёт расхода и температуры приточного воздуха при кондиционировании помещения ГЩУ

Рассматриваемое помещение не относится к помещениям с избытком явной теплоты, с выделением вредных и взрывоопасных веществ, с избытком влаги, с избытком полной теплоты, поэтому расход воздуха определяется:

1) по нормативному расходу приточного воздуха

= АК =506 =300 м3/ч,

где А=50 м2 - площадь помещения;

- нормативный расход приточного воздуха;

К=6 м3/чм2 - нормируемый расход приточного воздуха на 1 м2 пола помещения (для данного объёма помещения и класса системы кондиционирования по [27]).

'=Nm=18,5=8,5 м3/ч,

где N=1 - число людей постоянно находящихся в помещении;

m=8,5 м3/ч - нормируемый удельный расход воздуха [27].

' - нормативный расход приточного воздуха на одного человека, находящегося в помещении.

2) по нормируемой кратности воздухообмена

=Vpn=2501=250 м3/ч;

Vp=АН= 505=250 м3,

где Vp - объём помещения, м3;

Н=5 м - высота помещения;

n=1 ч-1 - требуемая кратность воздухообмена (для данного класса кондиционирования по [27].

Температура приточного воздуха для тёплого и холодного периода года с учётом эмпирического температурного коэффициента соответственно равна:

tiПТ=textT+0,001Р=31,9+0,00110=31,91 С;

tiПХ= - 22+0,00110= - 21,99 С,

где textT=31,9 С - температура поступающего воздуха в тёплый период года;

textХ= - 22 С - температура поступающего воздуха в холодный период года;

Р=10 Па - полное давление нагнетателей воздуха (для помещений данного класса [27]).

Примем к установке два кондиционера типа БК-2500. его технические и тепловые характеристики:

- потребляемая мощность 2500 Вт;

- рабочее напряжение 220 В;

- расход приточного воздуха 150 м3/ч;

диапазон температур приточного воздуха от -30С до 40С.

3.4.2 Производственное освещение

3.4.2.1 Системы и виды производственного освещения

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.

3.4.2.2 Расчёт искусственного освещения помещения ГЩУ

Расчёт искусственного освещения помещения ГЩУ станции производится методом коэффициента использования.

Коэффициент использования светового потока, давший название методу расчёта, определяют по СНиП 23-05-95 в зависимости от типа светильника, отражательной способности стен и потолка, размеров помещения, определяемых индексом помещения:

где i - индекс помещения;

А = 10 м - длина помещения в плане, м;

В = 5 м - ширина помещения в плане;

Hp=2,8 м - высота подвеса светильников над рабочей поверхностью;

Н = 4 м - высота помещения в плане.

Индекс помещения учитывает влияние соотношения размеров и конфигурации помещения и высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью.

Для помещения щитов управления при постоянном пребывании людей в помещении с наблюдением за щитом на расстоянии более 0,5м:

наименьшее значение освещенности для газоразрядной лампы - 200 лк [СниП 23-05-95];

коэффициент запаса k=1,5;

показатель ослеплённости р=40;

коэффициент пульсации кп=20%.

Выбор светильников:

Для люминесцентных ламп выбран светильник ЛДР (240; 280):

длина 1240; 1540 мм;

ширина 270 мм;

высота 210 мм;

масса 11,17 кг.

Исполнение по пылезащите - частично пыленепроницаемое.

Коэффициент отражения поверхностей помещения:

потолка п=70%;

стен с=50%;

рабочей поверхности р=10%.

Коэффициент использования светового потока ламп =0,39.

Определение светового потока и числа светильников для помещения ГЩУ:

где Ен - нормируемая минимальная освещённость по СНиП 23-05-95, лк;

S - площадь освещаемого помещения, м2;

z - коэффициент неравномерности освещения;

kз - коэффициент запаса;

n - число светильников в помещении;

н - коэффициент использования светового потока.

Для люминесцентных ламп принимается z=1,1. Коэффициент kз устанавливается с учётом чисток светильников в год и принимается равным kз=1,5 для люминесцентных ламп.

Если принять светильники с лампами 240 Вт (с общим потоком 4450 лк), то в ряду необходимо установить 15865/4450 = 4 светильника; светильники с лампами 240 Вт (с общим потоком 7730 лк) - 3 светильника.

Преимущество имеет первый вариант, при котором разрывы между светильниками меньше.

Таким образом, к установке принимаются люминесцентные лампы типа ЛД-40-4: