Содержание

Задание

Аннотация

Введение

1. Основная часть
   • Баланс мощности
     • Баланс активной мощности
     • Баланс реактивной мощности
   • Выбор конфигурации, номинального напряжения, мощности трансформаторов, схем электрических соединений, и параметров основного электрооборудования
     • Формирование вариантов схем сети
     • Выбор номинального напряжения
     • Выбор трансформаторов
     • Технико-экономическое сравнение вариантов
       • Расчет приближенного потокораспределения, выбор сечений линий и их проверка
       • Расчет приведенных затрат и выбор наиболее экономичного варианта
     • Расчет основного режима сети и регулирование напряжения на ЭВМ
     • Расчет технико-экономических показателей спроектированной сети
     • Разработка электрической части подстанции
       • Расчет токов короткого замыкания
       • Выбор Электрических аппаратов и токоведущих частей
         • Расчет выключателей на стороне 110 кВ
         • Выбор разъединителей
         • Выбор трансформаторов тока
         • Выбор трансформатора напряжения 110 кВ
         • Выбор токопроводов на стороне среднего напряжения
       • Релейная защита
       • Оптимизация режимов работы сети и электроустановок

2. Специальный вопрос
   • Структура потерь электроэнергии и виды расчетов
   • Методы расчета потерь электроэнергии
   • Программа расчета потерь электроэнергии в распределительных сетях
   • Каталожные данные по линиям
   • Каталожные данные по трансформаторам
3. Организационно-экономический раздел
   • Расчет себестоимости передачи и полной себестоимости энергии
   • Определение хозрасчетного экономического эффекта (ХРЭЭ)
   • Определение экономического эффекта от внедрения разработанного продукта
4. Безопасность и жизнедеятельность
   • Защита от прямого попадания молнии
   • Расчет заземления
   • Санитарные нормы и правила при работе с ПЭВМ
   • Охрана окружающей среды

Заключение

Список использованных источников

Приложение 1

Список использованных источников

1. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/В.В. Ершевич, А.Н. Зейлигер, Г.А. Илларионов и др.; Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат,1985.-352 с.
2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 592 с.: ил.
3. Рожкова Козулина    Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. пособие для техникумов. – М: Энергоатомиздат, 19
4. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочный материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М: Энергоатомиздат, 1989. –608 с.: ил.
5. Охрана труда в электроустановках: Учебник для вузов /под ред. Б.А. Князевского. – 3-е изд., перераб. И доп. – М: Энергоатомиздат, 1983. – 336 с., ил.
6. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М: Энергоатомиздат, 1986. – 640 с.;ил.
7. Блок В.М. Электрические сети и системы: Учеб. пособие для электроэнергет. спец. вузов. – М.: Высш. Шк.,1986. – 430 с.: ил.
8. Правила устройств электроустановок/Минэнерго СССР. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.: ил.
9. Техника высоких напржений. Учебник для студентов электротехнических и электроэнергетических специальностей вузов. Под общей ред. Д.В. Разевига. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.,Энергия, 1976.

• Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб. для вузов по спец. «Электроснабжение». – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Шк., 1991. – 496 с.:ил
• Чернобров Н.В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд.5-е,перераб. и доп.М.,«Энергия»,1974
• Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 176 с.:ил
• Потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем/В.Э. Воротницкий, Ю.С. Железко, В.Н. Казанценв и др.: Под ред. В.Н. Казанцева. М.: Энергоатомиздат, 1983

4.4. Экология. Охрана окружающей среды.

Все стороны деятельности человечества, и в том числе природоохранная деятельность, неразрывно связаны с производством и потреблением энергии, прежде всего электрической. Однако резкий рост темпов развития энергетики, без которого пока что немыслим научно-технический прогресс, ставит две важнейшие проблемы, от успешного решения которых во многом зависит будущее человечества.

Во-первых, это проблема обеспеченности энергетическими ресурсами, во-вторых, проблема влияния энергетики на состояние окружающей среды.

Энергетика является одной из самых загрязняющих отраслей народного хозяйства. При неразумном подходе происходит нарушение нормального функционирования всех компонентов биосферы (воздуха, почвы, воды, животного и растительного мира), а в исключительных случаях, подобных Чернобылю, под угрозой оказывается и сама жизнь. Поэтому главным должен стать подход с экологических позиций, учитывающий интересы не только настоящего, но и будущего.

Воздействия  современных предприятий, в частности энергетических на природную среду, как правило, носит комплексный характер, поскольку в технологических процессах современных производств находят применение физико-механические, физико-химические и химико-биологические процессы. Выявление и определение их качественных и количественных характеристик позволяет характеризовать  функционирование природно-промышленных систем и по экологическим показателям, воздействующим на природную среду. Воздействия могут протекать в открытой  и скрытой формах. Так. для открытых форм воздействий характерны выбросы  (в  атмосферу), сбросы (в гидросферу и литосферу) а для закрытых – поля электромагнитных и ионизирующих излучений, микроконцентрации вредных веществ, как то бенз(а)пирен, диоксины и др., находящиеся в выбросах производств в окружающую среду.

Воздействия производства на природную среду проявляются в природных компонентах в виде нарушений или загрязнения. Особо следует подчеркнуть тот факт, что человек в процессе техногенеза сам оказался объектом, который в первую очередь испытывает на себе последствия антропогенной негативной деятельности, проявляющейся в нарушениях и загрязнениях природной среды.

Определить воздействия объектов энергетики на природную среду и нооценозы можно по выбросам вредных веществ в атмосферу, сбросам в гидросферу, загрязнению и нарушениям в литосфере, а также шумовому, электромагнитному и ионизирующему излучению и др. показателям. При этом необходимы точные сведения по каждому источнику выработки энергии, например, по количеству отработавшего топлива атомных  электростанций, о технологиях   захоронения радиоактивных отходов и их контроле, о количествах токсичных тяжелых металлов, выбрасываемых в атмосферу   при сжигании многих видов угля и мазута, оксидах серы и азота, диоксинах, бенз(а)пирене, токсичных показателях продукции безотходных производств и др. Говоря об альтернативных источниках энергии, необходимо четко анализировать и альтернативные виды отходов и их токсичность, а также ущербы, наносимые ими природной среде, обществу и средствам труда.

Взаимодействие энергетического предприятия с окружающей средой происходит на всех стадиях добычи и использования топлива, преобразования и передачи энергии.

Одним из факторов воздействия угольных ТЭС на окружающую среду являются выбросы систем складирования топлива, его транспортировки, пылеприготовления и золоудаления. При транспортировке и складировании возможно не только пылевое загрязнение, но и выделение продуктов окисления топлива. По-разному (в зависимости от принятой системы золошлакоудаления) воздействует на окружающую среду удаление шлака и золы.

Распространение перечисленных выбросов в атмосферу зависит от рельефа местности, скорости ветра, перегрева их по отношению к температуре окружающей среды, высоты облачности, фазового состояния осадков и их интенсивности. Так, крупные градирни в системе охлаждения конденсаторов ТЭС существенно увлажняют микроклимат в районе станции, способствуют образованию низкой облачности, туманов, снижению солнечной освещенности, вызывают моросящие дожди, а в зимнее время – иней и гололед. Взаимодействие выбросов с туманом приводит к образованию устойчивого сильно загрязненного мелкодисперсного облака – смога, наиболее плотного у поверхности земли. Одним из видов воздействия ТЭС на атмосферу является все возрастающее потребление воздуха, необходимое для сжигания топлива.

Основными факторами воздействия ТЭС на гидросферу являются выбросы теплоты, следствиями которых могут быть: постоянное локальное повышение температуры в водоеме; временное повышение температуры; изменение условий ледостава, зимнего гидрологического режима; изменение условий паводков; изменение распределения осадков, испарений, туманов. Наряду с нарушением климата тепловые выбросы приводят к зарастанию водоемов водорослями, нарушению кислородного баланса, что создает угрозу для жизни обитателей рек и озер.

Основными факторами воздействия ТЭС на литосферу являются осаждение на ее поверхности твердых частиц и жидких растворов продуктов выбросов в атмосферу, потребление ресурсов литосферы в том числе вырубка лесов, добыча топлива, изъятие из сельскохозяйственного оборота пахотных земель и лугов под строительство ТЭС и для устройства золоотвалов. Следствием этих преобразований является изменение ландшафта.

Гидроэлектростанции (ГЭС) также оказывают существенное влияние на природную среду, которое проявляется как в период строительства, так и при эксплуатации. Сооружение водохранилищ перед плотиной ГЭС приводит к затоплению значительной прилегающей территории (лесных и сельскохозяйственных земель, жилых поселков, месторождений полезных ископаемых) и влияет на рельеф побережья в районе сооружения ГЭС, особенно при ее строительстве на равнинных реках. Изменение гидрологического режима и затопление территорий вызывает изменения гидрохимического и гидробиологического режимов водных масс. При интенсивном испарении влаги с поверхности водохранилищ возможны локальные изменения климата: повышение влажности воздуха, образование туманов, усиление ветров и т. п.

Специфичны изменения термического режима водных масс водохранилищ и воды, поступающей в нижний бьеф. Так, при глубинном заборе воды в нижний бьеф будет поступать холодная вода, Которая может угнетать там теплолюбивые растения и микроорганизмы, служащие питательной средой для подводного животного мира, что может привести к изменению видового состава ихтиофауны.

Сооружение ГЭС существенно влияет на ледовый режим водных масс: на сроки ледостава, толщину ледяного покрова и т. п.

При сооружении крупных водохранилищ ГЭС создаются условия для развития сейсмической активности, что обусловлено возникновением дополнительной нагрузки на земную кору и интенсификацией тектонических процессов.

Основной особенностью атомной станции является наличие ядерного реактора, в котором обеспечиваются поддержание регулируемой цепной реакции деления ядер атомов урана, тория и плутония и преобразование энергии, освобождающейся при этой реакции, в теплоту.

При нормальной эксплуатации АЭС дают значительно меньше вредных выбросов в атмосферу, чем ТЭС, работающие на органическом топливе. Так, работа АЭС не влияет на содержание кислорода и углекислого газа в атмосфере, не меняет ее химического состояния. Основными факторами загрязнения окружающей среды здесь выступают радиационные показатели. Радиоактивность контура ядерного реактора обусловлена активацией продуктов коррозии и проникновением продуктов деления в теплоноситель, а также наличием трития. Наведенной активности подвергаются практически все вещества, взаимодействующие с радиоактивными излучениями. Прямой выход радиоактивных отходов ядерных реакций в окружающую среду предотвращается многоступенчатой системой радиационной защиты.

Воздействие воздушных линий электропередач (ВЛ) на окружающую среду связано с отчуждением земли, сокращением сельскохозяйственных, лесных и охотничьих угодий (табл. 4.1). ВЛ нарушают целостность полей и кормовых угодий, способствуют росту сорняков, создают помехи для обработки полей с воздуха, применения агротехники, орошения. Особенно большой ущерб наносится лесным угодьям, поскольку просеки под трассами линий полностью выводятся из хозяйственного оборота, увеличивается лесоповал (вдоль трасс линий). Периодические (1 раз в 5 лет) расчистки трасс линий механическим путем и с помощью гербицидов выводят из процесса воспроизводства кислорода в атмосферу Земли тысячи гектаров лесных угодий.

Таблица 4.1

Характеристика воздушных линий электропередач

^* При условии, что половина трассы ВЛ проходит в лесном массиве.

Электрические поля под линиями вызывают накопление зарядов и повышение потенциала по отношению к земле на изолированных от земли телах, в том числе на теле человека, в обуви, на теле копытных животных, на корпусах механизмов на резиновом ходу. Повышенный потенциал на теле человека и животных приводит к возникновению разрядов с тела на траву или ветви кустарников. Из-за малости токов такие разряды не опасны для организмов, однако они вызывают неприятные ощущения и могут стать причинами травмы вторичного характера вследствие потери внимания, нескоординированных, непроизвольных движений, испуга и т. п.

Система мер по снижению ущерба от ВЛ состоит из двух групп мероприятий.

1. Совершенствование конструкций воздушных линий электропередач с целью уменьшения площади, отчуждаемой под трассы линий, увеличения их пропускной способности и ограничения напряженности электрического поля под проводами линий.

Для реализации этих задач могут быть использованы следующие технические решения: уменьшение межфазных расстояний за счет проведения мероприятий по снижению расчетной кратности перенапряжения; применение тросов биозащиты; переход от традиционных к компактным линиям электропередач повышенной пропускной способности и сниженного экологического влияния; применение комбинированных электропередач, выполненных как многоцепнные электропередачи по типу «цепь под цепью» при условии сдвига векторов напряжения верхней и нижней цепей относительно друг друга; использование растительных массивов для обеспечения экологической безопасности линий.

2. Рациональное использование трасс линий электропередач: рекультивация и окультуривание земель, отведенных под трассу, с целью вовлечения их в сельскохозяйственный оборот, передача пользователям под покосы, для разведения овощных культур, под парниковое хозяйство; передача земель пользователям для созданий плантаций новогодних елок, выращивания технических и плодово-ягодных культур, а также кустарников, ветки которых систематически подрезаются и используются как корм для скота; передача земли для строительства ферм по разведению кур, уток, кроликов, нутрий и т. п.; передача земли под садовое строительство с соблюдением правил по сооружению жилых построек вблизи трасс ВЛ.

Акустический шум, влияющий на экологическую обстановку на трассе воздушных линий электропередач сверхвысокого напряжения (ВЛ СВН), является проявлением звукового эффекта интенсивной короны, особенно при дожде.

Вредное воздействие магнитного поля проявляется только при его допустимой напряженности при нахождении в 1,0-1,5 м от проводов фазы линий, т. е. опасно только при работах под напряжением.

Для персонала линий и подстанций СВН приняты следующие нормативы:

Допустимая напряженность           5    10    15    20    25

электрического поля, кВ/м

Допустимая продолжительность       Нет  180    90    10    5

пребывания персонала, мин./сут.

Выполнение этих условий для ВЛ СВН с применением указанных выше средств защиты обеспечивает самовосстановление физиологического состояния организма в течение суток без остаточных реакций и функциональных или патологических изменений. На подстанциях СВН обеспечение допустимых напряженностей электрического поля достигается применением мер по экранированию рабочих мест.

Для персонала посторонних организаций и местного населения установлены следующие нормативы: 20 кВ/м для труднодоступной местности; 15 кВ/М для ненаселенной местности. Кроме того, нормируется допустимая напряженность на границах жилых застроек – 0,5 кВ/м, что допускает пребывание человека в электрическом поле по 24 часа в сутки.

Кроме указанных экологических воздействий, ВЛ являются также источником возникновения радиопомех и помех в высоковольтных каналах связи ВЛ. На их уровень влияют конструктивные параметры проводов, погодные условия и состояние поверхности проводов.

Особое место в экологии занимают экспертные оценки, в основу которых положены теоретические исследования и конкретная экспериментальная информация о состоянии различных компонентов в сообществах нообиогеоценозов, получения как лабораторными, так и натурными исследованиями.

Основной целью экспертных оценок, называемых чаще всего инженерно-экологической экспертизой, является всесторонняя оценка воздействия предприятия на природную среду, как на стадии утверждения проекта, функционирования предприятия, так и при его расширении, составление заключения и выработка решения для утверждения или отклонения проекта, дальнейшего функционирования предприятия, ограничения масштабов выпускаемой продукции или ликвидации; принуждение к установке или применению новых природоохранных мероприятий, модернизации существующих.

Инженерно-экологическая экспертиза выявляет вероятные экологические последствия строительства, функционирования и расширения предприятия в сравнении с желательным и допустимым состоянием природной и окружающей человека среды. Предприятие не должно сверхнормативно воздействовать на природную и окружающую человека среду, не должно препятствовать собственной работе и функционированию близлежащих предприятий, нарушал через окружающую их природную среду ход технологических процессов, наносить ущерб здоровью населения.

Инженерно-экологическая экспертиза включает оценку долговременного воздействия предприятия на природные ресурсы, природные Условия, факторы дальнейшего развития народного хозяйства и условия жизни людей обычно локального участка местности.

Проекты локального уровня (строительство отдельных небольших предприятий, электростанций, осушение болот, распашка земель и т.п.) подлежат отраслевой или территориальной экспертизе лишь в части разделов “Охрана природы”. Целью этой экспертизы является оценка полноты представленного материала, правильности и точности выполненных обоснований и расчетов, убедительности принятых решений.

Введение

В условиях необходимости обеспечения роста объемов производств и как в промышленных так и сельскохозяйст­венных сферах экономики страны, возникает ряд задач, непосредственно связанных с энергоснабжением потребите­лей. Одной из таких задач является качественное и бес­перебойное снабжение электроэнергией. Ее решением может послужить проектирование новых линий электропередач и понижающих подстанций у потребителей.

В условиях бурного развития электроники и новейших технологий (требующих если не непосредственного исполь­зования электроэнергии, то использования ее для систем контроля и управления технологическими процессами, средств обработки информации, развития систем телеком­муникаций). Неизбежен рост потребления электроэнергии, не только имеющимися в настоящее время крупными промыш­ленными центрами и предприятиями практически любых от­раслей, но прогнозируемыми и организующимися мелкими фирмами, организациями, а так же бытовыми потребите­лями.

Исходя из вышесказанного, актуальной остается про­блема проектирования схем электроснабжения небольших районов и потребителей с относительно малыми нагруз­ками.

Большое значение приобретает внедрение в энерге­тику ЭВМ, что позволит намного ускорить процессы расче­тов, которые отличаются сложностью и требуют большой точности и быстроты. Решить данные проблемы можно с по­мощью внедрения современного программного обеспечения.

Задание

Дипломный проект на тему:

« Электроснабжение системы со специальным вопросом разработки программы расчета потерь в распределительных сетях »

Спроектировать электрическую сеть для электроснабжения пунктов 1-7.

Масштаб 1 клетка = 5 км.

Данные о потребителях

Суммарная нагрузка  88,8   51

№- номер подстанции

узел – нумерация узла по схеме СтПЭС;

Рн – активная нагрузка, МВт

Qн – реактивная нагрузка, МВАр;

Cosφ – коэффициент мощности нагрузки;

1 и 2 кат – состав потребителей первой и второй категории в (%);

3 кат – состав потребителей третей категории в (%).

Продолжительность использования наибольшей нагрузки Т_нб = 5000 час.

Стоимость 1 кВт∙час потерянной электроэнергии = 31 коп.

Средний номинальный коэффициент мощности генераторов системы, в которую входит проектируемый район – 0.95.

Район по гололеду IV, Северный Кавказ.

При проектировании необходимо выполнить следующие разделы:

1. Баланс мощности. Баланс активной и реактивной мощностей. Расстановка компенсирующих устройств.
2. Выбор конфигурации, номинального напяжения, мощности трансформаторов, параметров основного электрооборудования сети, Формирование вариантов схем и определение номинального напряжения сети. Предварительный отбор схем по натуральным показателям (протяженности трасс, линий, кол-ву ячеек выключателей и др. ). Технико-экономическое сравнение вариантов. Расчет приближенного потокараспределения, выбор сечений линий и их проверка по нагреву и потерям напряжения. Расчет приведенных затрат и выбор наиболее экономичного варианта без учета ущерба.
3. Расчет основных режимов сети и регулирование напряжения (на ЭВМ).
4. Расчет технико-экономических показателей спроектированной сети.
5. Разработка проекта электрической части подстанции.
6. Релейная зашита.
7. Повышение надежности и экономичности работы участков электрической сети и электроустановок. Оптимизация режимов сети и электроустановок.

1.6. Релейная защита

Системы электроснабжения — это сложный производственный комплекс, все элементы которого участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера — коротких замыканий в электрических установках. Поэтому надежное и экономичное функционирование систем электроснабжения возможно только при широкой их автоматизации. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, состоящий из устройств автоматического управления и устройств автоматического регулирования.

Среди устройств автоматического управления первостепенное значение имеют устройства релейной защиты, действующие при повреждении электрических установок. Релейная защита нашла применение в системах электроснабжения раньше других устройств автоматического управления. Наиболее опасные и частые повреждения—короткие замыкания между фазами электрической установки и короткие замыкания фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями. Возможны и более сложные повреждения, сопровождающиеся короткими замыканиями и обрывом фаз. В электрических машинах и трансформаторах наряду с указанными повреждениями возникают замыкания между витками одной фазы. Вследствие короткого замыкания нарушается нормальная работа системы электроснабжения с возможным выходом синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей из синхронизма и нарушением режима работы потребителей. Опасность представляет также термическое и динамическое действие тока к.з. как непосредственно в месте повреждения, так и при прохождении его по неповрежденному оборудованию.

Для предотвращения развития аварии и уменьшения размеров повреждения при к.з. необходимо быстро выявить и отключить поврежденный элемент системы электроснабжения. В ряде случаев повреждение должно быть ликвидировано в течение долей секунды. Очевидно, что человек не в состоянии справиться с такой задачей. Определяют поврежденный элемент и воздействуют на отключение соответствующих выключателей устройства релейной защиты с действием на отключение. Основным элементом релейной защиты является специальный аппарат—реле. В некоторых случаях выключатель и защита совмещаются в одном устройстве защиты и коммутации, например в виде плавкого  предохранителя.

Иногда в эксплуатации возникают ненормальные режимы, вы­званные перегрузкой оборудования или внешними короткими замыканиями, возникающими в других элементах. При этом по неповрежденному оборудованию проходят значительные токи (сверхтоки), которые приводят к преждевременному старению изоляции, износу оборудования. Сверхтоки, вызванные внешними короткими замыканиями, устраняются после отключения поврежденного элемента собственной защитой. От сверхтоков перегрузки на соответствующем оборудовании должна предусматриваться защита, действующая на сигнал. При этом оперативный персонал принимает меры к разгрузке оборудования или к его отключению. При отсутствии постоянного дежурного персонала защита должна действовать на автоматическую разгрузку или отключение.

Устройства релейной защиты должны выполнять определеннные  функции. Такими функциями являются срабатывание при повреждении защищаемого элемента системы электроснабжения (внутренние повреждения) и несрабатывание при коротких замыканиях за пределами этого элемента (внешние к.з.), а также в нормальных режимах. Иногда допускается срабатывание защиты и при внешних к.з. На каждом элементе системы электроснабжения обычно устанавливают основную и резервную защиты. Основная защита предназначена для действия при к.з. в пределах всего защищаемого элемента с временем, меньшим, чем у других защит, а резервная защита работает вместо основной в случае ее отказа или вывода из работы. Такое резервирование называется ближним. К резервной защите обычно предъявляется требование срабатывать и при повреждениях на смежных элементах в случае отказа их собственных защит или выключателей. При этом резервная защита выполняет дальнее резервирование. В условиях эксплуатации в силу ряда причин защита может не справиться с заданными функциями: не сработать при повреждении в пределах защищаемого элемента (отказ срабатывания); сработать при внешних к.з. (излишнее срабатывание) и при отсутствии повреждений в системе электроснабжения (ложное срабатывание). Все эти неправильные действия называются отказом функционирования защиты. С целью ограничения отказов функционирования защите придаются определенные свойства. Основные из них селективность, устойчивость функционирования, надежность функционирования.

Под селективностью понимают высшее свойство релейной защиты, действующей на отключение, определять поврежденный элемент и отключать только его. Для релейной защиты, действующей на сигнал, селективность-это способность однозначно указывать место возникновения ненормального режима и конкретно элемент системы электроснабжения, требующий вмешательства персонала. На каждом элементе системы электроснабжения (генератор, трансформатор, линия и др.) устанавливается один или несколько комплектов релейной защиты, которые должны отключать защищаемый элемент при повреждениях в нем или подавать сигнал о ненормальном режиме защищаемого элемента. Если по принципу своего действия защита срабатывает только при к.з. на защищаемом элементе, то ее относят к защитам, обладающим абсолютной селективностью. Защиты, которые могут срабатывать как резервные при повреждении на  смежном элементе, если это повреждение не отключается, называются относительно селективными.

При коротких замыканиях на защищаемом элементе устойчивость функционирования характеризуется чувствительностью. Под чувствительностью релейной защиты понимается ее способность реагировать на возможные повреждения в минимальных режимах работы системы электроснабжения, когда изменение воздействующей величины минимально.

Чувствительность защиты оценивают коэффициентом чувствительности. Он регламентирует отношение между значением воздействующей величины при металлическом коротком замыкании в защищаемой зоне и установленным на защите значением параметра ее срабатывания. Правилами устройств электроустановок (ПУЭ) определены необходимые минимальные коэффициенты чувствительности для различных защит и защищаемых элементов.

Надежность функционирования. В устройствах релейной защиты и автоматики сигналы в процессе преобразования и передачи могут искажаться и ослабляться из-за помех и неисправностей отдельных функциональных элементов, что приводит к отказам функционирования, поэтому устройства защиты и автоматики должны выполняться с определенной степенью надежности. Под надежностью систем энергетики понимают свойство объекта выполнять задание функции в заданном объеме при определенных условиях эксплуатации. Это определение можно распространить и на устройства релейной защиты и автоматики, учитывая специфику их функционирования. Очевидно, что для обеспечения требуемой надежности устройства релейной защиты и автоматики должны выполняться с применением высококачественных и надежно работающих реле и других элементов. Их монтаж должен быть надежным, т. е. таким, при котором исключаются обрыв проводов, замыкание между ними, срабатывание реле от механических воздействий и других помех.

Основные принципы действия релейной защиты

Так как при коротких замыканиях в системе электроснабжения обычно возрастает ток и снижается напряжение, входными сигналами измерительной части устройств релейной защиты являются воздействующие величины, сформированные с использованием токов и напряжений защищаемых элементов. Характер воздействующей величины в той или иной мере определяет принцип действия защиты. По способу обеспечения селективности при внешних к.з. защиты, как указывалось выше, относят к двум группам: защиты с относительной селективностью и защиты с абсолютной селективностью. Рассмотрим принципы их выполнения.

Защиты с относительной селективностью. В эту группу входят токовые, токовые направленные и дистанционные защиты. Очевидно, сюда можно отнести и защиты напряжения. Общим для всех этих защит является то, что время срабатывания защиты зависит от расстояния между местом ее включения и точкой к.з. С увеличением расстояния увеличивается и время срабатывания. Это, а также соответствующий выбор параметров срабатывания измерительных органов обеспечивают селективное действие защиты при внешних к. з. Для обеспечения селективности направленных защит необходимо дополнительно контролировать направление мощности короткого замыкания. Время срабатывания защиты принято называть выдержкой времени. Распространение получили защиты со ступенчатыми, непрерывно зависимыми и комбинированными  характеристиками выдержек времени.

Токовые защиты. Токовыми называются защиты, для которых воздействующей величиной является ток, проходящий в месте их включения. Первыми токовыми защитами, и вообще первыми защитами, были плавкие предохранители. В системах электроснабжения, особенно в сетях напряжением до 1 кВ, они и сейчас широко применяются наряду с устройствами токовой релейной защиты, измерительными органами которой выступают измерительные реле тока. Они включаются на полные токи фаз и на их симметричные составляющие. Параметрами защиты, требующими определения, являются ток срабатывания, выдержка времени и коэффициент чувствительности. Под током срабатывания защиты I_с.з понимают минимальный ток в фазах защищаемого элемента (первичный ток), при котором защита срабатывает, т. е. на ее выходе появляется воздействие на отключение выключателя. Ток, проходящий при этом в реле (измерительном органе тока), называется током срабатывания реле I_с.р. Параметром защиты является так же ток возврата I_в.з. Это максимальный ток в фазах защищаемого элемента, при котором защита возвращается в исходное состояние после действия. Ток в измерительном органе (реле тока), соответствующий току возврата защиты, называется током возврата реле I_в.р.

Токовые направленные защиты, как и токовые, обычно выполняются трехступенчатыми. Однако поведение защит, при к.з. определяется не только значением тока повреждения, но и направлением мощности короткого замыкания в месте их включения. Контроль направления мощности к.з. становится необходим, если защищаемый элемент имеет двустороннее питание.

Дистанционные защиты. При к.з. в связи с увеличением тока I и уменьшения напряжения U в защищаемом элементе отношение U/I в месте включения защиты оказывается меньше этого отношения в нормальном режиме. Оно уменьшается по мере приближения точки к.з. к источнику питания. Поэтому защиту от к.з можно выполнить реагирующей на изменение указанного отношения, которое, называется ее характеристической величиной. Такая защита называется дистанционной: при выполнении определенных условий отношение подведенных к реле напряжения и тока пропорционально расстоянию (дистанции) от места включения защиты до точки к.з. соответствующие измерительные реле называются минимальными реле сопротивления. Иногда в схему защиты вводят пусковой орган, например реле тока. Дистанционные защиты выполняют ненаправленными и направленными со ступенчатыми, непрерывно зависимыми и комбинированными характеристиками выдержек времени.

Защиты напряжения. Для них воздействующей величиной является напряжение цепи в месте включения защиты, поэтому в качестве измерительного органа защиты используют реле напряжения, которые срабатывают, если напряжение в месте включения защиты достигает заданного значения. В системах электроснабжения наиболее распространена минимальная защита напряжения. Она обычно содержит две ступени.

Защиты с абсолютной селективностью основаны на сравнении однородных электрических величин по концам защищаемого участка или в соответствующих ветвях параллельно соединенных  элементов электрической установки, или же в нескольких элементах, присоединенных к общим шинам.

При выполнении защит с абсолютной селективностью сравнивать электрические величины можно или непосредственно, или косвенно. В первом случае защиты называются дифференциальными токовыми либо дифференциальными направленными, если сравниваются знаки мощностей. В свою очередь, дифференциальные токовые защиты бывают продольными и поперечными. Продольные дифференциальные токовые защиты осуществляют сравнение токов по концам защищаемого элемента, а поперечные дифференциальные токовые — в параллельных цепях электроустановки. Применяются также поперечные дифференциальные токовые направленные защиты, сравнивающие значения и знаки мощностей в параллельных цепях. При косвенном сравнении электрических величин защиты с абсолютной селективностью выполняют на основе защит с относительной селективностью, например токовых направленных. При наличии канала связи можно обеспечить обмен информацией между защитами. Каждая из защит, например, может передавать при срабатывании разрешающий сигнал на срабатывание другой защите. При отсутствии такого сигнала защита срабатывать не должна, хотя мощность к.з. у места ее включения имеет направление от шин в линию. По каналу связи можно организовать также обмен блокирующими сигналами, препятствующими срабатыванию защит при внешних к.з. Аналогично можно согласовывать действие ненаправленных защит.

1.6. Релейная защита

Системы электроснабжения — это сложный производственный комплекс, все элементы которого участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера — коротких замыканий в электрических установках. Поэтому надежное и экономичное функционирование систем электроснабжения возможно только при широкой их автоматизации. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, состоящий из устройств автоматического управления и устройств автоматического регулирования.

Среди устройств автоматического управления первостепенное значение имеют устройства релейной защиты, действующие при повреждении электрических установок. Релейная защита нашла применение в системах электроснабжения раньше других устройств автоматического управления. Наиболее опасные и частые повреждения—короткие замыкания между фазами электрической установки и короткие замыкания фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями. Возможны и более сложные повреждения, сопровождающиеся короткими замыканиями и обрывом фаз. В электрических машинах и трансформаторах наряду с указанными повреждениями возникают замыкания между витками одной фазы. Вследствие короткого замыкания нарушается нормальная работа системы электроснабжения с возможным выходом синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей из синхронизма и нарушением режима работы потребителей. Опасность представляет также термическое и динамическое действие тока к.з. как непосредственно в месте повреждения, так и при прохождении его по неповрежденному оборудованию.

Для предотвращения развития аварии и уменьшения размеров повреждения при к.з. необходимо быстро выявить и отключить поврежденный элемент системы электроснабжения. В ряде случаев повреждение должно быть ликвидировано в течение долей секунды. Очевидно, что человек не в состоянии справиться с такой задачей. Определяют поврежденный элемент и воздействуют на отключение соответствующих выключателей устройства релейной защиты с действием на отключение. Основным элементом релейной защиты является специальный аппарат—реле. В некоторых случаях выключатель и защита совмещаются в одном устройстве защиты и коммутации, например в виде плавкого  предохранителя.

Иногда в эксплуатации возникают ненормальные режимы, вы­званные перегрузкой оборудования или внешними короткими замыканиями, возникающими в других элементах. При этом по неповрежденному оборудованию проходят значительные токи (сверхтоки), которые приводят к преждевременному старению изоляции, износу оборудования. Сверхтоки, вызванные внешними короткими замыканиями, устраняются после отключения поврежденного элемента собственной защитой. От сверхтоков перегрузки на соответствующем оборудовании должна предусматриваться защита, действующая на сигнал. При этом оперативный персонал принимает меры к разгрузке оборудования или к его отключению. При отсутствии постоянного дежурного персонала защита должна действовать на автоматическую разгрузку или отключение.

Устройства релейной защиты должны выполнять определеннные  функции. Такими функциями являются срабатывание при повреждении защищаемого элемента системы электроснабжения (внутренние повреждения) и несрабатывание при коротких замыканиях за пределами этого элемента (внешние к.з.), а также в нормальных режимах. Иногда допускается срабатывание защиты и при внешних к.з. На каждом элементе системы электроснабжения обычно устанавливают основную и резервную защиты. Основная защита предназначена для действия при к.з. в пределах всего защищаемого элемента с временем, меньшим, чем у других защит, а резервная защита работает вместо основной в случае ее отказа или вывода из работы. Такое резервирование называется ближним. К резервной защите обычно предъявляется требование срабатывать и при повреждениях на смежных элементах в случае отказа их собственных защит или выключателей. При этом резервная защита выполняет дальнее резервирование. В условиях эксплуатации в силу ряда причин защита может не справиться с заданными функциями: не сработать при повреждении в пределах защищаемого элемента (отказ срабатывания); сработать при внешних к.з. (излишнее срабатывание) и при отсутствии повреждений в системе электроснабжения (ложное срабатывание). Все эти неправильные действия называются отказом функционирования защиты. С целью ограничения отказов функционирования защите придаются определенные свойства. Основные из них селективность, устойчивость функционирования, надежность функционирования.

Под селективностью понимают высшее свойство релейной защиты, действующей на отключение, определять поврежденный элемент и отключать только его. Для релейной защиты, действующей на сигнал, селективность-это способность однозначно указывать место возникновения ненормального режима и конкретно элемент системы электроснабжения, требующий вмешательства персонала. На каждом элементе системы электроснабжения (генератор, трансформатор, линия и др.) устанавливается один или несколько комплектов релейной защиты, которые должны отключать защищаемый элемент при повреждениях в нем или подавать сигнал о ненормальном режиме защищаемого элемента. Если по принципу своего действия защита срабатывает только при к.з. на защищаемом элементе, то ее относят к защитам, обладающим абсолютной селективностью. Защиты, которые могут срабатывать как резервные при повреждении на  смежном элементе, если это повреждение не отключается, называются относительно селективными.

При коротких замыканиях на защищаемом элементе устойчивость функционирования характеризуется чувствительностью. Под чувствительностью релейной защиты понимается ее способность реагировать на возможные повреждения в минимальных режимах работы системы электроснабжения, когда изменение воздействующей величины минимально.

Чувствительность защиты оценивают коэффициентом чувствительности. Он регламентирует отношение между значением воздействующей величины при металлическом коротком замыкании в защищаемой зоне и установленным на защите значением параметра ее срабатывания. Правилами устройств электроустановок (ПУЭ) определены необходимые минимальные коэффициенты чувствительности для различных защит и защищаемых элементов.

Надежность функционирования. В устройствах релейной защиты и автоматики сигналы в процессе преобразования и передачи могут искажаться и ослабляться из-за помех и неисправностей отдельных функциональных элементов, что приводит к отказам функционирования, поэтому устройства защиты и автоматики должны выполняться с определенной степенью надежности. Под надежностью систем энергетики понимают свойство объекта выполнять задание функции в заданном объеме при определенных условиях эксплуатации. Это определение можно распространить и на устройства релейной защиты и автоматики, учитывая специфику их функционирования. Очевидно, что для обеспечения требуемой надежности устройства релейной защиты и автоматики должны выполняться с применением высококачественных и надежно работающих реле и других элементов. Их монтаж должен быть надежным, т. е. таким, при котором исключаются обрыв проводов, замыкание между ними, срабатывание реле от механических воздействий и других помех.

Основные принципы действия релейной защиты

Так как при коротких замыканиях в системе электроснабжения обычно возрастает ток и снижается напряжение, входными сигналами измерительной части устройств релейной защиты являются воздействующие величины, сформированные с использованием токов и напряжений защищаемых элементов. Характер воздействующей величины в той или иной мере определяет принцип действия защиты. По способу обеспечения селективности при внешних к.з. защиты, как указывалось выше, относят к двум группам: защиты с относительной селективностью и защиты с абсолютной селективностью. Рассмотрим принципы их выполнения.

Защиты с относительной селективностью. В эту группу входят токовые, токовые направленные и дистанционные защиты. Очевидно, сюда можно отнести и защиты напряжения. Общим для всех этих защит является то, что время срабатывания защиты зависит от расстояния между местом ее включения и точкой к.з. С увеличением расстояния увеличивается и время срабатывания. Это, а также соответствующий выбор параметров срабатывания измерительных органов обеспечивают селективное действие защиты при внешних к. з. Для обеспечения селективности направленных защит необходимо дополнительно контролировать направление мощности короткого замыкания. Время срабатывания защиты принято называть выдержкой времени. Распространение получили защиты со ступенчатыми, непрерывно зависимыми и комбинированными  характеристиками выдержек времени.

Токовые защиты. Токовыми называются защиты, для которых воздействующей величиной является ток, проходящий в месте их включения. Первыми токовыми защитами, и вообще первыми защитами, были плавкие предохранители. В системах электроснабжения, особенно в сетях напряжением до 1 кВ, они и сейчас широко применяются наряду с устройствами токовой релейной защиты, измерительными органами которой выступают измерительные реле тока. Они включаются на полные токи фаз и на их симметричные составляющие. Параметрами защиты, требующими определения, являются ток срабатывания, выдержка времени и коэффициент чувствительности. Под током срабатывания защиты I_с.з понимают минимальный ток в фазах защищаемого элемента (первичный ток), при котором защита срабатывает, т. е. на ее выходе появляется воздействие на отключение выключателя. Ток, проходящий при этом в реле (измерительном органе тока), называется током срабатывания реле I_с.р. Параметром защиты является так же ток возврата I_в.з. Это максимальный ток в фазах защищаемого элемента, при котором защита возвращается в исходное состояние после действия. Ток в измерительном органе (реле тока), соответствующий току возврата защиты, называется током возврата реле I_в.р.

Токовые направленные защиты, как и токовые, обычно выполняются трехступенчатыми. Однако поведение защит, при к.з. определяется не только значением тока повреждения, но и направлением мощности короткого замыкания в месте их включения. Контроль направления мощности к.з. становится необходим, если защищаемый элемент имеет двустороннее питание.

Дистанционные защиты. При к.з. в связи с увеличением тока I и уменьшения напряжения U в защищаемом элементе отношение U/I в месте включения защиты оказывается меньше этого отношения в нормальном режиме. Оно уменьшается по мере приближения точки к.з. к источнику питания. Поэтому защиту от к.з можно выполнить реагирующей на изменение указанного отношения, которое, называется ее характеристической величиной. Такая защита называется дистанционной: при выполнении определенных условий отношение подведенных к реле напряжения и тока пропорционально расстоянию (дистанции) от места включения защиты до точки к.з. соответствующие измерительные реле называются минимальными реле сопротивления. Иногда в схему защиты вводят пусковой орган, например реле тока. Дистанционные защиты выполняют ненаправленными и направленными со ступенчатыми, непрерывно зависимыми и комбинированными характеристиками выдержек времени.

Защиты напряжения. Для них воздействующей величиной является напряжение цепи в месте включения защиты, поэтому в качестве измерительного органа защиты используют реле напряжения, которые срабатывают, если напряжение в месте включения защиты достигает заданного значения. В системах электроснабжения наиболее распространена минимальная защита напряжения. Она обычно содержит две ступени.

Защиты с абсолютной селективностью основаны на сравнении однородных электрических величин по концам защищаемого участка или в соответствующих ветвях параллельно соединенных  элементов электрической установки, или же в нескольких элементах, присоединенных к общим шинам.

При выполнении защит с абсолютной селективностью сравнивать электрические величины можно или непосредственно, или косвенно. В первом случае защиты называются дифференциальными токовыми либо дифференциальными направленными, если сравниваются знаки мощностей. В свою очередь, дифференциальные токовые защиты бывают продольными и поперечными. Продольные дифференциальные токовые защиты осуществляют сравнение токов по концам защищаемого элемента, а поперечные дифференциальные токовые — в параллельных цепях электроустановки. Применяются также поперечные дифференциальные токовые направленные защиты, сравнивающие значения и знаки мощностей в параллельных цепях. При косвенном сравнении электрических величин защиты с абсолютной селективностью выполняют на основе защит с относительной селективностью, например токовых направленных. При наличии канала связи можно обеспечить обмен информацией между защитами. Каждая из защит, например, может передавать при срабатывании разрешающий сигнал на срабатывание другой защите. При отсутствии такого сигнала защита срабатывать не должна, хотя мощность к.з. у места ее включения имеет направление от шин в линию. По каналу связи можно организовать также обмен блокирующими сигналами, препятствующими срабатыванию защит при внешних к.з. Аналогично можно согласовывать действие ненаправленных защит.

4.1. Защита от прямого попадания молнии

Атмосферное  электричество (молния) представляет собой электрический разряд в атмосфере между облаками и землей или между разноименными зарядами облаков.

В большинстве случаев нижняя часть грозовых облаков заряжается отрицательно, а на поверхности индуцируется положительные заряды. Так образуется как бы гигантский заряженный конденсатор, одной обкладкой которого служит грозовое поле, а другое земля. По мере концентрации зарядов увеличивается напряженность электрического поля этого конденсатора при достижении величины 300 кВ/м соз­дается условие для возникновения молнии. Воздействие зарядов молнии могут быть двух видов:

молния – поражает здание и установки (непосредственно удар молнии), молния оказывает вторичное воздействие, объясняемые электростатической и электромагнитной индукцией.

Электростатическая индукция проявляется тем, что на изолированных металлических предметах наводятся опасные электрические потенциалы, вследствие чего возможно искрение между отдельными металлическими элементами конст­рукций и оборудования.

В результате электромагнитной индукции, обусловленными быстрыми изменением значения тока молнии в металли­ческих незамкнутых контура, наводятся электродвижущие силы, что приводит к опасности искрообразования между ними в местах сближения этих контуров.

Инструкцией по проектированию и устройству молниезащиты подразделяются на три категории. Предусмотрена мол­ниезащита зданий и сооружений в зависимости от назначе­ния, интенсивности грозовой деятельности в районе их расположения, а также от ожидаемого количества поражений молний в год по одной из трех категорий устройства мол­ниезащиты и с учетом типа зоны защиты. Зона защиты мол­ниеотвода – это часть пространства, внутри которого зда­ние или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Зона защиты типа А – надежность 99.5% и выше, зона Б – надежность 95% и выше.

Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко второй категории, защищают от прямых ударов молнии и статической индукции, а отнесенные к третей ка­тегории – только от прямых ударов молнии.

Наиболее часто возникают линейные молнии, длительность которых составляет десятые доли секунды. Такие молнии наиболее опасны при прямом ударе. В основном они поражают предметы, имеющие большую высоту, чем другие расположены по близости, по этому для защиты от молний используют молниеотводы, которые представляют собой воз­вышающиеся над защищаемым объектом металлические устрой­ства, воспринимающие прямой удар молнии и отводящие мол­нии в землю.

Каждый район имеет интенсивность грозовой деятельности. Это немаловажный фактор при выборе типа и конструк­ции грозозащиты. Поэтому ожидание количества поражений молний в год зданий и сооружений необходимо знать. Это число находится по формуле:

N=(S+6h)(L+6h)·n*10^-6 =(41+6∙7)(61+6∙7)9∙10^-6 = 0,077;

где S и L – соответственно ширина и длина защищаемого здания (сооружения), имеющего в плане прямоугольную форму, м; h – наибольшая высота защищаемого здания (сооружения), м; n – среднегодовое число ударов молний в 1 км² земной поверхности в месте расположения здания; зна­чения n при разной интенсивности грозовой деятельности следующее:

Интенсивность грозовой              10-20 20-40 40-60 60-80 80 и более

деятельности в год, ч

Среднегодовое число ударов молнии     1     3   6    9      12

в 1 км² земной поверхности

При выполнении молниезащиты зданий и сооружений для повышения безопасности людей и животных необходимо заземлители молниеотводов (кроме углубленных) размещать в редко посещаемых местах, в удалении на 5 м и более от основных грунтовых и проезжих и пешеходных дорог.

Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых к первой категории, выполняется отдельно стоящим стержневым молниеотводом устанавливаемым на защищае­мом объекте. Этот мол­ниеотвод обеспечивает зону защиты типа Б.

Рассматриваемая подстанция относится к первой категории по молниезащите. Для защиты объектов этой катего­рии применяем стержневой молниеотвод. Молниеотвод состоит следующих элементов:

молниеприемника, непосредственно принимающего удар молнии;

несущей конструкции, предназначенной для установки молниеприемников;

токоотвода, обеспечивающего вывод тока молнии в землю.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h ≤ 150 м и представляет собой конус, вершина ко­торого имеет высоту h₀ < h. На уровне земли зона образует круг радиусом r₀. Горизонтальное сечение зоны за­щиты на высоте защищаемого сооружения h_x представляет собой круг радиусом r_x.

Зона защиты типа Б имеет габариты:

h₀ = 0,92h

r₀ =1,5h

r_x =1,5(h-h_x /0.92)

Производим расчет для объекта первой категории по устройству молнезащиты. Высота молниеотвода 15 м, молниеотвод устанавливаем на портале высотой 10 м. Защитная зона Б. Принимаем молниезащиту с четырьмя молниеотводами стержневого типа. Длина зоны 61 м, ширина 41 м рис. 4.1.

Габариты подстанции и установка молниеот­вода

рис. 4.1.

h₀ = 0.92∙25=13,8 м

r₀ =1,5∙25=22,5 м

Зоны защиты построим для уровня

h_x1 =7 м

Радиус зоны защиты соответственно составляет:

r_x1 = 1,5(15-7/0,92)=11,1 м

Определим параметры h_c,r_cx1

h_c = h₀ – (0.17+3∙10^-4h)(100-h)= 8 м

r_cx1 = h(h_c – h_x1)/h_c = 25(8-7)/8= 3.125 м

4.2. Расчет заземления

Защитное действие заземления основано на снижении напряжения прикосновения, что достигается путем уменьшения напряжения на корпус оборудования относительно по­верхности земли или за счет малого сопротивления зазем­ления.

Защитное заземление является эффективной мерой для электроустановок, питающихся напряжением 1000 В с изолированной нейтралью и напряжением выше 1000 В с любым ре­жимом нейтрали источника питания.

Различают три вида заземлений: рабочее заземление, защитное заземление и заземление грозозашиты, причем в ряде случаев один и тот же заземлитель может выполнять два или три назначения одновременно. К рабочем у заземлению относится заземление нейтралей силовых трансформаторов, генераторов, дугогасящих аппаратов, измери­тельных трансформаторов напряжения, реакторов, заземле­ние фазы при использовании земли в качестве рабочего провода и пр.

Защитное заземление выполняется для обеспечения безопасности людей, обслуживающих электрическую установку, путем заземления металлических частей установки (напри­мер, баков трансформаторов), которые нормально имеют нулевой потенциал, но могут оказаться под напряжением при перекрытии или пробое изоляции.

Заземление грозозащиты служит для отвода тока молнии в землю от защитных разрядников, стержневых и тросовых молниеотводов или других конструкций, в которые произошел удар молнии.

Различают искусственные и естественные заземлители. В качестве искусственных заземлителей служат заложенные в землю металлические полосы или уголки шириной от 3 до 5 см, толщиной не менее 35 мм длиной 2.5 – 6 м или металлические стержни диаметром 10 – 12 мм или длиной 10 м. Естественными заземлителями называют находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений производственного или иного назначения, используются для цепей заземления. Для рас­чета заземления в электроустановке с большим током ко­роткого замыкания, рекомендуется статический метод рас­чета, учитывающий двухслойное строение грунта с горизон­тальной границей раздела меду слоями.

Длина контура заземления 61 м, ширина 41 м, площадь S=61*41= 2500 м² ,√S=50 м грунт двухслойный, удельное сопротивление верхнего слоя ρ₁ = 120 Ом∙м, нижнего ρ₂ = 70 Ом∙м. Толщина верх­него слоя h = 2 м. По периметру территории подстанции в грунт забиты вертикальные элементы длиной 5.5 м, соеди­ненные стальной полосой на глубине H = 0.8 м. Расстояние между стержнями α_ср = 2 м. Внутри контура положены по ши­рине пять и по длине две полосы, длина полос L=61∙4+41∙7=531 м.

Определяем ток замыкания на землю

где U – фазное напряжение сети, кВ;

L_к –общая длина подключенных к сети кабельных линий, км;

L_в -общая длина подключенных к сети воздушных линий, км.

Обобщенный параметр (так как ρ₁ /ρ₂ =1.71 < 2)

где l – длина вертикальных стержней; L – общая длина всех горизонтальных соединительных полос; α_ср – среднее значение расстояния между соседними вертикальными стерж­нями;H – глубина заложения горизонтальных полос; h – толщина верхнего слоя грунта

S – площадь занимаемая заземлителем

Промежуточные обобщенные параметры определяются из [5,табл. 10.7], так как μ=ρ₁/ρ₂ = 120/70 = 1.71 < 2

C_B =0.52 ; E_B = 0.239 + 0.0693∙2 = 0.3776

C_β =0.149;E_β = 0.338 + 0.0245∙2 = 0.387

Значения параметров B и β находим по формулам

;

откуда   B=0.52∙1.5^0.3776 =0.606 ; β = 0.149∙1.5^0.387 =0.174

Сопротивление заземления вычисляем по формуле

Откуда R_з =0.606∙32.56^-0,174 ∙1.4 = 0.463 Ом, что меньше нормы 0.5 Ом.

Из [5,табл. 10.8] определяется параметр M интерполяцией, так как μ=1.71 ( 0.5 < μ < 2 ) M =0.572.

Коэффициент  напряжения прикосновения

Напряжение прикосновения

Что меньше допустимого  10 В.

Аннотация

В данной работе производится проектирование района электрос­набжения. Осуществляется выбор вариантов сети, отбор наиболее экономичных по потерям и окончательный выбор по  результатам  технико-экономического сравне­ния. Производится расчет основных режимов  выбранной схемы сети и  регулирования напряжений у потребителя при помощи ЭВМ. Выполняется технико-экономический рас­чет сети с точки  зрения затрат на ремонты и обслужива­ние.

Выполняется, так же, разработка проекта электриче­ской части понижающей подстанции с выбором необходимого оборудования.

Рассматриваются специальные разделы, касающиеся охраны труда, охраны окружающей среды, экономические обоснования, вопросы релейной защиты и противоаварийной автоматики. Рассматривается, кроме того, специальный вопрос,  посвященный разработке программы расчета по­терь в распределительных сетях.

3.1 Расчет себестоимости передачи и

полной себестоимости энергии

Затраты на передачу и распределение электроэнергии можно представить как сумму затрат на амортизацию, эксплутационное обслуживание электрической сети.

Затраты на эксплутационное обслуживание электрической сети складываются из затрат на оплату труда ремонтно-эксплутационного персонала, начислений на оплату труда, на вспомогательные материалы, цеховых и прочих расходов.

Исходные данные:

Р_расч = 88.8 МВт ; Т_макс = 5000 час

для первого варианта

∆W_линии = 3539.25 МВт∙час; ∆W_тр = 1971.56 МВт∙час

для второго варианта

∆W_линии = 3428.40 МВт∙час; ∆W_тр = 1971.56 МВт∙час

Выполнение расчетов начинается с определения годового объема энергопотребления:

– полезного

W_полез =Р_расч∙Т_макс;

где  Р_расч – расчетная нагрузка, кВт;

Т_макс – врем использования максимальной нагрузки

– полного

W_полн = W_полез + ∆W_линии + ∆W_тр;

где ∆W_линии , ∆W_тр – потери энергии в линих и трасформаторах.

Для первого варианта

W_полез = 88,8∙5000 = 444000 МВт∙час

W_полн = 444000 +3539,25 +1971,56 = 449510,81 МВт∙час

Для второго варианта

W_полез = 88,8∙5000 = 444000 МВт∙час

W_полн = 444000 +3428,40 +1971,56 = 449400 МВт∙час

При определении годового объема энергопотребления можно использовать результаты расчетов приведенных основных разделов дипломного проекта. Затраты на обслуживание электрической сети зависят от объема ремонтно-эксплутационных работ. Поэтому производится расчет средне годовой трудоемкости по ремонту и эксплуатации оборудования.

Исходные данные для расчета оформляем в виде табл.1 и табл.2

где К – капитальный ремонт; Т – текущий ремонт; О – осмотр.

Средне годовая трудоемкость работ по ремонту рассчитывается раздельно для каждого наименования оборудования и сетей по формуле

;

где Т_к ,Т_т ,Т_о – трудоемкости капитального, текущего ремонтов и осмотра, чел∙час

t_к ,t_т ,t_о – периодичность ремонтов по видам, лет

Таблица 1.

Нормы трудоемкости работ по ремонту и

обслуживанию оборудования

Таблица 2.

Структура ремонтного цикла

Трудоемкость работ по техническому обслуживанию в соответствии с рекомендациями вычисляется по формуле

Т_т.о. = 0.1∙Т_рем;

где Т_т.о. – трудоемкость работ по техническому обслуживанию, чел∙час

Т_рем – трудоемкость текущего ремонта соответствующего вида оборудования

Т_рем = ∑Т_{ср.год.рем}

Общая трудоемкость     ∑Т=Т_т.о. + Т_рем

Результаты расчетов сводим в табл.3

Таблица 3.

Трудоемкость работ по ремонту и обслуживанию оборудования

Расчет годовых расходов по оплате труда начинается с определения заработной платы ремонтно-эксплутационного персонала.

Заработная плата основная рассчитывается по формуле:

З_осн = Т_общ ∙ t_ч∙(1+α);

где Т_общ – общая трудоемкость по ремонту и обслуживанию оборудования, чел∙час

t_ч – часовая тарифная ставка, соответствующая среднему разряду работ, t_ч =7 руб.

α – коэффициент, учитывающий размер премии, α=0.8.

Дополнительная заработная плата составляет 9.6% основной, т.е.

З_доп = 0.096∙З_осн

Фонд заработной платы определяется по формуле

Ф_з.п. = З_осн + З_доп

Начисление на оплату труда составляет 38.5% от основной и дополнительной заработной платы

Н = 0.385∙Ф_з.п.

В том числе:

Фонд социального страхования  5.4%

Пенсионный фонд 28%

Фонд занятости 1.5%

Фонд обязательного медицинского страхования 3.6%

Первый вариант

З_осн = 5546,76∙7∙(1+0.8) = 69889,2 руб.

З_доп = 0.096∙69889,2 = 6709,36 руб.

Ф_з.п. = 69889,2 + 6709,36 = 76598,56 руб.

Н = 0.385∙76598,56 = 29490,45 руб.

В том числе:

Фонд социального страхования 1592,48   руб.

Пенсионный фонд                        8257,32   руб.

Фонд занятости                              442,36    руб.

Фонд обязательного медицинского страхования    1061,66 руб.

Второй вариант

З_осн =6363,56∙7∙(1+0.8) = 80180,86 руб.

З_доп = 0.096∙80180,86 = 7697,36 руб.

Ф_з.п. = 80180,86 +7697,36 = 87878,22 руб.

Н = 0.385∙87878,22 = 33833,11 руб.

В том числе:

Фонд социального страхования 1827   руб.

Пенсионный фонд                        9473,27 руб.

Фонд занятости                              507,5  руб.

Фонд обязательного медицинского страхования   1218  руб.

Амортизационные отчисления определяются на основании величины капитальных вложений в оборудование и сети из действующих норм амортизационных отчислений. На полное восстановление основных фондов от 22.10.90 года №1072. В соответствии с постановлением о единых нормах амортизационных отчислений. Нормы амортизационных отчислений на силовое электротехническое оборудование и распределительные устройства 4.4% на кабельные и воздушные линии 2%.

Капитальные вложения берутся полные с учетом затрат на монтажно-строительные работы. Расчеты по определению капитальных вложений в оборудование и сети, и сумму амортизационных отчислений сводим в табл.4.

Затраты на вспомогательные материалы можно принять равным 0.6% от полных капитальных вложений в оборудование, схемы электроснабжения, цеховые расходы составляют 2.3%, прочие расходы можно принять равными 0.3% от полных вложений в оборудование и линии. Обще эксплутационные расходы планируем в размере 170% расходов по распределению электроэнергии.

Таблица 4.

Расчеты по определению капитальных вложений в оборудование

и сети, и сумму амортизационных отчислений

Расчеты эксплутационных расходов заканчиваются составлением калькуляции в табл.5

Таблица 5.

Плановая калькуляция себестоимости отпущенной

(полезно потребленной) электроэнергии, тыс.руб.

Себестоимость передачи электроэнергии определяется следующим образом

;

где ∑И – годовые эксплутационные расходы по передачи энергии, т.е. расходов по полной себестоимости, тыс.руб.

Стоимость потерь электроэнергии в калькуляции отдельной статьей не выделяется, а учитывается косвенно путем отнесения суммы затрат по передачи электроэнергии к количеству энергии, полезно доведенной до потребителя.

Полная себестоимость энергии включает в себя затраты предприятия на приобретение из внешних источников электроснабжения. Размер тарифа на электроэнергию принимаем  равным 0.22 рубля.

Результаты расчета сводятся в табл.6

Таблица 6.

Итоговая таблица технико-экономических показателей

Определение хозрасчетного экономического эффекта (ХРЭЭ)

Хозрасчетный экономический эффект от использования выбранного варианта электроснабжения определяется в зависимости от конкретных условий, работы проектируемых схем электроснабжения. Его величина принимается равной увеличению прибыли, остающейся в распоряжении предприятия. Увеличение балансовой прибыли предприятия принимается равной сумме снижения затрат на передачу электроэнергии, уменьшения затрат на потери электроэнергии и для предприятий, уменьшение ущерба от перерыва в электроснабжении.

Снижение затрат на передачу рассчитывается в соответствии с предыдущим разделом. Уменьшение затрат на потери для предприятий определяется в зависимости от величины уменьшения потерь электроэнергии и платы за электроэнергию по соответствующим тарифам. Для районных электросетей можно воспользоваться соответствующими расчетными ценами, ущерб от перерыва электроснабжения рассчитывается самостоятельно самим предприятием. Полученное увеличение балансовой прибыли необходимо уменьшит на величину налога на прибыль по соответствующей ставке (35%) и отчислений от прибыли по соответствующим договорам и обязательствам предприятий (2%). Оставшуюся в распоряжении предприятия часть прибыли рассматривают как увеличение хозрасчетного дохода предприятия и принимают за величину хозрасчетного экономического эффекта.

Расчеты по определению хозрасчетного экономического эффекта сводим в табл. 7.

Таблица 7.

Определение хозрасчетного экономического эффекта, тыс.руб.

Годовой план-график ППРЭО

Основным документом, по которому организуется работа по обслуживанию ППРЭО является годовой план-график. Исходными данными для него являются:

1. Дата ввода оборудования в эксплуатацию
2. Структура ремонтного цикла (данные в табл. 2)
3. Трудоемкости ремонтных работ по видам оборудования (табл. 3).

График планово предупредительного ремонта оборудования представлен в табл.8.

Самый загруженный месяц – декабрь. Трудоемкость ремонтных работ составляет 2571 чел∙час. Рассчитываем количество рабочих по формуле:

;

где Т_е – трудоемкость ремонтных работ, чел∙час;

t – эффективное время работы, час, в декабре оно составило 182 час.

Рассчитываем заработную плату ремонтной бригады из 22222 человек (без учета дополнительной заработной платы и начислений на оплату труда)

∑З_п = 2571∙7∙(1+0.8) = 32394,6 руб.

Заработная плата одного рабочего ремонтного персонала за декабрь составляет

прибыли по соответствующим договорам и обязательствам предприятий (2%).

Оставшуюся в распоряжении предприятия часть прибыли рассматривают как увеличение хозрасчетного дохода предприятия и принимают за величину хозрасчетного экономического эффекта.

Расчеты по определению хозрасчетного экономического эффекта сводим в табл. 3.7.

3.3. Определение экономического эффекта от внедрения разработанного продукта

Таблица 3.8.

Затраты на разработку продукта

Таблица 3.9.

Расчет себестоимости и цены

Экономический эффект от внедрения составит

Э= 16,63-10,107 = 6,523 тыс.руб.

Заключение

В данном дипломном проекте была разработана система электроснабжения района Северного Кавказа с IV районом по гололеду от подстанции Ставрополь 330.

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter