Расчет электрической сети подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Электрификация - это производство, распределение и применение электроэнергии, основа устойчивого функционирования и развития всех отраслей промышленности и сельского хозяйства страны и комфортного быта населения.

Абсолютное большинство сельскохозяйственных потребителей получает электроэнергию от централизованного источника - государственных энергосистем. При этих условиях основа системы сельского электроснабжения - электрические сети. К ним относятся, те, по которым более 50% расчетной нагрузки передается и распределяется между производственными сельскохозяйственными потребителями, а также непроизводственными и бытовыми потребителями электроэнергии в сельской местности. Систему сельского электроснабжения необходимо спроектировать таким образом, чтобы она имела наилучшие технико-экономические показатели, то есть, чтобы при минимальных затратах денежных средств, оборудования и материалов обеспечивались требуемые надежность и электроснабжения и качество электроэнергии. Задачу обеспечения электроэнергией потребителей при проектировании систем сельского электроснабжения надо решать комплексно с учетом развития в рассматриваемой зоне всех отраслей сельского хозяйства, в том числе и несельскохозяйственных. Проектирование сельских электрических сетей необходимо проводить в соответствии как с общими директивными и нормативными документами (ПУЭ, ПТБ, ПТЭЭ, и др.), так и со специально разработанными пособиями для условий сельского хозяйства.

Выполнение курсового проекта относится к завершающему этапу изучения дисциплины «Электроснабжение» и ставит перед собой цель - систематизировать, расширить и закрепить теоретические знания и практические навыки при решении конкретных вопросов проектирования электроснабжения сельского хозяйства.

1. Характеристика потребителей электроэнергии

мощность силовой трансформатор нагрузка

Электрическая нагрузка - это нагрузка создаваемая в электрической сети включенными для работы в сети электроприемниками, она выражается в единицах тока или мощности. Присоединяются к электрическим сетям электроприемники в одиночку либо группами. Электроприемники могут входить в состав группы не только одинакового, а также различного назначения и режима работы. Зависит режим работы системы электроснабжения одинаковых приемников и их групп от режима работы или его сочетаний одиночных приемников либо их групп.

Характер нагрузки в сети может в процессе работы электроприемников оставаться неизменным, изменяться во всех или отдельных фазах, сопровождаться возникновением высших гармоник напряжения или тока. Ввиду этого электрическая нагрузка в сети бывает следующих типов:

- спокойная симметричная (преобладающее большинство трехфазных электроприемников);

- несимметричная;

- резкопеременная;

- нелинейная.

Под электрической нагрузкой понимается величина мощности, потребляемой отдельными приемниками электроэнергии или их группами. При проектировании электроснабжения любого объекта, в том числе и дачного поселка, главное правильно определить электрические нагрузки, которые являются основой для выбора всех элементов системы ив первую очередь энергоисточника.

Для определения ожидаемых электрических нагрузок в распределительных сетях переменного трехфазного тока до 1000 В, первоначально определяется мощность одного электроприемника приведенная к ПВ=100%. При этом по удельным расчетным нагрузкам кВт/м2 отдельно рассчитываются жилые помещения площадью 100 м2 (двухквартирные дома с электроплитами), магазины смешанного ассортимента, двухэтажные здания администрации и др.

Аналогично, но уже в трехфазном режиме рассчитываются другие социальные объекты, в зависимости от количества посадных мест или числа учащихся, все расчетные данные заносятся в сводную таблицу согласно варианту задания 606.

В эту же таблицу 1 отдельно заносятся сельскохозяйственные объекты производственной зоны, включая освещение поселка шириной 12 м и производственные зоны площадью в 1 Га.

Кроме установленной мощности отдельного электроприемника в таблицу 1 указывается их фактическое количество согласно задания, суммарная длина улиц, а также принятая из справочных таблиц [Эл-5].

Таблица 1 - Исходные данные по проекту

Наименование электроприемников и узлов электроснабжения	Количество	Мощность одного	Общая мощность	Коэф. использования
	n	Pн, кВт	Pн, кВт	Ки
1	2	3	4	5	6
Линия 1-2 Жилые дома	90	5,0	450,0	0,2	0,95/0,33
Линия 3-4					0,85/0,62
Клуб (150-200 м.)	1	12,0	12,0	0,3
Магазин	1	4,0	4,0	0,6
Школа (80 уч.)	1	15,0	15,0	0,5
Администрация	1	8,0	8,0	0,3
Столовая (75 м.)	1	20,0	20,0	0,8
Линия 5-6
Коровник (100 голов)	1	12,0	12,0	0,3	0,75/0,88
Кормокухня	1	120,0	120,0	0,5	0,75/0,88
Кузница	1	45,0	45,0	0,3	0,71/1,02
Линия 7 Освещение жилья	1,6 км	5,0	8,0	0,8	1/10
Линия 8 Освещение поселка	1,3 км	5,0	6,5	0,8	1/10
Линия 9-10 Освещение производственной зоны	1,5 Га	5,0	7,5	0,5	0,95/0,33

Питание подстанции осуществляется на напряжении 7,5 кВ ВЛИ протяженностью 4 км при числе часов использования максимума нагрузки в год 2900 ч. Мощность районной трансформаторной подстанции 110/5,0 кВ составит 3100 кВА.

2. Выбор схемы электроснабжения

Картограмма нагрузок представляет собой размещенные по генеральному плану окружности, причем площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха. Центр нагрузок цеха или предприятия является символическим центром потребления электрической энергии цеха (предприятия). Главную понизительную, распределительную и цеховые подстанции следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяженность как распределительных сетей высокого напряжения предприятия, так и цеховых электрических сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии.

Картограмма электрических нагрузок позволяет проектировщику достаточно наглядно представить распределение нагрузок на территории промышленного предприятия. Как уже отмечалось, картограмма нагрузок предприятия состоит из окружностей и площадь, ограниченная каждой из этих окружностей , в выбранном масштабе m равна расчетной нагрузке соответствующего цеха.

Целесообразно строить картограммы отдельно для активной и реактивной нагрузок, так как питание потребителей активной и реактивной мощностью может осуществляться от разных источников. Например, центр реактивных нагрузок следует определять для того, чтобы выяснить, куда необходимо установить синхронный компенсатор, если он выбран в качестве компенсирующего устройства.

Для определения места расположения ГПП или ГРП при проектировании системы электроснабжения рассчитывается и строится картограмма электрических нагрузок. Картограмма представляет собой окружности, площадь которых в выбранном масштабе соответствует расчетным нагрузкам. Для каждого цеха определяется своя окружность, которая наносится на генеральный план предприятия. Центр окружности должен совпадать с центром нагрузок цеха. Не всегда представляется возможным определить центр нагрузок цеха из-за недостатка исходных данных. За центр нагрузок цеха рекомендуется при проектировании принимать центр тяжести геометрической фигуры, изображающей в плане данный цех.

В курсовой работе допускается определять центр электрических нагрузок по полной расчетной мощности цехов. В этом случае задаем произвольно масштаб для определения площади круга, принимаемый постоянным для всех цехов предприятия. Масштаб следует подобрать таким, чтобы радиус окружности самого меньшего по мощности цеха был бы не менее 10 мм (по возможности).

Площадь окружности в выбранном масштабе равна расчетной мощности соответствующего цеха

Для практического построения любой картограммы, в частности объекта проектирования, произвольно располагают все объекты территории на произвольном плане, где под определенными номерами (числитель) указывается мощность одного электроприемника (знаменатель). На одном из однотипных приемников показывается окружность, площадь которой соответствует установленной мощности.

Для нахождения масштаба картограммы необходимо выявить наибольшую мощность электроприемника на данном объекте. Для этого нужно провести на эскизном плане произвольный радиус и по условию, что эта окружность будет максимального размера высчитать масштаб картограммы в кВт/мм² по условию:

и после этого определить другие радиусы:

Полученные расчетные данные сводятся в единую таблицу, где кроме наименований электроприемников и установленной мощности показываются радиусы окружностей, координаты x, y этих окружностей в произвольных осях.

Таблица 2 - Картограмма электрических нагрузок

№ объекта	Наименование электроприемника	Мощность Pн	Радиус окружности R	Координаты объекта
				X	Y
		кВт	мм	мм	мм
1п	Кормокухня	120	28	25	95
2п	Коровник	12	8,74	37	154
3п	Кузня	45	16,9	134	110
1к	Школа	15	9,7	236	98
2к	Клуб	12	8,74	215	135
3к	Магазин	4	5,04	223	124
4к	Администрация	8	7,1	168	125
5к	Столовая	20	11,3	185	115

Чтобы месторасположение КТПН совпадало с центром электрических нагрузок рассчитываются координаты ЦЭН:

3. Расчет электрических нагрузок

Электрической нагрузкой в соответствии с ГОСТ 19431-84 называется мощность, потребляемая электроустановкой в установленный момент времени. При применении переменного тока полная мощность складывается из активных и реактивных составляющих, поэтому различают полную, активную и реактивнуюнагрузки. Часто понятие нагрузки распространяется также на электрический ток (токовая нагрузка), а иногда и на электрическое сопротивление (например, в виде сопротивления задается допустимая нагрузка вторичных цепей трансформаторов тока).

Нагрузка линий задаётся в следующем виде: активной мощностью Р, реактивной мощностью Q, полной мощностью S или током I.

Для характеристик потребляемой мощности пользуются следующими понятиями:

1. Номинальная активная мощность приёмника электроэнергии - это мощность, указанная на заводской табличке или в паспорте приёмника электроэнергии (для источника света - на колбе или цоколе), при которой приёмник электроэнергии должен работать. Номинальная мощность светильников с лампами накаливания совпадает с потребляемой мощностью, а светильников с разрядными лампами с мощностью только ламп (без учёта потерь мощности в пускорегулирующих устройствах). Номинальная мощность электродвигателя - это мощность на валу при номинальной продолжительности включения.

2. Под номинальной реактивной мощностью приёмника электроэнергии понимают реактивную мощность, потребляемую им из сети (знак плюс) или отдаваемую в сеть (знак минус) при номинальной активной мощности и номинальном напряжении.

3. Установленная мощность - это сумма номинальных мощностей однородных электроприёмников.

4. Присоединённая мощность - это мощность, которую потребляет из сети потребитель при полной его нагрузке. Присоединённая мощность равна установленной для всех электроприёмников, кроме электродвигателей. Для электродвигателей присоединенная мощность зависит от коэффициента загрузки рабочей машины, коэффициента полезного действия и коэффициента мощности.

При проектировании систем электроснабжения применяют различные методы определения расчётных электрических нагрузок [1,2]. Расчёт электрических нагрузок в сельскохозяйственных районах производится в соответствии с Методическими указаниями по расчёту электрических нагрузок в сетях 0,38-110 кВ сельскохозяйственного назначения, разработанными Сельэнергопроектом [21]. В методических указаниях приняты два способа подсчёта нагрузок: по вероятностным характеристикам или при помощи коэффициента одновременности.

При расчете по обоим методам в соответствии с суточным графиком электрических нагрузок пользуются данными о дневном (индекс “д”) и вечернем (индекс “в”) максимумах активной, реактивной и полной нагрузок: Рмд, Рмв, Qмд, Qмв, Sмд, Sмв.

Нагрузки определяются обычно для дневного и вечернего максимума нагрузок. Если от сети питаются только производственные потребители, расчёт можно выполнять для дневного максимума нагрузок, если потребители только бытовые, можно рассчитывать вечерний максимум нагрузки.

Когда речь идёт об электропитании одного потребителя, то определение расчётной нагрузки не вызывает проблем: расчётной нагрузкой следует считать максимальную нагрузку из двух указанных максимумов (вечерний или дневной).

Чаще всего объектом электропитания является группа электро-приёмников, каждый из которых работает в переменном, не зависящем от других, практически стохастическом режиме (например, электробытовая нагрузка сельских жилых домов в поселке).

При расчёте по вероятностным характеристикам (первый способ) необходимы сведения о математическом ожидании дневных и вечерних максимумов активной и реактивной нагрузок, которые условимся обозначать подчеркиванием сверху соответствующей величины .

Второй способ базируется на том, что при большом числе электроприёмников они обычно одновременно не работают. Расчетную мощность поэтому определяют как арифметическую сумму присоединённых мощностей электроприемников, умноженную на коэффициент одновременности (КО?1). Коэффициентом одновременности называют отношение расчётной нагрузки группы из нескольких потребителей к сумме их максимальных нагрузок. Далее излагаются способы определения электрических нагрузок на вводах в жилые дома, производственные объекты, на участках линий электропередачи и сборных шинах трансформаторных подстанций.

Согласно «Указаниям по определению электрических нагрузок сельскохозяйственных объектов» наиболее точным является метод упорядоченных диаграмм, где каждому электроприемнику или группе однотипных электроприемников присваивается коэффициент использования по активной мощности, а также коэффициент реактивной мощности.

Для комплексных расчетов по методу упорядоченных диаграмм используется специальная расчетная таблица в которой заносятся исходные и расчетные величины, а по узлам электроснабжения или линейным магистралям подводятся общие итоги, которые в окончательном варианте суммируются в строке «Всего по объекту».

После этого вносится строка компенсация, куда заносятся в соответствующие графы 9 и 19 результаты расчетов из раздела 5. То есть окончательный итог и законченность таблицы подводит строка «Всего по объекту». Как пример приводится полный расчет линий 5-6 с подведением итогов.

Для заполнения графы 5-6 таблицы расчета электрических нагрузки выполняется действие по каждой строке начиная с первой:

Аналогично для остальных электроприемников.

После выполнения этих действий заполняется строка «Итого», где графы 2; 4; 9 получают значения простым суммированием.

По упрощенной формуле при числе m>3 определяется эффективное число электроприемников в группе:

Далее находится групповой коэффициент использования для производственной зоны и записывается в графу 6:

Групповой tg ц записывается в графу 7 и высчитывается по формуле:

Для заполнения 11 графы, исходя из справочных таблиц, определяется групповой коэффициент максимума реактивной мощности:

Определяются максимальные расчетные нагрузки и записываются в графы 12; 13 и 14:

Исходя из расчетных данных находится максимальный ток:

4. Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности -- целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии [1]. Осуществляется с использованием компенсирующих устройств. Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва. Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электростанций и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии.

Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках, увеличивается падение напряжения в сетях.

Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности - вот ключ к решению вопроса энергосбережения.

Компенсация реактивной мощности особенно актуальна для промышленных предприятий, основными электроприёмниками которых являются асинхронные двигатели, в результате чего коэффициент мощности без принятия мер по компенсации составляет 0,7-0,75.

Для уменьшения потерь активной мощности пропорциональных квадрату полного тока, состоящего из активной и реактивной составляющей и являются векторными величинами на индуктивной нагрузке создается некоторые отставания реактивного тока, которые характеризуются коэффициентом реактивной мощности (cosц1 / tgц1) средневзвешенная величина которого показывается в таблице 3 расчета ожидаемых электрических нагрузок в строке «Всего по объекту».

Энергоснабжающая организация, которой является МРСК «Сибири», задаются нормативные величины cosц2 / tgц2 = 0.95/0.33 соответственно для которых не применяется надбавки или скидки к тарифу за отчетный период. Поэтому если tgц1 выше нормативного, то целесообразна установка на низкой стороне двухтрансформаторной КТПН с раздельно работающим трансформатором двух установок для компенсации реактивной мощности одинаковых по величине, так чтобы суммарная мощность этих батарей-конденсаторов определялась по условию:

где Pсм-принимается из строки «Всего оп объекту» таб. 3.

Для этого принимаются стандартные батареи конденсаторов 2 УКРМ-0,38.-100квар

После этого в расчетную таблицу 3 вносятся строки «Компенсация», где со знаком «-» в 9 и 13 графу заносится уже стандартная величина с принятыми двумя батареями. Это необходимо сделать для того, чтобы выделить строку в таблице 3 «Общая», где должные быть заполнены графы 7, 8, 9 и 12, 13, 14.

5. Выбор мощности силовых трансформаторов

При выборе вариантов электроснабжения в первую очередь необходимо выяснить, можно ли применять однотрансформаторную подстанцию. Установка двух трансформаторов на подстанции обязательна, когда хотя бы одна из линий напряжением 10 кВ, отходящих от рассматриваемой подстанции, питающей потребители первой и второй категории надёжности электроснабжения не может быть зарезервирована от соседней подстанции 35 - 110 кВ, имеющее независимое питание с рассматриваемой; расчётная нагрузка подстанции требует установки трансформатора мощностью 6300 кВА; от шин 10 кВ отходят шесть и более линий напряжением 10 кВ расстояние между соседними подстанциями более 15 км [8]. По перечисленным условиям для всех вариантов электроснабжения выбираются двухтрансформаторные подстанции на напряжение 35 - 110 кВ.

Выбор типов трансформаторов

На сельских электрических сетей устанавливают трансформаторы КТПН с автоматическим регулированием напряжения под нагрузкой (РПН).

На потребительских подстанциях 10 кВ устанавливают трансформаторы типа ТМ с переключением без возбуждения (ПБВ), с переключением ответвлений обмотки высшего напряжения при отключённом трансформаторе и приделами регулирования 2х2,5%.

Выбор мощности трансформаторов.

В соответствии с рекомендациями по проектированию электроснабжения сельского хозяйства мощность трансформаторов напряжением 110 - 10 кВ на подстанциях определяют экономическим интервалом нагрузки.

Число силовых трансформаторов принимается в зависимости от категории надежности электроснабжения. Проектируемый сельскохозяйственный объект, где кроме производственной зоны обеспечивается электроэнергией не только жилые помещения, но и объекты коммунального хозяйства, принадлежащие ко II-й категории надежности электроснабжения, а значит требующие резервирования, поэтому от районной подстанции прокладывается двухцепная ЛЭП высокого напряжения 10 кВ проводом СИП-3 длиной 3 км, сечение которых выбирается по экономическим соображениям в разделе 7.

Мощность не каждого из двух трансформаторов должна быть выбрана такой, чтобы коэффициент загрузки их в нормальном режиме работы находился в диапазоне:

где ST последняя цифра графы 14 расчетной таблицы электрических нагрузок с учетом потерь в трансформаторах и на линии.

; что в пределах допустимого.

Полученный результат загрузки каждого раздельно работающего на общую нагрузку показывает, что любой из них согласно ПУЭ-8 может быть перегружен на 140 % в аварийном режиме в течение 5 суток при суточном максимуме продолжительностью не более 6 ч.

Учитывая вышесказанное, проверяется перегрузочная способность каждого из двух стандартных трансформаторов по условию:

Выборные силовые трансформаторы КТПН-2x400-10/0,4 кВ мощностью 400 кВА каждый, полностью удовлетворяют как нормальному, так и аварийному режиму работы, обеспечивая электроэнергией потребителей II-й категории надежности электроснабжения.

6. Выбор питающих линий

Расчет наружных электрических сетей и трансформаторных подстанций произведем для подстанции, которая непосредственно запитывает населенный пункт.

Проектирование линий электропередач напряжением 0.38/0.22кВ выполняем на основании энергоэкономического обслуживания потребителей.

Пользуясь сведениями о потребителях электроэнергии производственного сектора устанавливаем расчетные мощности на вводах. Так как объекты используют максимум мощности в дневное время, расчет ведем по максимуму дневной нагрузки. Некоторые объекты имеют вечерний максимум больше дневного, для этих объектов расчет производим по большему максимуму. Численные значения расчетных мощностей принимаем согласно РУМа.

Напряжение питающих линий предварительно определим по формуле Стилла:

где - расчетное напряжение;

l- длинна линии от источника до питающей подстанции, км;

- расчетная мощность, передаваемая по линии, МВт.

7. Расчет токов короткого замыкания

Токи короткого замыкания (КЗ) рассчитываются с целью проверки выбранных элементов электроустановок на динамическую и термическую стойкость, для настройки и проверки защиты от КЗ, ограничения токов КЗ и термической стойкости элементов заземляющих устройств на подстанциях.

Для расчета составляют расчетную схему замещения с обозначением элементов сети, по которым он протекает, от точки, где напряжение считается неизменным, до вводов к потребителям.

В схемах замещения на 0,4 кВ учитывают продольные сопротивления линий и трансформатора. В качестве расчетных точек КЗ принимают шины 10 и 0,4 кВ подстанций (точки Кв и Кн) и места ввода к потребителям в конце ВЛ 0,38 кВ (точки К1, К2, К3). ТП включает один трансформатор и три ВЛ 0,38 кВ.

Ток КЗ на шинах ТП 35/10 в точке Кс имеет значение IКс = 1,5 кА. Все сопротивления приведены к низкому напряжению 0,4 кВ.

8. Выбор электрооборудования подстанции

Согласно заданию на проектирование, принимаем закрытую трансформаторную подстанцию (ЗТП) установлена на фундаменте из двух типовых унифицированных стоек УСОЗ длинной 3,6 м; высота установки над уровнем земли 1,8 м; заглубление фундамента 1,95 м. КТП присоединяется к ВЛ 10 кВ через разъединитель, устанавливаемый на концевой опоре ВЛ 10 кВ.

Трансформатор защищается от перенапряжений вентильными разрядниками, а от КЗ плавкими предохранителями.

Принимаем к установке ЗТП с трансформатором 160 кВА. На вводе в РУ 0,4 кВ установлен рубильник Р-32, для защиты трансформатора от перегрузок установлено тепловое реле ТРН-10У3, включенное через трансформаторы тока ТК-20У3; для учета активной энергии установлен счетчик СА4У- И672М, включенный через ТК-20У3. Для защиты отходящих линий от КЗ для нечастых включений и отключений установлены автоматы АЕ 2046 с током уставок I_н.у=80А.

Принимаем к установке трансформатор ТМ мощностью 160 кВА, 10/0,4 кВ, схема соединение обмоток -"звезда-зигзаг с нулем" для устранение токов нулевой последовательности. Для ВЛ 0,38 кВ применяем железобетонные опоры СНВ 1,5 - 9,5, устанавливаемые на расстоянии 45 м. Расстояние от проводов при наибольшей стреле провеса до земли - 6 м, для непроезжей части улицы -3,5 м. Расстояние по горизонтали от балконов и окон - 1,5 м, от глухих стен - 1 м. (Наименьшие расстояния по горизонтали: на участках нестесненной трассы между осями ВЛ - высота наиболее высокой опоры, на подходах к ТП между крайними проводами в неотклоненном положении - 2,5 м. (Для выполнения ВЛ 10 кВ принимаем железобетонные опоры СНВ 2,7-11, расстояние от провода до земли - 7 м, расстояние между опорами 200 - 210 м.

Защита оборудования подстанций от перенапряжений осуществляется вентильными разрядниками типа РВП -10 со стороны высшего напряжения и типа РВН - 0,5 со стороны 0,4 кВ. Кроме этого типа разрядников для защиты линейной изоляции и срезания амплитуды волн перенапряжений применяются трубчатые разрядники типа РТ или РТВ на линиях высшего напряжения и искровые промежутки (совмещенные с повторными заземлениями нулевого рабочего проводника) на стороне низшего напряжения.

При наличии кабельных вставок длиной до 100 метров в сетях 10 кВ и выше (выводы на подстанцию, проходы под ответственными шоссейными и железными дорогами и т.д.) устанавливается один комплект разрядников либо на шинах подстанции, либо на опоре, где воздушная линия переходит в кабельную. Если подстанция имеет несколько кабельных выводов, то комплект разрядников устанавливается на каждом вводе. Причем, при длине ввода более 100м они устанавливаются на шинах потребительской подстанции, имеющей общий учет электроэнергии.

9. Расчет заземления

Расчет заземления производится для того чтобы определить сопротивление сооружаемого контура заземления при эксплуатации, его размеры и форму. Как известно, контур заземления состоит из вертикальных заземлителей, горизонтальных заземлителей и заземляющего проводника. Вертикальные заземлители вбиваются в почву на определенную глубину.

Горизонтальные заземлители соединяют между собой вертикальные заземлители. Заземляющий проводник соединяет контур заземления непосредственно с электрощитом.

Размеры и количество этих заземлителей, расстояние между ними, удельное сопротивление грунта - все эти параметры напрямую зависят на сопротивление заземления.

Заземление служит для снижения напряжения прикосновения до безопасной величины. Благодаря заземлению опасный потенциал уходит в землю тем самым, защищая человека от поражения электрическим током.

Величина тока стекания в землю зависит от сопротивления заземляющего контура. Чем сопротивление будет меньше, тем величина опасного потенциала на корпусе поврежденной электроустановки будет меньше.

Заземляющие устройства должны удовлетворять возложенным на них определенным требованиям, а именно величины сопротивление растекания токов и распределения опасного потенциала.

Поэтому основной расчет защитного заземления сводится к определению сопротивления растекания тока заземлителя. Это сопротивление зависит от размеров и количества заземляющих проводников, расстояния между ними, глубины их заложения и проводимости грунта.

Сопротивление растекания тока одного вертикального заземлителя (стержня):



где - с_экв - эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом·м;

L - длина стержня, м;

d - его диаметр, м;

Т - расстояние от поверхности земли до середины стержня, м.

В случае установки заземляющего устройства в неоднородный грунт (двухслойный), эквивалентное удельное сопротивление грунта находится по формуле:

где - Ш - сезонный климатический коэффициент;

с₁, с₂ - удельное сопротивления верхнего и нижнего слоя грунта соответственно, Ом·м;

Н - толщина верхнего слоя грунта, м;

t - заглубление вертикального заземлителя (глубина траншеи) t = 0.7 м.

Заглубление горизонтального заземлителя можно найти по формуле:

Монтаж и установку заземления необходимо производить таким образом, чтобы заземляющий стержень пронизывал верхний слой грунта полностью и частично нижний. Количество стержней заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находится по формуле:



Rн - нормируемое сопротивление растеканию тока заземляющего устройства, определяется исходя из правил ПТЭЭП (Таблица 3).

Как видно из таблицы нормируемое сопротивления для нашего случая должно быть не больше 30 Ом. Поэтому Rн принимается равным Rн = 30 Ом.

Сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя:

L_г, b - длина и ширина заземлителя; Ш - коэффициент сезонности горизонтального заземлителя;

з_г - коэффициент спроса горизонтальных заземлителей (таблица 4).

Длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей:

- в ряд;

- по контуру.

а - расстояние между заземляющими стержнями.

Определим сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей:

Полное количество вертикальных заземлителей определяется по формуле:

з_в - коэффициент спроса вертикальных заземлителей (таблица 4).

Коэффициент использования показывает как влияют друг на друга токи растекания с одиночных заземлителей при различном расположении последних. При соединении параллельно, токи растекания одиночных заземлителей оказывают взаимное влияние друг на друга, поэтому чем ближе расположены друг к другу заземляющие стержни тем общее сопротивление заземляющего контура больше.

Полученное при расчете число заземлителей округляется до ближайшего большего.

10. Мероприятия по безопасности труда

К самостоятельной работе электромонтером по ремонту и обслуживанию электрооборудования (далее - электромонтером) допускаются лица не моложе 18 лет, имеющие профессиональную подготовку и прошедшие:

- медицинский осмотр;

- вводный инструктаж;

- обучение безопасным методам и приемам труда и проверку знаний Правил устройства электроустановок;

- первичный инструктаж на рабочем месте, повторный, внеплановый и целевой инструктажи.

При ремонте и обслуживании электрооборудования напряжением до 1000 В электромонтер должен иметь группу по электробезопасности не ниже III, а свыше 1000 В - не ниже IV [15].

Электромонтер обязан:

1. Соблюдать нормы, правила и инструкции по охране труда и пожарной безопасности и требования правил внутреннего трудового распорядка.

2. Правильно применять коллективные и индивидуальные средства защиты, бережно относиться к выданным в пользование спецодежде, спецобуви и другим средствам индивидуальной защиты.

3. Немедленно сообщать своему непосредственному руководителю о любом несчастном случае, происшедшем на производстве, о признаках профессионального заболевания, а также о ситуации, которая создает угрозу жизни и здоровью людей.

4. Знать сроки испытания защитных средств и приспособлений, правила эксплуатации, ухода и пользования ими. Не разрешается использовать неисправные и с просроченным сроком проверки защитные средства и приспособления.

5. Выполнять только порученную работу.

6. Соблюдать требования инструкций по эксплуатации оборудования.

7. Знать местонахождение средств оказания доврачебной помощи, первичных средств пожаротушения, главных и запасных выходов, пути эвакуации в случае аварии или пожара.

8. Знать нормы переноски тяжести вручную.

9. Знать номера телефонов медицинского учреждения и пожарной охраны.

10. Содержать рабочее место, в чистоте и порядке.

При заболевании или травмировании как на работе, так и вне ее необходимо сообщить об этом лично или через других лиц своему руководителю или руководителю предприятия.

При несчастном случае следует оказать помощь пострадавшему в соответствии с инструкцией по оказанию доврачебной помощи, вызвать работника медицинской службы. Сохранить до расследования обстановку на рабочем месте такой, какой она была в момент происшествия, если это не угрожает жизни и здоровью окружающих и не приведет к аварии [15].

При обнаружении пожара или загорания необходимо:

- немедленно сообщить в пожарную охрану, своему руководителю или руководителю предприятия;

- обесточить оборудование в зоне пожара или загорания;

- приступить к тушению очага пожара имеющимися средствами пожаротушения.

Находясь на работе, электромонтер обязан соблюдать следующие требования:

- ходить только по установленным проходам, переходным мостикам и площадкам соблюдая при этом безопасность при передвижении;

- не садиться и не облокачиваться на случайные предметы и ограждения;

- не подниматься и не спускаться бегом по лестничным маршам и переходным мостикам;

- не прикасаться к электрическим проводам, кабелям электротехнических установок;

- не находиться в зоне действия грузоподъемных машин;

- не смотреть на дугу электросварки без средств защиты глаз.

Обращать внимание на знаки безопасности, сигналы и выполнять их требования. Запрещающий знак безопасности с поясняющей надписью "Не включать - работают люди!" имеет право снять только тот работник, который его установил. Запрещается включать в работу оборудование если на пульте управления установлен запрещающий знак безопасности с поясняющей надписью "Не включать - работают люди!".

При передвижении по территории необходимо соблюдать следующие требования:

- ходить только по пешеходным дорожкам, тротуарам;

- при выходе из здания убедиться в отсутствии движущегося транспорта.

Для питья следует употреблять воду из сатураторов или специально оборудованных фонтанчиков.

Принимать пищу следует только в специально оборудованных помещениях.

Курить следует только в специально отведенных местах. Запрещается употребление спиртных напитков и появление на работе в нетрезвом состоянии, в состоянии наркотического или токсического опьянения.

Опасными и вредными производственными факторами являются:

- напряжение в электрической сети;

- наличие напряжения на обслуживаемом оборудовании;

- неогражденные острые кромки инструментов;

- вылетающие стружка, опилки, осколки обрабатываемого материала;

- повышенная физическая нагрузка;

- повышенная (пониженная) температура окружающего воздуха;

- возможность падения электромонтера с высоты;

- падение предметов с высоты;

- повышенный уровень шума;

- пыле - и газообразные выделения применяемых в производстве веществ в воздухе рабочей зоны.

Отработавший смену электромонтер может быть задержан для работ по ликвидации аварии по усмотрению лица, руководящего ликвидацией аварии.

Спецодежда и другие средства индивидуальной защиты выдаются согласно Типовым отраслевым нормам.

Работодатель обязан заменить или отремонтировать спецодежду, спецобувь и другие средства индивидуальной защиты, пришедшие в негодность до истечения установленного срока носки по причинам, не зависящим от работника.

Требования безопасности перед началом работы

1. Надеть исправную спецодежду, проверить исправность средств индивидуальной защиты.

2. Проверить наличие ключей от электрощитов, пультов управления, оперативной документации.

3. Проверить исправность инструментов, приспособлений, средств коллективной и индивидуальной защиты.

4. Для переноски инструмента используется специальная сумка или переносный ящик. Переноска инструмента в карманах запрещается.

5. Убедиться в достаточном освещении рабочего места, отсутствии электрического напряжения на ремонтируемом оборудовании.

6. Выполнение работ повышенной опасности производится по наряду-допуску после прохождения целевого инструктажа.

7. Удалить из зоны проведения работ посторонних лиц и освободить рабочее место от посторонних материалов и других предметов, оградить рабочую зону и установить знаки безопасности.

8. При обнаружении неисправности оборудования, инструмента, приспособлений, средств индивидуальной или коллективной защиты, рабочего места как перед началом работы, так и во время работы сообщить руководителю и до устранения неполадок к работе не приступать. Пользоваться неисправными, с истекшим сроком испытания инструментами, приспособлениями, средствами индивидуальной или коллективной защиты запрещается.

9. Для выполнения совместной работы несколькими лицами должен назначаться старший работник, обеспечивающий согласованность действий и соблюдение требований безопасности.

Требования безопасности во время выполнения работы

1. Заметив нарушение требований безопасности другим работником, не оставаться безучастным, а предупредить рабочего об опасности.

2. Не допускать на рабочее место лиц, не связанных с ремонтом, не отвлекаться посторонними разговорами, помнить об опасности поражения электрическим током.

3. При появлении нескольких неисправностей в электрооборудовании устранять неисправности в порядке очередности или по указанию руководителя, если это не влечет опасности поражения персонала электрическим током или порчи оборудования.

4. Перед выполнением ремонта электрооборудования - выполнить все организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ.

5. Разборку и сборку электрооборудования производить на верстаках, стеллажах, подставках, специальных рабочих столах или стендах, обеспечивающих их устойчивое положение.

6. Гаечные ключи применять по размеру гаек или болтов, не применять прокладки между ключом и гайкой, не наращивать ключи трубами и другими предметами.

7. Выпрессовку и запрессовку деталей производить с помощью специальных съемников, прессов и других приспособлений, обеспечивающих безопасность при выполнении этой работы.

8. Обрабатываемую деталь надежно закреплять в тисках или другом приспособлении. При рубке, чеканке и других работах, при которых возможно отлетание частиц материала, пользоваться очками или маской.

9. Сварку и пайку производить в защитных очках, с включенной вентиляцией.

10. Перед испытанием электрооборудования после ремонта оно должно быть надежно закреплено, заземлено (занулено), а вращающиеся и движущиеся части закрыты ограждениями.

11. Производить обходы и осмотр электрооборудования по утвержденному маршруту, обращая внимание на правильность режимов работы, состояние и исправность средств автоматики. Шкафы, пульты управления должны быть надежно закрыты. Результаты осмотров фиксируются в оперативном журнале.

12. При ремонте и техническом обслуживании электрооборудования, находящегося под напряжением, следует пользоваться средствами защиты (инструментом с изолированными ручками, диэлектрическими перчатками, указателем напряжения), которые должны быть исправны и испытаны в электротехнической лаборатории. На защитных средствах должен быть порядковый номер и дата его испытания. Инструмент переносить в закрытой сумке или ящике. Работа по ремонту и техническому обслуживанию электрооборудования, находящегося под напряжением, должна производиться двумя работниками, имеющими группу по электробезопасности не ниже III.

13. Перед пуском временно отключенного оборудования осмотреть и убедиться в готовности к приему напряжения и предупредить работающий персонал о предстоящем включении.

14. Во время работы постоянно поддерживать порядок на рабочем месте, не допускать его захламленности и не загромождать посторонними предметами.

15. При замене плавких предохранителей под напряжением необходимо:

- отключить нагрузку;

- надеть защитные очки и диэлектрические перчатки, встать на диэлектрический коврик;

- пассатижами или специальным съемником снять предохранители.

16. Применение плавких некалиброванных вставок не допускается.

Вставки должны строго соответствовать типу предохранителя, на котором указан номинальный ток вставки.

17. При ремонте электроосветительной аппаратуры участок, на котором ведется работа, должен быть обесточен. При замене ламп накаливания, люминесцентных или ртутных низкого и высокого давления пользоваться защитными очками.

18. Работы в действующих электроустановках производить по наряду-допуску или распоряжению.

19. Отключение и включение электрооборудования производится по заявке согласно списку лиц, имеющих право давать заявки на отключение и подключение электрооборудования.

20. При работе с применением этилового спирта для чистки рабочих поверхностей следует помнить, что этиловый спирт - ЯД!

21. Хранить спирт необходимо в несгораемой посуде с плотно закрывающейся крышкой. Оставлять в открытой посуде после окончания работ или на ночь любое количество спирта запрещено, оставшийся спирт сдается на хранение руководителю работ.

22. При чистке рабочих поверхностей с применением бензина следует надеть дополнительно резиновые перчатки и помнить, что бензин взрывопожароопасен и токсичен.

23. Работы проводятся на рабочем месте, оборудованном принудительной вытяжной вентиляцией и поддоном. Во время работы не допускать разлива бензина и его попадания на кожу. При работе разрешается применять не более 0,5 л бензина.

24. По окончании работы с бензином необходимо: оставшийся бензин слить в металлическую емкость с герметично закрывающейся пробкой и сдать на склад; протереть насухо поддон и инструмент; вымыть руки и лицо теплой водой с мылом.

Требования безопасности по окончании работы

1. Отключить (отсоединить) электрооборудование, электроинструмент и грузоподъемные машины от сети.

2. Убрать инструменты, приспособления, средства защиты в отведенное для этого место.

3. Привести в порядок мастерскую, рабочее место. Инструмент и защитные средства убрать в шкаф для хранения. Снять предупредительные плакаты и ограждения. Мусор, обрывки проводов, бронешлангов и т.п. убрать в контейнеры для мусора.

4. Привести в порядок спецодежду, очистить от пыли и грязи, принять душ.

5. Обо всех замечаниях, дефектах, выявленных в течение рабочего дня, сообщить своему руководителю или руководителю предприятия.

11.5 Требования безопасности в аварийных ситуациях

1. При аварии или возникновении аварийной ситуации принять меры, предупреждающие и устраняющие опасность.

2. Электромонтер должен помнить, что при внезапном отключении напряжения оно может быть подано вновь без предупреждения. При поражении электрическим током необходимо немедленно освободить пострадавшего от действия тока, соблюдая требования электробезопасности, оказать доврачебную помощь и вызвать работника медицинской службы, поставить в известность руководство РЭС

3. При возникновении пожара сообщить в пожарную охрану по телефону 101, руководителю работ и приступить к тушению.

4. Во всех случаях при проведении аварийных работ следует выполнять все организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ.

Защитные меры безопасности

Для обеспечения охраны труда и техники безопасности проектами реконструкции распределительных сетей 10 кВ предусмотрено:

- использование технически совершенного оборудования;

- размещение оборудования, обеспечивающего его свободное обслуживание;

- выполнение заземляющих устройств элементов электроустановок с нормированной ПУЭ величиной сопротивления и конструкций [2];

- применение типовых конструкций опор линий электропередачи и трансформаторных подстанций;

- использование при выполнении строительно-монтажных работ машин и механизмов, в конструкции которых заложены принципы охраны труда;

- высокая степень механизации строительно-монтажных работ;

- выполнение строительно-монтажных работ в соответствии с типовыми технологическими картами.

Заключение

Курсовой проект выполнен согласно нормам, относящимся к проектированию и реконструкции электрических сетей, соответственно можно считать, что реконструируемая сеть будет достаточно надежной и экономичной.

Целью курсового проекта был расчет электрической сети подстанции. Для решения поставленной задачи производились следующие мероприятия: определение расчетных электрических нагрузок, выбор конструктивного исполнение линий и трансформаторных подстанций, электрические расчеты нормальных и послеаварийных режимов выбранных вариантов.

Список использованной литературы

1. Будзко И.А. Электроснабжение сельского хозяйства. -М., Агропромиздат, 1990. -496с.: ил.

2. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. Учебное пособие для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1987. -368с.: ил.

3. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети. /Под ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновксого. -М.: Энергия, 1981.

4. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и в системах электроснабжения: учебное пособие для вузов. -2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1985. -391с.:ил.

5. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. -3-е изд.. перераб. и доп. -Л.: Энергоатомиздат, 1985. -296с.:ил.

6. Курсовое и дипломное проектирование по электроснабжению сельского хозяйства. /Под ред. В.Ю. Гессен, Ф.М. Ихтейман, С.Ф. Симоновский, Г.Н. Катович, -М.: Колос, 1981. -208с.:ил.

7. Каганов И.П. курсовое и дипломное проектирование. -3-е изд. перераб. и доп. -М.: Агропромиздат, 1990. -391с.: ил.

8. Левин М.С., Мурадян А.Б., Серых Н.Н. Качество электроэнергии в сетях сельских районов. -М.: Колос, 1975. -324с.

Размещено на Allbest.ru