Электроснабжение и релейная защита нефтеперекачивающей станции

Тюменский государственный нефтегазовый университет



Кафедра «Электроэнергетика»

Зав. кафедрой д.т.н., профессор

____________ С.И. Кицис

«___»____________2006 г.





Задание на дипломное проектирование



Студенту: 

Тема проекта утверждена приказом по университету от ___________ № _______

Срок сдачи студентом законченного проекта «_5_» июня 2006 г.

Исходные данные к проекту:

объём перекачиваемой нефти 400 м3/сут.;

количество основных насосных агрегатов- 4, 1 резервный;

количество подпорных насосных агрегатов- 4, 2 резервных;

- 

; 



- длина линии WL 35кВ- 5,4км.

- трансформаторы Т1,Т2 ТМ 10000/35;, ;



, ;



- синхронные двигатели М1-М4: СТДП-2500-2УХЛ4; ; ;

- асинхронные двигатели М5-М8: ВАОВ-630L-4У1; 

; ;



Содержание расчётно-пояснительной записки:

технологическая часть;

расчёт электрических нагрузок;

выбор числа и мощности силовых трансформаторов;

расчёт токов короткого замыкания;

выбор и проверка высоковольтного оборудования;

выбор устройств релейной защиты и автоматики;

безопасность и экологичность проекта;

расчёт экономической эффективности;

Перечень графического материала:

технологическая схема НПС «Суторминская»;

однолинейная схема электроснабжения НПС «Суторминская»;

схема электроснабжения ЗРУ-10 кВ;

схема микропроцессорной релейной защиты ВАОВ-630L-4У1;

заземляющее устройство ОРУ-35 кВ;

локальная смета на строительство и монтаж подстанции 35/10 кВ;

Консультанты по проекту

Экономический раздел:

экономический анализ эффективности разработанной системы

_______________________________________________ Т.Л. Конюшева



Раздел безопасности жизнедеятельности:

безопасность и экологичность проекта

_________________________________ д.т.н., профессор О.В. Смирнов



Дата выдачи задания « ____» ____________ 2006 г.

Руководитель _______________

 (подпись руководителя)

Задание принял к исполнению « ____» _____________ 2006 г.

___________________ 

 (подпись студента)


РЕФЕРАТ



Дипломный проект включает в себя пояснительную записку, состоящую из ___ страниц машинописного текста, __ иллюстраций, __ таблиц и 6 листов графического материала. Цель дипломного проекта– систематизировать и углубить знания, полученные при изучении теоретического курса, получить практические навыки проектирования электроснабжения предприятий и расчёта релейной защиты.

В ходе дипломной работы было выполнено: 

- расчет электрических нагрузок;

- определение мощностей трансформаторов и их выбор;

- выбор силового оборудования и типовых ячеек КРУ;

- разработка схем релейной защиты асинхронного двигателя;

- расчёт заземления; безопасность и экологичность проекта;

- локальная смета на строительство и мотаж подстанции 35/10 кВ;



При расчёте электрических нагрузок на стороне высшего напряжения, был использован метод, разработанный институтом Гипротюменьнефтегаз. 

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, ТРАСФОРМАТОР, КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ, ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

 

В тексте использованы следующие сокращения:

НПС- нефтеперекачивающая станция;

АД- асинхронный двигатель;

СД- синхронный двигатель;

КЗ- короткое замыкание;

ЗРУ- закрытое распределительное устройство;

КРУ- комплектное распределительное устройство;

БМРЗ- блок микропроцессорной релейной защиты;


СОДЕРЖАНИЕ



ВВЕДЕНИЕ



1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

1.1. Технология перекачки нефти 

1.2. Нефтеперекачивающие станции 

1.3. Линейная часть нефтепровода

1.4 Основное электрооборудование НПС

2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НПС

2.1. Разработка схемы электроснабжения НПС

2.2. Схема электроснабжения НПС

2.3 Расчет электрических нагрузок на стороне высшего напряжения трансформаторной подстанции 35/10 кВ при НПС

2.4. Выбор числа и мощности трансформаторов

	3 РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

	3.1. Расчет токов короткого замыкания в относительных единицах

4 ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТИПОВЫХ ЯЧЕЕК КРУ-10 кВ

4.1. Выбор сечения и марки кабелей

4.2 Выбор ячеек КРУ

4.3. Выбор шин

4.4. Выбор выключателей

4.5. Выбор трансформаторов тока

4.6. Выбор трансформаторов напряжения

4.7. Выбор предохранителей

4.8. Выбор ограничителей перенапряжения

5. ВЫБОР И РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ 

5.1. Назначение релейной защиты

5.2. Функции БМРЗ

5.3. Функции сигнализации

5.4. Защита асинхронных двигателей ВАОВ-630 L-4У1

5.6. Расчёт защиты двигателя подпорных насосов

5.6.1. Расчёт токовой отсечки для электродвигателя

5.6.2. Расчёт МТЗ для электродвигателя

5.7. Выбор источников оперативного тока

6. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

6.1. Введение

6.2. Анализ опасных и вредных факторов на химических объектах

6.3. Промышленная безопасность при эксплуатации цеховой комплектной трансформаторной подстанции

6.4. Расчет защитного заземления

6.5 Производственная санитария

6.6. Защита от электромагнитных полей

6.7. Производственное освещение

6.8. Пожарная безопасность

6.9 Средства пожаротушения

6.10. Профилактические мероприятия, предупреждающие возникновение пожаров

6.11. Чрезвычайные ситуации

6.12. Защита технологического оборудования

6.13. Повышение надежности снабжения электроэнергией, паром и водой

6.14. Охрана окружающей среды

7. ЛОКАЛЬНАЯ СМЕТА НА СТРОИТЕЛЬСТВО И МОНТАЖ ПОДСТАНЦИИ 35/10 КВ

	8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

		СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


ВВЕДЕНИЕ



Уровень развития энергетики и электрификации, как известно, в наиболее обобщенном виде отражает технико-экономический потенциал любой страны[2].

Электрификация играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства России, является стержнем строительства экономики нашего общества.

Развитие многих отраслей промышленности, в том числе нефтяной и газовой, базируется на современных технологиях, широко использующих электрическую энергию. В связи с этим возросли требования к надежности электроснабжения, к качеству электрической энергии, к ее экономному и рациональному расходованию.

Успех работы энергетиков во многом будет определяться повышением культуры проектирования и эксплуатации, ростом знаний теории и передовой практики.

При проектировании и эксплуатации электрических установок, электрических станций, подстанций и систем требуется предварительно произвести ряд расчетов, направленных на решение многих технических вопросов и задач, таких как: 

а) сопоставление, оценка и выбор схемы электрических соединений станций и подстанций;

б) выявление условий работы потребителей при аварийных режимах;

в) выбор аппаратов и проводников, их проверка по условиям работы при коротких замыканиях;

г) проектирование и настройка устройств релейной защиты и автоматики;

д) ряд других задач.


I ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТИ



1.1. Технология перекачки нефти



Основными экономическими факторами эффективного использования трубопроводного транспорта являются широкая сеть трубопроводов; высокие темпы строительства и быстрый ввод нефтепроводов в эксплуатацию; сравнительно низкие эксплуатационные расходы при перекачке; возможность полной автоматизации и телемеханизации нефтепроводов. Указанные факторы позволяют быстро окупать большие капитальные вложения в строительство, разработку новых материалов, новую технику и технологию, автоматизацию и телемеханизацию трубопроводов в широких масштабах. Этим также объясняется все увеличивающийся удельный вес трубопроводов в транспортировке нефти по сравнению с другими видами транспорта. Практика показывает, что использование трубопроводов для перекачки нефти по сравнению с железнодорожными перевозками дает ежегодную экономию эксплуатационных расходов, исчисляемую миллионами рублей. 

К магистральным нефтепроводам принято относить трубопроводы, по которым нефть перекачивается от головной нефтеперекачивающей станции до нефтеперерабатывающих заводов и железнодорожных, морских и речных перевалочных нефтебаз.

В отдельных точках трассы нефтепроводов могут быть ответвления, по которым часть перекачиваемой нефти поступает на близлежащие нефтеперерабатывающие заводы и к другим потребителям.

Распространение получили нефтепроводы диаметром 530-1220 мм. 

К основным технологическим элементам, составляющим комплекс магистрального нефтепровода, относятся линейная часть, т.е. собственно трубопровод с отводами, линейными задвижками, переходами через естественные и искусственные препятствия и другими сооружениями; нефтеперекачивающие станции с подводящими высоковольтными линиями электропередачи; нефтебазы и наливные пункты, предназначенные для перевалки нефти на другие виды транспорта; линии связи, обеспечивающие как различные виды связи по нефтепроводу, так и телеуправление его объектами.



1.2. Нефтеперекачивающие станции



Нефтеперекачивающая станция (НПС) представляет собой комплекс сооружений и устройств для приема, и перекачки нефти по магистральному нефтепроводу. 

Основной схемой технологического процесса перекачки нефти НПС является перекачка по схеме работы станции с "подключенными резервуарами". Нефть по подводящим нефтепроводам поступает на НПС через приемную задвижку № 1, и направляется на фильтры-грязеуловители. Затем нефть, очищенная от механических примесей, парафино - смолистых отложений, посторонних предметов, поступает в технологические резервуары (РВС) № 1, 2, а также на вход подпорной насосной. Для защиты технологических трубопроводов и арматуры резервуарного парка от превышения давления на НПС установлены предохранительные клапаны 1й группы. Сброс нефти от предохранительных клапанов предусмотрен в технологические резервуары РВС № 1, 2. Для подачи нефти от резервуаров РВС № 1, 2 к основным насосам предусмотрена подпорная нефтенасосная станция, которая предназначена для подачи нефти на вход магистральных насосов, так как при откачке из резервуаров магистральные насосы не в состоянии вести откачку нефти без предварительного создания давления нефти на их входе. Из резервуаров нефть откачивается подпорным насосным агрегатом НПВ № 1,2,3,4 и через задвижку № 42 подается на прием магистральной насосной. Предохранительные клапаны 2й группы и предназначены для защиты от повышения давления технологических трубопроводов и арматуры между подпорной и магистральной насосной. На участке трубопровода от магистральной насосной до магистрального нефтепровода установлен узел регулирования давления – заслонки № 1, 2 для поддержания заданных величин давления. После узла регуляторов давления нефть через выкидную задвижку НПС № 59 подается в магистральный нефтепровод.

В состав НПС входят:

резервуарный парк;

подпорная насосная;

насосная станция с магистральными насосными агрегатами;

фильтры-грязеуловители;

узел регулирования давления;

узлы с предохранительными устройствами;

технологические трубопроводы;

системы водоснабжения, теплоснабжения, вентиляции, канализации, пожаротушения, водотушения, электроснабжения, автоматики, телемеханики, АСУ, связи, производственно–бытовые здания и сооружения.

	Для привода магистральных насосов на насосных станциях применяют преимущественно синхронные электродвигатели взрывозащищенного исполнения типа СТДП, для привода подпорных насосов применяют асинхронные электродвигатели типа ВАОВ [1].

	Нефть относится к взрывоопасным жидкостям с температурой вспышки около -20 С0. В соответствии с таблицей 7.3.3.[2] категория смеси паров нефти и воздуха - IIA, группа смеси - Т3. 

	

1.3. Линейная часть нефтепровода



Линейная часть нефтепровода – наиболее дорогая и ответственная часть магистрального нефтепровода. Капитальные затраты на нее в ряде случаев достигают 80% от общей стоимости трубопровода. Аварии на линейной части – разрывы труб, и утечки из трубопровода – вызывают остановку трубопровода и наносят большой ущерб народному хозяйству. При проектировании и эксплуатации линейной части нефтепровода учитываются максимально возможные давления, возникающие на каждом участке нефтепровода. Давление на каждом участке трубопровода зависит как от режима перекачки, так и от профиля местности. Наибольшее давление обычно бывает на выходе из НПС, а также в наиболее низких местах трассы, в частности, в горных районах после перевальных точек. При построении расчетной эпюры давлений в магистральном нефтепроводе, станции которого работают “из насоса в насос”, учитываются давления, возникающие как при работе всех станций, так и при работе только одной головной станции.

 На линейной части нефтепроводов устанавливаются технологическое оборудование и приборы, которые должны быть автоматизированы при дистанционном управлении трубопроводом. Через 15-20 км по трассе и в наиболее ответственных точках нефтепровода, таких, например, как речные переходы, устанавливаются линейные задвижки с электрическим или гидравлическим приводом. 

С их помощью нефтепровод делится на отдельные секции, которые могут быть отключены для предотвращения больших потерь нефти при авариях линейной части. 

В настоящее время в связи с повышением требований по защите окружающей среды проблеме контроля за состоянием нефтепроводов и их надежности уделяется особое внимание. Для контроля параметров перекачки и состояния трубопровода необходимы сведения о давлении и температуре (для “горячего” нефтепровода) в наиболее ответственных точках трассы. Поскольку трубопровод защищается от коррозии катодными и дренажными станциями, требуется также информация об их параметрах. Контроль технологических параметров трассового оборудования осуществляется из диспетчерского пункта по системе телемеханики.

1.4 Основное электрооборудование НПС



Основным оборудованием нефтеперекачивающих станций являются насосы (основные и подпорные) и их приводы. 

К основным насосам, перекачивающим нефть по магистральным нефтепроводам, предъявляются следующие требования: экономичность, надежность и долговременность непрерывной работы; простота конструкции; компактность. Поскольку этим требованиям наилучшим образом отвечают центробежные насосы, они и получили преимущественное распространение на магистральных нефтепроводах. Поршневые насосы для транспортировки нефти по магистральному трубопроводу применяются весьма ограниченно, в основном для перекачки высоковязких жидкостей. Магистральные центробежные насосы серии НМ, используемые в настоящее время, имеют частоту вращения 3000 об/мин. Определяется это тем, что с увеличением частоты вращения возрастают скорости входа жидкости в насос, в результате чего может наступить кавитация. Обычно в каждой насосной нефтепровода устанавливают четыре центробежных насоса, соединенных последовательно и создающих давление до нескольких МПа. Насосы НМ имеют монотонно падающую напорную характеристику, позволяющую иметь устойчивую работу в достаточно широком диапазоне расходов. Однако пределы регулирования, обеспечивающие экономичный режим работы, при последовательном соединении насосов невелики. 

Для нормальных условий эксплуатации основные центробежные насосы обеспечиваются подпором. В качестве подпорных насосов применяют насосы серий НМП, НДвН, НДсН и НПВ. Чтобы создать хорошую всасывающую способность, подпорные насосы эксплуатируют при сравнительно низкой частоте вращения вала (730-1450 об/мин), они имеют одно рабочее колесо с двухсторонним подводом жидкости. Приводом подпорных насосов являются низковольтные и высоковольтные электродвигатели. Наиболее совершенной конструкцией подпорных насосов являются насосы вертикального типа (серии НВП). Основное их достоинство заключается в том, что отпадает необходимость в строительстве традиционной подпорной насосной, как правило, заглубленной по отношению к отметке земли. Насосы этого типа можно устанавливать непосредственно в резервуарном парке, что значительно сокращает потери на трение во всасывающих трубопроводах. 

В качестве привода к основным насосам используются асинхронные и синхронные электродвигатели высокого напряжения. Из асинхронных часто применяют электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии АТД. Двигатели серии АТД монтируют в одном здании с насосами, поскольку они во взрывобезопасном исполнении, в корпусе двигателя поддерживается небольшое избыточное давление воздуха, что исключает возможность попадания в него паров нефти, а следовательно, загорания или взрыва двигателя. Однако при использовании двигателей серии АТД мощностью от 2,5 до 8 МВт требуется установка в стационарных помещениях дорогостоящих статических конденсаторов большой мощности, которые из-за значительных колебаний нагрузки станций и температуры окружающей среды часто выходят из строя. Кроме того, для надежной работы станции в закрытом распределительном устройстве 6-10 кВ необходимо устанавливать высоковольтное электрооборудование, что усложняет схему электроснабжения и эксплуатацию станции, а также требует дополнительных затрат. Для привода магистральных насосов нашли широкое применение синхронные двигатели серии СТД. Синхронные двигатели более надежны, чем асинхронные, обладают лучшими показателями по устойчивости, что особенно важно при снижении напряжения в сети. Использование синхронных электродвигателей позволяет использовать их в качестве компенсирующего устройства реактивной мощности, что упрощает систему электроснабжения НПС, т.к. в этом случае отпадает необходимость в установке батарей статических конденсаторов, дополнительных ячеек распределительного устройства и кабелей. Синхронные электродвигатели дороже, чем аналогичные асинхронные, однако, лучшие энергетические характеристики синхронных двигателей делают их применение эффективным. 

В табл. 1.1 и табл. 1.2, приведены технические данные насосов, установленных на НПС:



Таблица 1.1

Технические данные магистрального насоса НМ 3600-230

Производительность

Q=3600 м3/час;

Напор

Н=230 м;

Номинальная частота вращения

n=1500 об/мин;

КПД

нас=0,83;

Допустимый кавитационный запас

K=37 м;

Мощность (на нефти)

Р=2370 кВт.



Таблица 1.2

Технические данные магистрального насоса НПВ 2500-80

Производительность

Q=2500 м3/час;

Напор

Н=80 м;

Номинальная частота вращения

n=1000 об/мин;

КПД

нас=0,83;

Допустимый кавитационный запас

K=3 м;

Мощность (на нефти)

Р=792 кВт.



В табл. 1.3 приведены электродвигатели, находящиеся на НПС:



Таблица 1.3

Наименование потребителя

Количество,

шт.

Расчетная мощность, кВт



СТДП-2500-2УХЛ4

4

2500

	0,9

ВАОВ-6300L-4У1 

4

800

	0,9




II РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НПС

	

Система электроснабжения должна обеспечивать стабильную и непрерывную подачу электроэнергии к НПС "Суторминская". Так как НПС является потребителем I категории [3], то ее питание должно осуществляться от двух независимых, взаиморезервируемых источников. 

Исходными данными при разработке проекта электроснабжения объектов нефтяной и газовой промышленности являются величина электрической нагрузки потребителей, а также место расположения ближайших источников электроэнергии и их параметры. Такими источниками, как правило являются главные понижающие подстанции (ГПП) с двумя трансформаторами. 

Основные условия проектирования рациональной схемы электроснабжения – надежность, экономичность и качество электроэнергии у потребителя. Для крупных предприятий наиболее надежной и экономичной является система электроснабжения с применением глубоких вводов, при которой сети 6-110 кВ максимально приближены к потребителям электроэнергии.

Система электроснабжения строится таким образом, чтобы все её элементы постоянно находились под нагрузкой, т.е. чтобы не было холодного резерва. Вместе с тем параллельно установленные трансформаторы и параллельные линии электропередачи должны работать раздельно, так как при этом снижаются токи короткого замыкания и удешевляются схемы коммутации и схемы релейных защит.

Согласно ПУЭ, потребители относятся к первой категории в отношении бесперебойности питания.

Это предъявляет к системе электроснабжения следующие требования:

		Электроснабжение должно осуществляться от двух независимых источников питания по двум линиям;

		Питание потребителей нефтеперекачивающей станции должно производится от двух трансформаторной подстанции, трансформаторы которой выбираются с учетом взаимного резервирования;

		Перерыв в электроснабжении возможен лишь на время действия автоматики (АПВ и АВР).

 Схема системы электроснабжения нефтеперекачивающей станции, удовлетворяющая требованиям изложенным выше, представлена на листе 2 графической части.



2.2 Схема электроснабжения НПС



Рис. 2.1. Схема электроснабжения НПС



 На рис. 2.1. в соответствии с заданием приведена схема электроснабжения НПС для перекачки нефти по трубопроводу. 

	 Трансформаторы Т1 и Т2 35/10 кВ в нормальном режиме работают раздельно, каждый на свою секцию шин КРУ. 

Автоматическое включение резерва на стороне низшего напряжения производится с помощью секционного выключателя. (Q4).

	 Питание подводится по двум одноцепным взаиморезервируемым ЛЭП 35кВ. Питание высоковольтных двигателей и трасформаторов 10/0,4кВ производится от двух, взаиморезервируемых секций шин КРУ (рис. 2.1).

	 Питание цепей защиты и управления электродвигателями и всего вспомогательного оборудования НПС на напряжение 220/380 В, осуществляется от трансформаторов собственных нужд, Т3 и Т4. 



2.3 Расчет электрических нагрузок на стороне высшего напряжения трансформаторной подстанции 35/10 кВ при НПС



 Для расчета электрических нагрузок на стороне ВН, воспользуемся методикой, разработанной институтом Гипротюменьнефтегаз. В основе метода используется модель распределения в виде двухступенчатой кратчайшей функции.

Расчетная активная мощность высоковольтных двигателей по этому методу определяется следующим образом:



  при С  0,75 М (2.4.2)

  при С  0,75 М (2.4.3)

где  (2.4.4)

  (2.4.5)

где Кв - коэффициент включения, Кв = 0,84;

Кз - коэффициент загрузки двигателей, Кз = 0,76 – 0,84;

Рном-номинальная активная мощность единичного электродвигателя.

Примем Кз = 0,84, т. е. его максимальное значение. Тогда средняя мощность определится: 







Максимальная мощность:







Разделим С на М и получим: 



С/М = 6,42 / 9,1 = 0,70 < 0,75 



 Следовательно, расчетную активную мощность высоковольтных электродвигателей определим по формуле:







=0,9 соответственно заданию. Коэффициент мощности является опережающим, поэтому реактивная мощность принимается со знаком минус. 

Реактивная мощность высоковольтных электродвигателей НПС равна:



  (2.4.6)



Полная мощность высоковольтных электродвигателей составит:



  (2.4.7)

2.4. Выбор числа и мощности трансформаторов



 Число трансформаторов выбирается из соображений надежности в зависимости от категории электроснабжения потребителей.

Категорию проектируемого объекта по надежности электроснабжения принимают в соответствии с ПУЭ [13].

К первой категории относятся потребители, отключение электроснабжения которых влечет за собой опасность для жизни людей, ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, нарушение сложного технологического процесса.

К второй категории - массовый срыв выпуска продукции, простой рабочих, механизмов, промышленного транспорта, нарушение нормальной деятельности значительного количества городских жителей.

К третьей категории - все остальные потребители. Для потребителей третьей категории рекомендуется применять подстанцию с одним трансформатором.

Электроприёмники установок по добыче, подготовке и транспортировке нефти и газа практически все относятся к первой категории надежности. Для электроснабжения потребителей первой категории надежности должны быть предусмотрены два независимых источника электроснабжения.

Согласно руководящим документам для большинства объектов нефтяной и газовой промышленности в районах Западной Сибири с учетом сложности размещения и эксплуатации подстанций рекомендовано выбор единичной мощности трансформаторов и автотрансформаторов двухтрасформаторных подстанций производить из условия 100% резервирования электроснабжения потребителей. Сюда отнесены объекты нефтедобычи, переработки попутного газа, компрессорные станции магистральных газопроводов с газотурбинными приводными агрегатами, нефтеперекачивающие станции магистральных нефтепроводов.

 Произведём выбор силовых трансформаторов. Выбираем силовые трансформаторы из условия:







где - полная максимальная нагрузка подстанции;

 Выберем двухобмоточные масляные трансформаторы типа ТМ 10000/35, технические данные которых сведены в табл. 2.4 

 

Таблица 2.4

 Параметры трансформаторов ТМ 10000/35 

Параметры

Единицы измерения

Данные

Номинальная мощность, Sном



10000

Номинальное напряжение обмотки ВН

кВ

35

Номинальное напряжение обмотки НН

кВ

10

Потери холостого хода, Рх

кВт

2,75

Потери короткого замыкания, Рк

кВт

18,3

Напряжение короткого замыкания, Uк

%

6,5

Ток холостого хода, Iх

%

1,5



 Проверим, подходят ли выбранные трансформаторы с учетом потерь. Активные потери составляют 2 % от номинальной мощности. Реактивные потери составляют 10 % от номинальной мощности. 







 Полная мощность, с учетом потерь, в трансформаторах составит:





 Следовательно, данный тип трансформаторов удовлетворяет нашим требованиям. 

Коэффициент загрузки трансформаторов:



  (2.5.10)



Для I категории , следовательно,  соответствует. 

	
III РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

	

	3.1. Расчет токов короткого замыкания в относительных единицах

	

	 Электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом этих токов.

	На рис. 3.2 приведена расчетная схема, а на рис. 3.3 схема замещения, построенная в соответствии со схемой на рис. 2.1. 

	В нормальном режиме все секционные вакуумные выключатели находятся в отключенном состоянии, силовые трансформаторы работают раздельно на отдельные секции шин. 

	Наиболее тяжелый режим работы может наступить при КЗ в момент перевода нагрузки с одного силового трансформатора на другой, т. е. когда секционный выключатель Q4 включен (рис. 3.2). Этот режим принят за расчетный.

	 Преобразовывать сложные схемы при помощи именованных единиц неудобно. В этом случае все величины выражают в относительных единицах, сравнивая их с базисными. В качестве базисных величин принимают базисную мощность Sб и базисное напряжение Uб. За базисную мощность принимают суммарную мощность генераторов, мощность трансформатора, а чаще число, кратное 10, например 100 МВА. За базисную мощность принимаем значение100 МВА.

	 В качестве базисного напряжения принимаем напряжение высокой ступени 35кВ - Uб1=37,5кВ и Uб2=10,5кВ - базисное напряжение на низкой стороне 10кВ. Составим расчётную схему и схему замещения цепи короткого замыкания. Ниже приведена схема электроснабжения НПС (рис. 3.2).

	


	Рис. 3.2. Расчетная исходная схема

	

	Cхема замещения имеет следующий вид:

	

	 

	Рис. 3.3. Схема замещения

	
Т.к. точка КЗ значительно удалена от источника питания и его мощность велика, по сравнению с суммарной мощностью электроприемников, то периодическая составляющая тока КЗ:

	

	 ; (3.1.11)

	

	 Определим базисные токи (Iб) для каждой ступени трансформации:

	

	 -базисный ток на высокой стороне (3.1.12)

	

	 -базисный ток на низкой стороне (3.1.13)

	

	Найдем сопротивления отдельных элементов сети в относительных единицах и подсчитаем суммарное эквивалентное сопротивление схемы замещения от источника до точки короткого замыкания:

	а) для системы при заданной мощности КЗ:

	

	 ; (3.10)

	  (3.1.14) 

	

	б) для ВЛ:

	 , (3.1.15) 

	где , , ;

	 , (3.1.16)

	где , , ;

	

	в) для двухобмоточных трансформаторов Т1,Т2 (35/10кВ):

	

	  (3.1.17)

	

	г) для двухобмоточных трансформаторов Т3,Т4 (10/0,4кВ):

	

	  (3.1.18)

	

	д) для двигателей основных насосов (СТДП-2500-2УХЛ4):

	

	  (3.1.19)

	

	где -полная мощность СД;

	

	  (3.1.20)

	– сверхпереходное сопротивление, =0,2;

	

	е) для двигателей подпорных насосов (ВАОВ-630 L-4У1):

	

	  (3.1.21)

	где -полная мощность ВАОВ;

	

	  (3.1.22)

	– сверхпереходное сопротивление, =0,2;

	

	На рис.3.4 приведена преобразованная схема замещения.

	

	Рис. 3.4. Преобразованная схема замещения

	

	Параметры преобразованной схемы замещения, определены следующим образом:

	

	; 

	; ;

	

	; 

	; 

	

	Суммарное приведенное индуктивное сопротивление от источника питания до точки короткого замыкания К-1:

	

	  (3.1.23) 

	

	Для того чтобы определить нужно ли учитывать активное сопротивление в лини проверим, выполняется ли условие < 0,33 [3]

	

	  (3.1.24)

	0,085>0,034

	

	Видно, что условие не выполняется, значит активное сопротивление следует учесть.

	

	

	

	 Определим периодическую составляющую тока К-1:

	

	

	  (3.1.25)

	

	Для выбора и проверки электрооборудования по условию электродинамической стойкости необходимо знать ударный ток КЗ (iуд):

	Ударный ток КЗ в точке К-1:

	

	  (3.1.26)

		

		где куд – ударный коэффициент;

		Ударный коэффициент определим по графику 

		

		 [3], (3.1.27)

		

		где  и -суммарные сопротивления от источника до точки КЗ.

		
  данному значению отношения соответствует значение ;

	

	Мощность КЗ в точке К-1:

	

	  (3.1.28)

	

	 Суммарное эквивалентное сопротивление схемы замещения от источника до точки короткого замыкания К-2:

	

	 ; (3.1.29)

	

	 Для того чтобы определить нужно ли учитывать активное сопротивление в лини проверим, выполняется ли условие: 

	

	< 0,33 [3]

	  (3.1.30)

	0,085<0,14

	

	Видно, что условие выполняется, значит активным сопротивлением можно пренебречь.

	

	  (3.1.31)

	

	 Определим периодическую составляющую тока К-2:

	

	 ; (3.1.32) 

	Для того, чтобы определить периодическую составляющую тока К-2, следует учесть “потпитку” от электродвигателей.

	

	  (3.1.33)

	

	Периодическая составляющая тока КЗ от источника питания:

	

	  (3.1.34)

	

	Периодическая составляющая тока КЗ от электродвигателей:

	

	  (3.1.35)

	

	Результирующий ток КЗ в точке К-2:

	

	 

	

	Определим ударный ток КЗ в точке К-2:

	

	 ; (3.1.36)

	

	Ударный коэффициент для определения тока КЗ в точке К-2 определим аналогично, по графику 

	

	 [3];

		 

		данному значению отношения соответствует значение ;

	Ударный ток КЗ от энергосистемы в точке К-2:

	 

	 (3.1.37)

	

	Ударный ток КЗ от электродвигателей:

	

	  (3.1.38)

	

	Результирующий ударный ток КЗ в точке К-2:

	

	 кА 

	

	Мощность КЗ в точке К-2:

	

	 ; (3.1.40) 

	

	

	

	Результирующая мощность в точке К-2:

	

	 

	

	 В качестве минимального тока КЗ, который необходим для проверки чувствительности релейных защит, используют ток двухфазного КЗ в наиболее удаленной точке. Минимальное значение тока КЗ можно определить по формуле: 

	
  (3.1.41)

	  (3.1.42)

	

	Результаты расчета токов КЗ сведены в табл. 3.1.8.

	

	Таблица 3.1.8

	Результаты расчета токов КЗ

	Точка КЗ

	Ik(3), кА

	iуд, кА

	Ik(2), кА

	

	К-1

	 28,3

	 44,02

	 24,5

	1838,13

	К-2

	45,32

	81,38

	39,24

	939,14




IV ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТИПОВЫХ ЯЧЕЕК КРУ-10 кВ



4.1. Выбор сечения и марки кабелей



Сечение кабелей выбирают по техническим и экономическим соображениям.

Произведем выбор сечений по расчетным токам. За расчетные токи потребителей примем их номинальные значения.

Для основных двигателей номинальный ток определится:



  (4.13)



где Рном – номинальная мощность электродвигателя, кВт; 

Uном – номинальное напряжение, кВ;

сos φ – коэффициент мощности электродвигателя.

 





Для подпорных двигателей номинальный ток определится:



 



Для трансформаторов типа ТМ 10000/35 номинальный ток определится:


 , (4.14)



где Sном.т – номинальная мощность каждого из трансформаторов, кВ*А;

 Uном – номинальное напряжение; 110 кВ.

 





Для параллельно работающих линий, питающих ЗРУ-10кВ в качестве расчетного тока принят ток послеаварийного режима, когда одна питаю-щая линия вышла из строя. Расчетный ток для этого случая определим по величине расчетной мощности:



  (4.15)



где S.р – полная расчетная мощность электродвигателей, кВ*А;

 Uном – номинальное напряжение, 10кВ.







Результаты расчета сведены в табл. 4.6. 



 Таблица 4.6

Выбор сечений и марки кабелей 

Наименование потребителей

Основной

электродвигатель

Подпорный

электродвигатель

ЗРУ-10 кВ

Трансформатор

ТМ 10000/35

Расчетная мощность, кВт

2500

800

7260

25000

Номинальный ток, А

152,74

51,151

419,16

164,9

Длительно допустимый ток, А

270

60

740



300

Сечение жилы кабеля, мм2

185

16

480

150

Принятая марка кабеля

СБ2лГ 3х120

СБ2лГ

3х95

ШАТ 80х6

АС-70



Условие выбора сечения жил кабеля по допустимому нагреву при нормальных условиях прокладки: номинальный ток должен быть меньше либо равен допустимому току.



 . (4.16)



Проанализировав данные табл. 4.2 можно сделать вывод, что выбранные сечения удовлетворяют нашим условиям.



4.2 Выбор ячеек КРУ



В качестве распределительного устройства 10 кВ применим закрытое распределительное устройство (ЗРУ). ЗРУ состоит из отдельных ячеек различного назначения.

Для комплектования ЗРУ-10 кВ выберем малогабаритные ячейки КРУ серии К-104 Кушвинского электромеханического завода. Данные ячейки отвечают современным требованиям эксплуатации, имеют двухсторонний коридор обслуживания, выкатные тележки с вакуумными выключателями, безопасный доступ к любому элементу КРУ. Релейный и кабельный отсеки отделены от отсека коммутационных аппаратов металлическими перегородками, все коммутации производятся только при закрытой наружной двери, имеются функциональные блокировки. 

В состав КРУ серии К-104 входят вакуумные выключатели с электромагнитным приводом, трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, предохранители, разъединитель с заземляющими ножами, релейный шкаф с аппаратурой, клапаны сброса давления в сочетании с датчиками дуговой защиты. 

КРУ серии К-104 предназначены для установки в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственного регулирования климатических условий. Обслуживающая среда должна быть невзрывоопасной, не содержать агрессивных газов и испарений, химических отложений, не насыщенной токопроводящей пылью и водяными парами. 



4.3. Выбор шин



В качестве сборных шин выбираем алюминиевые шины прямоугольного сечения размером 80х6 мм. Длительно допустимый ток при одной полосе на фазу составляет Iдоп = 740А. Условие выбора:



 ; (4.3.50) 

 



 Проверим шины на электродинамическую стойкость к токам КЗ.

Шину, закрепленную на изоляторах можно рассматривать как многопролетную балку.

 Наибольшее напряжение в металле при изгибе:



 , (4.3.51)



где М – изгибающий момент, создаваемый ударным током КЗ, Нм;

W – момент сопротивления, м3.

Изгибающий момент для равномерно нагруженной многопролетной балки равен: 



 , (4.3.52)



где F-сила взаимодействия между проводниками при протекании по ним ударного тока КЗ, Н;

– расстояние между опорными изоляторами, 



 , (4.3.53)



где – расстояние между токоведущими шинами, = 0,35 м;

 – коэффициент формы, =1,1.

Момент сопротивления: 



 , (4.3.54)



где b,h – соответственно узкая и широкая стороны шины, м.

Тогда наибольшее напряжение в металле при изгибе:







Допустимое напряжение при изгибе для алюминиевых шин 70 МПа.



Следовательно выбранные шины удовлетворяют условиям электродинамической стойкости.

Для проверки возможности возникновения механического резонанса в шинах определим частоту свободных колебаний шин:



  (4.3.55)



где – пролет шины, =1,1 м;

 – модуль упругости материала шин, для алюминия =7,21010 Н/м2;

 – масса единицы длины шины,  = 0,666 кг/м;

 – момент инерции сечения шин относительно оси изгиба.



  (4.3.56)



Т. к. , то явление резонанса не учитываем.

Проверим шины на термическую стойкость к токам КЗ.

 Минимально допустимое сечение алюминиевых шин: 



  (4.3.57)



где – периодическая составляющая тока КЗ в точке КЗ;

 – приведенное время КЗ.



  (4.3.58)



где – время действия апериодической составляющей времени КЗ;

 – время действия периодической составляющей времени КЗ.

Для времени отключения КЗ  и β” = 1:

  (4.3.59)





Выбранные шины удовлетворяют условиям термической стойкости, т.к.  , (4.3.60) 

или .



4.4. Выбор выключателей



Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, конструктивному исполнению и проверяются по параметрам отключения, а также на термическую и электродинамическую стойкость. Выбор высоковольтных выключателей произведен на основе сравнения каталожных данных с соответствующими расчетными данными.

 Выбор выключателей Q14-Q16. 

 Выбираем вакуумный выключатель ВМКЭ-35А-16/1000 У1, это выключатель наружней установки. Он предназначен для коммутации электрических цепей в нормальном и аварийном режимах работы в сетях трёхфазного переменного тока и частотой 50 Гц для закрытых распределительных устройств в энергетике и промышленности. Выключатель имеет по полюсное управление встроенным электромагнитным приводом. Выключатели предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от минус 45 до +40°C. 

Выбор выключателей Q1 – Q13.

Выбираем вакуумный выключатель BB/TEL-10-50/1000-У2.

Выключатели вакуумные внутренней установки серии BB/TEL предназначены для коммутации электрических цепей в нормальном и аварийном режимах работы. Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, конструктивному выполнению, месту установки и проверяются по параметрам отключения, а также на электродинамическую и термическую стойкость.

Все каталожные и расчётные данные выключателей, сведены в табл.4.6. 



Таблица 4.6

Выбор выключателей

Место установки выключателя

Тип

выключателя

Условия

выбора

Расчетные

данные сети

Каталожные данные

выключателя

Q14-Q16

ВМКЭ-35А-16/1000 У1



35кВ

83,97А

9,43 кА

16 кА

355,69

35кВ

1600А

25кА

20кА

2500

Q1-Q13

BB/TEL-10-50/1000-У2



10кВ

419,16А

45,38кА

81,38

1135,69

10кВ

1600А

50кА

100кА

1600



Для выключателей Q14-Q16: ВМКЭ-35А: I∞=50 кА, tп=4 с; 

Расчет теплового импульса тока при КЗ:



,(4.4.61)



где I -действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;



 tоткл –время от начала КЗ до его отключения.

 tоткл=tз+tвык, (4.4.62)

где tз –время действия релейной защиты, для МТЗ tз = 0,5-1с. Примем tз =1 с. 

 tвык –полное время отключения выключателя, для выключателей ВМКЭ-35А и BB/TEL-10 время отключения- tвык=0,05 с. 

 Tа –постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, для данной точки КЗ:



  (4.4.63)



где X∑ , R∑ - соответственно суммарное индуктивное и активное

сопротивления цепи до точки КЗ.

 

tоткл=1+0,07=1,07 с



 Т.к. при расчёте токов КЗ в точке К-1 активное сопротивление учитывается, то 

 Тогда тепловой импульс тока при КЗ для Q13-Q15:



 



Интеграл Джоуля для Q14-Q16:



  (4.4.64)



Для выключателей Q1-Q13: BB/TEL-10: I∞=50 кА, tп=4 с;



 tоткл =1+0,07=1,07 с.

 



Т.к. при расчёте токов КЗ в точке К-2 активное сопротивление учитывается, то 

Тогда тепловой импульс тока при КЗ для Q1-Q13:







Интеграл Джоуля для Q1-Q13:



  



4.5. Выбор трансформаторов тока



Для выбора трансформаторов тока составим таблицу табл. 4.5.



Таблица 4.5

Выбор трансформаторов тока

Место установки

Тип трансформатора тока

Условия выбора

Расчетные данные сети

Каталожные данные трансформа-тора тока





ЗРУ





ТПОЛТ-10

Uс  Uном

Iрасч  I1ном







10 кВ

419 А

81,38 кА



111,01



10 кВ

1500 А

191 кА

2916 кА2с

 

Проверим трансформаторы тока ТПОЛТ-10, устанавливаемые внутри помещения на электродинамическую стойкость при КЗ

;				(4.44)



гдеkt – кратность термической устойчивости, приводится в каталогах,	kt = 65;

t – время термической устойчивости, приводится в каталогах, t=1 с;

tпр – приведенное время КЗ, tпр=1,005 с;

I∞ – действующее значение периодической составляющей тока КЗ,



I∞ = 10,51 кА.

.



Проверим трансформаторы тока, устанавливаемые внутри помещения на термическую стойкость при КЗ:



  (4.45) 

,

.



Из расчета следует, что выбранные трансформаторы тока ЗРУ удовлетворяют условиям выбора.



4.6. Выбор трансформаторов напряжения



Условие выбора:

 

Uном ≥ Uном. сети (4.46)

 

Выберем трансформаторы напряжения типа НАМИ-10-ХЛ2, номинальное напряжение которого 10 кВ и номинальная мощность в третьем классе точности 500 ВА. Предельная мощность 1000 ВА.



4.7. Выбор предохранителей



Плавкими предохранители обеспечивают защиту трансформаторов напряжения. Для их защиты выберем предохранители типа ПКТМ-10, технические данные которого представлены в таблице 4.7. 

 

 Таблица 4.7

Технические характеристики предохранителя ПКТМ-10

Наименование 

I ном, А

U ном, В

I откл. min

I откл. ном., кА



Исполнение

Предохранитель ПКТМ- 10

5-31,5

10000

3 Iном

40



однокорпусное

Предохранитель ПКТМ- 10

Предохранитель

40-80

10000

3 Iном

40



однокорпусное

ПКТМ- 10

100-160

10000

3 Iном

40



двухкорпусное



4.8. Выбор ограничителей перенапряжения



Ограничители перенапряжений нелинейные с полимерной внешней излоляцией предназначены для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования подстанций и сетей переменного тока. Ограничители перенапряжений устанавливаются в сетях переменного тока частотой 50 Гц с изолированной нейтралью и включаются параллельно защищаемому объекту. 

Ограничители перенапряжений типа: ОПН-П1-3IIУХЛ1, ОПН-П1-6IIУХЛ1 и ОПН-П1-10IIУХЛ1. 

Конструктивно ограничители перенапряжения выполнены в виде блока последовательно соединенных оксидно-цинковых варисторов, заключенного в полимерную покрышку. 

Технические данные которого представлены в таблице 4.8.10.



Таблица 4.8.10

Технические данные ОПН

Наименование изделия

Класс напряж. сети, кВ

Наибольш. рабочее напряж., кВ действ.

Остающееся напряжение при волне импульсного тока 8/20 мкс с амплитудой, кВ

Масса, кг







250 А

500 А

2500 А

5000 А

10000А



ОПН-П1-10II УХЛ1

10

12

-

29,5

-

36

38

5,4




V ВЫБОР И РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ 



5.1. Назначение релейной защиты



Лидирующее положение в разработке, производстве и внедрении микро-процесссорных защит в России занимают два предприятия: 

ООО «АББ Реле-Чебоксары» и НТЦ "Механотроника"-г.Санкт-Петербург.

Блоки БМРЗ НТЦ «Механотроника» предназначены для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации присоединений от 0,4 до 220 кВ. Эти блоки не уступают многим зарубежным образцам по техническим и эксплуатационным характеристикам, при этом их стоимость значительно ниже.

Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ-ДА-47
(в дальнейшем - БМРЗ), предназначен для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления, измерения и сигнализации присоединений напряжением 10 кВ. 

БМРЗ обеспечивает функции защиты, автоматики и управления синхронных и асинхронных двигателей.



5.2. Функции БМРЗ



Трехступенчатая максимальная токовая защита (МТЗ) от междуфазных замыканий выполнена с контролем двух фазных токов. Первая и вторая ступени имеют независимую время-токовую характеристику. Третья ступень имеет независимую или зависимую характеристику. Выбор типа характеристики третьей ступени МТЗ производится программным ключом S109. БМРЗ обеспечивает возможность работы третьей ступени МТЗ с двумя типами зависимых характеристик - пологой (аналогичной характеристикам реле РТ-80, РТВ-IV) и крутой (аналогичной характеристике реле РТВI). Выбор зависимой характеристики производится программным ключом S111. 

Третья ступень МТЗ может быть использована с действием на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию. Блокировка действия третьей ступени на отключение производится программным ключом S117.

Любая ступень МТЗ может быть выведена из действия программными ключами S101, S102, S103 для первой, второй и третьей ступени соответственно.

Предусмотрена возможность выполнения направленной второй ступени МТЗ. Условие пуска (направленная или ненаправленная) вводится программным ключом S113.

	БМРЗ обеспечивает две программы уставок МТЗ. Переключение программ уставок производится подачей сигнала на дискретный вход “Программа 2”.

БМРЗ обеспечивает автоматический ввод ускорения первой и второй ступеней МТЗ по включению выключателя. Ускорение третьей ступени может быть введено программным ключом S116, при условии работы третьей ступени на отключение. Ускорение вводится на 1с.



Защита от потери питания выполнена по факту снижения частоты, действует на вторую ступень МТЗ и может быть выведена из действия программным ключом S42.

Защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) выполнена с контролем 3U0 и 3I0 и двумя выдержками времени. ОЗЗ может быть использована в следующих конфигурациях:

с контролем напряжения нулевой последовательности;

с контролем тока нулевой последовательности;

комбинированная (с контролем напряжения и тока нулевой последовательности);

направленная .

Выбор конфигурации ОЗЗ производится программными ключами S24, S25, S26.

ОЗЗ действует на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию (ключ S21).

В БМРЗ установлены два реле сигнализации срабатывания ОЗЗ с замыкающими контактами - “ОЗЗ-1” и “ОЗЗ-2”. Реле “ОЗЗ-1” срабатывает по окончанию отработки выдержки времени, заданной уставкой ТОЗЗ1. Если введено действие ОЗЗ на отключение, то одновременно со срабатыванием реле “ОЗЗ-1” выдается команда на отключение выключателя. Реле “ОЗЗ-2” срабатывает после отработки выдержки времени, заданной уставкой ТОЗЗ2. 

БМРЗ обеспечивает две программы уставок ОЗЗ. Переключение программ уставок производится одновременно со сменой программ МТЗ подачей сигнала на дискретный вход “Программа 2”.

Дифференциальная токовая отсечка (ДТО) выполнена с контролем двух токов. По окончанию отработки выдержки времени, заданной уставкой ТДТО выдается команда на отключение выключателя. ДТО может быть выведена из действия программным ключом S100. БМРЗ обеспечивает две программы уставок ДТО. Переключение программ уставок производится одновременно со сменой программ МТЗ подачей сигнала на дискретный вход “Программа 2”.

БМРЗ реализует функции датчика логической защиты шин (ЛЗШД) для структуры ЛЗШ с параллельным включением датчиков (ЛЗШ-Б). Выходной дискретный сигнал “ЛЗШД” выдается замыканием контактов выходного реле при пуске любой ступени МТЗ (при условии работы третьей ступени на отключение). Предусмотрена возможность блокировки действия третьей ступени МТЗ на ЛЗШД (ключ S116).

Защита минимального напряжения (ЗМН) выполнена с контролем двух линейных напряжений и напряжения обратной последовательности. Контроль линейных напряжений может быть блокирован программным ключом S70, контроль напряжения обратной последовательности блокируется ключом S73. ЗМН действует на отключение и на сигнализацию или только на сигнализацию (ключ S71). Предусмотрена блокировка ЗМН при пуске первой и второй ступени МТЗ (ключ S72).

ЗМН срабатывает только при включенном выключателе.

БМРЗ реализует функции дуговой защиты. Выходной дискретный сигнал “Дуговая защита” выдается замыканием контактов выходного реле при пуске МТЗ и подаче на вход дискретного сигнала “Дуговая защита 1” или “Дуговая защита 2”. Дуговая защита действует на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию (ключ S411).



5.3. Функции сигнализации



БМРЗ обеспечивает формирование выходных сигналов “Аварийное отключение 1”, “Аварийное отключение 2” и “РПВ”, “Вызов”, “Неисправность БМРЗ/выключателя” и “Отказ БМРЗ”.

Квитирование сигнализации производится нажатием кнопки СБРОС на пульте БМРЗ в режиме управления “Местное” или подачей соответствующей команды по последовательному каналу в режиме управления “Дистанционное”.

При поступлении на вход сигнала “Ав.ШП” включается индикатор “НЕИСПР.” и мигает индикатор “ВНЕШ”на лицевой панели БМРЗ.

При срабатывании выходного реле “ВЫЗОВ” мигает индикатор “ВНЕШ” на лицевой панели БМРЗ.



5.4. Защита асинхронных двигателей ВАОВ-630 L-4У1



 Для защиты двигателей установим блок БМРЗ-ДА-47. Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ-ДА-47 предназначен для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления, измерения и сигнализации присоединений напряжением 6–35кВ. Данный блок, с дифференциальной токовой отсечкой, применим как для синхронных, так и для асинхронных электродвигателей.

 Основными параметрами схем релейных защит являются ток срабатывания защиты , ток срабатывания реле , коэффициент чувствительности Кч.



5.6. Расчёт защиты двигателя подпорных насосов



5.6.1 Расчёт токовой отсечки для электродвигателя 

 Ток срабатывания отсечки  отстраивается от пускового тока  электродвигателя:



 . (5.7.78)



где – коэффициент надежности, ;

 1,8– коэффициент, учитывающий действие апериодической составляющей тока при пуске.



  (5.7.79)



Пусковой ток определится по формуле:



,



где - кратность пускового тока, ;





Ток срабатывания отсечки:







Ток срабатывания реле:



  (5.7.80)



где – коэффициент схемы, для случая соединения обмоток трансформаторов тока по схеме полная и неполная звезда =1;

– коэффициент трансформации трансформаторов тока, =1000/5=200.



 



Коэффициент чувствительности:



  (5.7.81)



где – ток двухфазного КЗ:



 





Чувствительность ТО соответствует норме. 


5.6.2 Расчёт МТЗ для электродвигателя 

Ток срабатывания защиты



  (5.7.82)



где – коэффициент надёжности, для защит действующих на отключение, ;

-коэффициент возврата, для микропроцессорных реле, ; 







Ток срабатывания реле:



 ; (5.7.83) 



где- – коэффициент схемы, для нашей схемы соединения обмоток трансформаторов тока, =;

– коэффициент трансформации трансформаторов тока, =1000/5=200.







Кратность отсечки, определится по формуле:



  (5.7.84)


5.7. Выбор источников оперативного тока



В качестве источника оперативного тока используем трансформаторы тока и напряжения, т.е. используем источники переменного оперативного тока.

Трансформаторы тока являются надежными источниками питания оперативных цепей для защиты от коротких замыканий и перегрузок. Трансформаторы напряжения нельзя применять для питания оперативных цепей защит от КЗ, т.к. при КЗ напряжение резко снижается, и релейная защита не придет в действие. Трансформаторы напряжения могут применяться при повреждениях и ненормальных режимах, которые не сопровождаются глубоким снижением напряжения в сети (защита от перегрузки, от замыканий на землю, повышения напряжения, понижения частоты и т.д.).


VI ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ



6.1. Введение



Научно-технический прогресс - основа концепции ускорения социально-экономического развития общества. Неизбежным следствием научно-технического прогресса является не только улучшение качества жизни человека, защищенность его от природных факторов, но и редко взрастающие антропогенные нагрузки на объект окружающей среды и в первую очередь, на её наиболее уязвимый компонент биосферы.

Характерным примером отрицательного антропогенного воздействия на природную среду результатов хозяйственной деятельности в нашей стране может быть химическая промышленность. Известно, что сформировавшемуся в последнее время химическому комплексу отводится ведущая роль, при нынешних темпах развития производительных сил и освоение углеродных ресурсов вопросы охраны окружающей среды приобретают особую остроту и социальную значимость. Это обусловлено тем, что производственная деятельность предприятия химической промышленности неизбежно связано с техногенным воздействием на объекты природной среды. В силу специфических особенностей ведения работ химическая отрасль относится к числу отраслей-загрязнителей природной среды. 

Причиной создавшегося положения является низких уровень технологичности технологических процессов химии, используемых технических средств и примерных материалов, а также химреагентов.

Отставание в разработке научных и инженерных основ экологически безопасного ведения работ, отвечающих требованиям технологии, является основой причиной создания напряженной экологической обстановки в районах эксплуатации химических элементов.

В данном разделе приведем краткий анализ опасных и вредных факторов на стадии создания, внедрения, испытания, наладки и эксплуатации проектируемого объекта.

При этом выявляем электроопасность, механических поражений, наличие опасных уровней шумов и вибрации.

Особенно уделим внимание состоянию климата (окружающей среде) и условиям оптимального освещения.

Во второй части раздела обратим внимание на условия труда рабочего персонала, рабочее место и безопасность работы установок и аппаратов. Так же разработаем технические и организационные мероприятия по защите от воздействия опасных и вредных факторов, выявленных в первой части раздела.

При разработке мероприятий более детально на инженерном уровне обратим внимание на заземление и освещение КТПН-6/0,4кВ, находящихся на территории цеха .Также выявим возможные причины возникновения пожаров и учтем эффективные меры борьбы с ними. Приведем ряд оборудования для пожаротушения.

В следующей части раздела рассмотрим ряд аспектов по охране окружающей среды, мероприятия по её охране и рациональному пользованию недр.

Уделим внимание мероприятиям, проводимым при чрезвычайных ситуациях.



6.2. Анализ опасных и вредных факторов на химических объектах



Опасным производственным фактором называются такой производственный фактор, воздействия которого на рабочий персонал в определенных условиях приводит к травме или к другому внезапному ухудшению здоровья.

В рассматриваемом литейном цехе имеется ряд опасных факторов:

- Вращающиеся части двигателей

- Возможность поражения электрическим током

- Пожар;

 Вредными производственными факторами являются также такие факторы, воздействия которых на рабочий персонал при определенных условиях ведёт к снижению трудоспособности и заболеваниям.

В литейном цехе имеется ряд вредных для человека факторов:

наличие вращающихся и движущихся машин и механизмов;

конвейерного хозяйства;

негабаритных мест;

использованием грузоподъемных механизмов и кранов;

получением раскаленного конечного продукта;

непрерывностью технологического процесса;

высокой в летнее время и низкой в зимнее температуры на рабочих местах;

наличием открытого огня; 

высокой запыленностью и загазованностью; 

недостаточное освещение в темное время суток.



6.3. Промышленная безопасность при эксплуатации цеховой комплектной трансформаторной подстанции



Для обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала КТПН 10/0,4 кВ должно удовлетворять следующим требованиям:

1. КТПН с установленным в ней оборудованием и аппаратами должна соответствовать действующим требованием согласно ПУЭ.

2. Кабельные каналы закрываются съемными несгораемыми плитами и содержатся в чистоте.

3. Токоведущие части закрываются сплошными ограждениями.

4. Токоведущие части коммутационной аппаратуры должны быть защищены от случайных прикосновений.

5. На дверях вывешиваются предупреждающие плакаты: ,,КТПН 6/0,4 кВ”, ,,Опасно для жизни”, ,,Посторонним вход воспрещен” и т. д.

6. На всех ключах, кнопках и рукоятках управления имеются диспетчерские наименования, указывающие операцию, для которых они предназначены.

7. Осмотр, и чистка КТПН от пыли и загрязнения производится не реже одного раза в три месяца.

8. Основными мерами защиты от поражения электрическим током является: обеспечения недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением; устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах и других частях электрооборудования, что достигается использованием двойной изоляции, защитным заземлением, занулением, защитным отключением; применение средств индивидуальной защиты – изолирующие штанги, указатели напряжения, измерительные клещи, диэлектрические перчатки, диэлектрические боты, и т.п.



6.4. Расчет защитного заземления



Заземление, устраиваемое с целью обеспечения безопасности, представляет собой преднамеренное соединение с землей металлических частей электрической установки, в нормальных условиях не находящихся под напряжением, при помощи заземляющих проводников и заземлителей.

Назначение защитного заземления заключается в создании между металлическими конструкциями или корпусом защищаемого устройства и землей электрического соединения достаточно малого сопротивления.

В установках 380/220В с заземленной нейтралью трансформаторов применяем систему заземления, при которой заземленные проводники соединяются с заземленной нейтралью. Наличие такого соединения превращает замыкание токоведущих частей на заземленные части установки в короткое замыкание, вследствие чего происходит отключение аварийного участка автоматом или предохранителем ГОСТ 12.1.030-81.

Из всего сказанного выше следует, что целью устройства защитных заземлений является:

а) в установках с изолированной нейтралью – обеспечение безопасной величины тока, протекающего через тело человека пи замыканиях фазы сети на заземленные участки;

б) в установках с заземленной нейтралью – обеспечение возможности автоматического отключения дефектных участков сети при тех же замыканиях.

Согласно ПУЭ 1-7-32 в электроустановках без компенсации емкостных токов сопротивление заземляющего устройства при протекании расчетного тока замыкания на землю в любое время года должно быть при одновременном использовании для электроустановок напряжением до 1000В не более R < 125 / J (Ом), где J – ток замыкания на землю, сопротивление должно быть не более 4 (Ом) ПУЭ 1-7-38.

Для защиты ТП применимо контурное заземление.





КТПН – 10/0,4 кВ 

Рис.6.8 Контур заземления


Для выравнивания потенциала внутри контура прокладывают горизонтальные полосы. Чтобы уменьшить шаговое напряжение за пределами контура, вдоль проходов в грунт закладывают специальные шины.

Длина кабельных линий со стороны 10кВ: L = 100 м; грунт-суглинок; Руд = 100 Ом/м. Измерения проводились при средней влажности грунта Y2 = 1.5. В качестве вертикальных заземлителей принимаем стальные стержни диаметром 16 мм и длинной 2.5 м. В качестве соединительной полосы стальная шина сечением 40х4 мм.

Расчетный ток замыкания на землю со стороны 10 кВ (фазный):



 (А)



Сопротивление заземляющего устройства принимаем Rз = 4 Ом.

Рассчитываем удельное сопротивление грунта:







Сопротивление естественного заземления: Rе = 6 Ом, это сопротивление оболочки кабеля.

Сопротивление искусственного заземлителя должно быть:







Сопротивление одиночного вертикального заземлителя:





Длина соединительной полосы равна периметру прямоугольника 10 х 5 м, т.е. 30 м.

Вертикальные стержни размещаются через каждые 2,5 м, всего 12 стержней. Сопротивление соединительной полосы:







С учетом коэффициента использования соединительной полосы: 







Требуемое сопротивление растеканию вертикальных стержней:







Окончательно определяется число вертикальных стержней. Принимая предварительно их число равным 12, длину 2.5 м, расстояние между ними 2.5 м, находим коэффициент использования:

Rст = 0,52







Окончательно принимаем к установке 6 вертикальных электродов расположенных по контуру ТП.


6.5 Производственная санитария



Под гигиеной труда принято понимать отрасль науки, изучающей влияние трудовой деятельности и производственной деятельности (среды) на организм работающего персонала.

 Производственная санитария служит для практического использования научных положений гигиены труда и занимается изучением вопросов санитарного устройства, эксплуатации и содержания предприятия и оборудования, разработкой требований, обеспечивающих нормальные условия труда на рабочих местах, в производственных помещениях и на территории предприятия.

Производственная санитария и гигиена труда направлены на устранение факторов, неблагоприятно влияющих на здоровье трудящихся и создание нормальных условий работы на производстве.

Опасные и вредные производственные факторы, неблагоприятно действующие на человеческий организм в производственных условиях, в соответствии с ГОСТ 12.0.003 - 82 подразделяются на группы: физическая, химическая, биологическая, психофизиологическая.

Для борьбы с вредными производственными факторами и профилактическими заболеваниями должны приниматься следующие меры:

Совершенствование технологии производства автоматизация и комплексная механизация производственных процессов, исключение тяжелых ручных работ.

Повышение технического уровня санитарно – гигиенических средств за счет устройства рациональной вентиляции в производственных помещениях, отопления и освещения.

Оборудование раздевалок, сушилок для увлажненной одежды, душевых и. т. д. Обеспечение работающих спецодеждой, спецобувью и средствами индивидуальной защиты.

Содержание территории предприятия, путей передвижения, производственных помещений и рабочих мест в чистоте и порядке.

Утомление - ослабление физического и психологического состояния человека, развивающиеся в результате его деятельности и ведущих к временному снижению его эффективности. Утомление ослабляет сопротивляемость организма к вредным воздействиям, мешает сосредоточиться и может явиться причиной несчастного случая. Предотвращает утомление внедрение рационального режима труда и отдыха четко установленный распорядок работы, отдыха, питания и сна. Такой распорядок призван обеспечить здоровье работающих, и поддержание работоспособности на оптимальном уровне.

При разработке внутренних режимов труда и отдыха следует учитывать закономерные колебания работоспособности человека в течение смены.

В первые дни недели происходит рост работоспособности человека в течение смены в связи с вхождением работающего в трудовой процесс, наиболее высокого уровня работоспособность достигает обычно на третий- четвёртый день, а затем начинает постепенно снижаться. Для поддержания высокого уровня работоспособности в течение всей недели необходимо более сложные и трудоёмкие работы производить в течение третьего-четвертого дней недели.

Микроклимат

Микроклимат в производственных условиях определяется следующими параметрами:

Температура воздуха t, С

Относительной влажностью Y, %

Скоростью движения ветра U, м/с

Под оптимальными микроклиматическими параметрами следует понимать такие, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционирования и теплового состояния организма, создают ощущение теплового комфорта и являются предпосылкой высокого уровня работоспособности. Для теплового самочувствия человека важно определенное сочетание температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне. Все работы на данном объекте проводятся на открытом воздухе, что ведёт к следующим условиям:

Все рабочие должны быть обеспечены спецодеждой тип которой зависит от характера работ и климатических условий;

Запрещается проведение работ при ненормальных метеорологических условиях (сильный дождь, ветер, гроза);

Необходимо обеспечить правильное чередование труда и отдыха;

Место для отдыха должно быть организовано в соответствии с климатическими условиями, в которых проводятся работы.

Шум

Шум наносит большой ущерб, вредно действует на организм человека и снижает производительность труда. Утомление рабочих из-за сильного шума увеличивает число ошибок при работе, способствует возникновению травм.

Сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности людей. Продолжительность действия сильного шума вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха, а иногда и к глухоте. Сильный шум в условиях производства может способствовать возникновению травматизма, т.к. на фоне этого шума не слышно сигналов транспорта, автопогрузчиков и других механизмов. 

Таким образом, шум вызывает нежелательную реакцию всего организма человека.

При нормирование шума используют два метода: нормирование по предельному спектру шума, нормирование уровня звука в дБЛ. Таким образом, шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней, значение которых приведены в ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности». 

Поэтому для работе на данном объекте допустимый уровень звукового давления в активной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц есть 80 dБЛ, а допустимый уровень звука 85 dБЛ. При данном производственном процессе реальный уровень звукового давления превышает нормативный уровень.

Одним из основных методов уменьшение шума на производственных объектах является снижение шума в основных его источниках – в электрических машинах, автотранспорте и т. д.

В механических устройствах часто причинами не допустимого шума являются износ подшипников, неточна сборка деталей при ремонтах и т.п. Поэтому в процессе эксплуатации всех видов машин и механизмов следует точно выполнять все требования Правил технической эксплуатации.

Строительные нормы и правила СНиП 11-12-17 предусматривают защиту от шума строительно-акустическими методами, при этом для снижения уровня шума предусматриваются следующие меры:

установка в помещениях звукопоглощающих конструкций и экранов;

звукоизоляция ограждающих конструкций;

уплотнение по периметру притворов окон, дверей;

звукоизоляция мест пересечения ограждающих конструкций с инженерными конструкциями; 

устройство звукоизолированных кабин наблюдения и дистанционного управления технологическим процессом; 

укрытия в кожухи источников шума.

В качестве индивидуальных средств защиты от шума на данном объекте используют специальные наушники, вкладыши в ушную раковину, противошумные каски, защитное действие которых основано на изоляции и поглощении звука.

6.6. Защита от электромагнитных полей



В КТПН множество источников электромагнитных полей (высоко- и низковольтные кабели, шины, катушки магнитных пускателей, трансформаторы тока и напряжения, а так же силовые и т. д.).

Согласно ГОСТ 12.1.002.-75 допустимые уровни напряженности и длительность пребывания работающих без средств защиты в электрическом поле таковы: 

5кВ/м –без ограничений

от 5 кВ/м до 10 кВ/м – не более 3,5 часов

от 10 кВ/м до 15 кВ/м - не более 1,5 часа

от 15кВ/м до 20кВ/м – не более 10 минут 

от 20 кВ/м до 25кВ/м - 5 минут

Защита от воздействия электромагнитных полей промышленной частоты осуществляется экранированием источников.

Трансформаторы (активная часть) - помещена в металлический маслонаполненный бак, вся коммутационная аппаратура устанавливается в металлических шкафах. Шинопроводы прокладываются в металлических коробах, кабели прокладываются в полу КТПН.



6.7. Производственное освещение

 

Производственное рациональное освещение территории предприятия, производственных помещений и рабочих мест имеет весьма важное гигиеническое значение. Оно обеспечивает труд, делает движение рабочего уравновешенными, снижает опасность травматизма. Недостаточная или неправильная освещенность территории, дорог, установок, лестниц может привести к падению рабочих и к несчастным случаям.

Освещение производственных объектов может быть естественным и искусственным. Естественное освещение бывает боковое (оно в стеклах), верхнее, комбинированное (световые фонари и окна). 

Искусственное освещение газоразрядными лампами, лампами накаливания.

В промышленности широко применяются лампы накаливания, так как только они выпускаются во взрывозащищённом исполнении светильников. Искусственное освещение производственных помещений может быть общим, местным и комбинированным. При системе местного освещения, (может быть постоянным и временным) светильники устанавливаются непосредственно на рабочих местах.

На объектах промышленности широко применяется прожекторное освещение.

Аварийное освещение на производственных объектах должно быть рассчитано на напряжение электрического тока 12 В.

Нормы общей минимальной освещенности в люкс (ЛК) производственных объектов приведены в табл 6.9.:



Таблица 6.9

Нормы общей минимальной освещенности

- двигателя , станки 

- лебёдка 

- подъемная мачта 

- приемные мостики 

- шкафы контрольно-измерительных приборов в помещениях и на наружных установках 

- трапы, газовые сепараторы 

- эстакады 

- механические мастерские 

13

15

2

13



50

20

5

50



В нашем случае КТПН имеет только искусственное освещение, которое выполнено лампами накаливания и согласно нормам СНиП 23-05-95 освещенность для работ с малой точностью с наименьшим объектом различения от 1 до5мм должна составлять Eн = 150 ЛК.



6.8. Пожарная безопасность



Пожарная опасность электроустановок обусловлена наличием в применяемом электрооборудовании горючих изоляционных материалов. Горючей является изоляция обмоток электрических машин, трансформаторов, различных электромагнитов (контакторы реле, контрольно-измерительные приборы), а так же электронагревательные приборы.

Всевозможные лаки, компаунды, масла, битумы, канифоль, сера и ряд других электроизоляционных и конструктивных материалов, которые являются горючими и пожароопасными. В случаях значительных перегрузок проводников, и особенно, при прохождении токов К.3, температура изоляции возрастает настолько, что материал разлагается с выделением, горючих паров и газов, что и бывает причиной возгорания.

Большую опасность возникновения пожара представляют маслонаполненные аппараты: трансформаторы, кабели с бумажной изоляцией пропитанные маслоканифолевым составом. 

В электроснабжении рассматриваемого объекта последние не применяются, а используются кабели с полихлорвиниловой изоляцией. В силовых трансформаторных с масленым охлаждением имеется возможность межвиткового К.3, в результате которого в витке возникает настолько большой ток, что изоляция быстро разлагается с выделением горючих газов.

Учитывая пожарную опасность электроустановок. ПУЭ устанавливает ряд специальных требований к электрооборудованию при проектировании и монтаже. Кроме того, в соответствии со СНиП II-2-80 по пожарной, и взрывопожарной опасностях делятся на различные категории. Поскольку в КТПН установлены трансформаторы с масляным охлаждением, то помещение КТПН можно отнести к категории ,,В” - пожароопасные, в которых применяются жидкости с температурой вспышки выше 10С способны только гореть, по не взрываться при контакте к воздухом, водой или друг с другом. Ответственность за соблюдения необходимого противопожарного режима и современное выполнение противопожарных мероприятий возлагается на руководителя предприятия и начальников цехов. Руководители предприятия обязаны обеспечить полное своевременное выполнение правил пожарной безопасности и противопожарных требовании строительных норм при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов; организовать на предприятии пожарную охрану, добровольную пожарную дружину и пожарно-техническую комиссию и руководить ими.

Для каждого предприятия на основе типовых правил пожарной безопасности для промышленных предприятий (утвержденных ГУПО МВД СССР 21августа 1976 года) разрабатываются общеобъектовые и цеховые противопожарные инструкции. В этих инструкциях должны быть определены основные требования пожарной безопасности для данного участка производства. Устанавливается также порядок вызова пожарной охраны на случай возникновения пожара. Для проведения профилактической работы необходимо осуществлять соответствующие мероприятия неправленые на снижение пожарной опасности. Для правильного выбора электрооборудования необходимо определить класс зоны пожарной опасности, в которой оно устанавливается. По ПУЭ, рассматриваемый объект можно отнести к зоне класса P1. Это зона в которой содержаться горючие жидкости (трансформаторное масло). По этому согласно [6] применяемое электрооборудование должно иметь степень защиты I P44.



6.9 Средства пожаротушения



Для тушения пожара широко применяются различные химические средства, выбрасываемые в очаг пожара с помощью огнетушителей.

Например: углекислотные огнетушители типов ОУ-2А, ОУ-5, ОУ-8 и другие, предназначенные для тушения возгорания различных материалов и электроустановок. Согласно ПУЭ при сдаче в эксплуатацию в КТПН должны быть обеспечены противопожарными средствами и инвентарём.

Поэтому устанавливается в помещении РУ-0,4 кВ пожарный инвентарь в который входит [11]:

- ручные углекислотные огнетушители ОУ-2,ОУ-5

- ящик с песком 3м3 - 1шт

- асбест 2 х 1,5м –1шт

- ведро - 2 шт

- лопата - 2шт

- багор 



6.10. Профилактические мероприятия, предупреждающие возникновение пожаров



Мероприятия по пожарной профилактике разделяются на организационные, технические, режимные и эксплутационные. Организационные мероприятия предусматривают: правильную эксплуатацию оборудования, правильное содержание зданий, территории, противопожарный инструктаж рабочих и служащих, организацию добровольных пожарных дружин, пожарно-технических комиссий, издание приказов по вопросам усиления пожарной безопасности и т. д.

К техническим мероприятиям относятся: соблюдение противопожарных правил и норм при проектировании зданий, при обустройстве электропроводки и оборудования, отопления, вентиляции, освещения, правильное размещение оборудования.

Мероприятия режимного характера - это запрещение курения в не установленных местах, производство огневых работ в пожароопасных помещениях. Эксплуатационными мероприятиями являются своевременные профилактические осмотры, ремонты и испытания технологического оборудования.

В пожарную профилактику при проектировании и строительстве промышленных предприятий и строительстве промышленных предприятии входят такие мероприятия:

- группирования в отдельные комплексы объектов, родственных, по фундаментальному назначению и признаку пожарной опасности с учётом рельефа местности. 

- устройство противопожарных резервуаров и преград;

- предусмотрение пути эвакуации людей на случай пожара;

удаление дыма с помещений при пожаре; 

- повышение огнестойкости зданий и сооружений путем облицовки или оштукатуривании металлических конструкции.

Классификация взрывоопасных зон вокруг источников образования взрывоопасных смесей в условиях химических объектов

Классификация сводится в табл. 6.11



Таблица 6.11.

Сопоставимость классов взрывоопасных зон

№ п/п

Класс и характеристика

взрывоопасной зоны по ПУЭ

Класс и характеристика взрывоопасной зоны по п.162.1 настоящих правил

1.

В-1

Пространство закрытых помещений при установленных в них открытых тех.устройств, аппаратов, емкостей.

Зона 0

Пространство в котором постоянно или в течении длительного времени присутствует взрывоопасная смесь.

2.

В-1 а

Пространство закрытых помещений при установленных в них закрытых технических устройств, аппаратов емкостей.

Зона 1

Пространство, в котором возможно присутствие взрывоопасной смеси при нормальных эксплуатационных условиях.

3.

В-1б

Открытое пространство, вокруг закрытых технических устройств аппаратов, емкостей.

Зона 2

Пространство, в котором маловероятно появление взрывоопасной смеси, а в случае ее появления, она существует только в короткий период времени.

Примечание: любые закрытые помещения, имеющие сообщения с взрывоопасными зонами классов 0 и 1 (двери, окна) считаются взрывоопасными и класс их взрывоопасности соответствует взрывоопасности сообщающейся зоны.



6.11. Чрезвычайные ситуации



 Основные причины возникновения чрезвычайных ситуаций:

1. Результат стихийных бедствий.

2. Воздействие внешних природных факторов приводящих к старению материалов.

3. Технико-производственные дефекты сооружений. 

4. Нарушение правил эксплуатации сооружений и технических процессов.

5. Нарушение правил техники безопасности при ведении работ и во время технологических процессов.

Под устойчивостью работы предприятия в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени понижается его способность производить в этих условиях запланированную продукцию в установленном объёме.

Разработка мероприятий по повышению устойчивости объекта в условиях военного времени:

а) Защита рабочих и служащих

Надежная работа предприятия в условиях военного времени неразрывно связано с защитой рабочих, и служащих и членов их семей от оружия массового поражения, для обеспечения которой в мирное время производятся следующие основные мероприятия: поддержание в постоянной готовности системы оповещения; обеспечения фонда убежищ на объекте, для работающих и противорадиационных укрытий в загородной зоне для отдыхающей смены и членов семей рабочих и служащих; планирование и выполнение подготовительных работ по строительству на объекте быстро возводимых убежищ и ПРУ в загородной зоне; поддержание в готовности защитных сооружений, и организация обслуживания убежищ и укрытий, планирование и подготовка к рассредоточению и эвакуации в загородную зону производственного персонала и членов их семей; накопление, хранение и поддержание готовности средств индивидуальной защиты; обучение рабочих и служащих способам защиты от ОМП и действиям по сигналам оповещения ГО.

б) Повышение устойчивости инженерно-технического комплекса объекта к ударной волне. От устойчивости званий и сооружений зависит в основном устойчивость всего объекта. Целесообразным пределом повышения устойчивости зданий и сооружений к воздействию ударной волны считается такой, при котором полученные предприятием разрушения дают возможность его оправданного восстановления. Вместе с тем стремиться повысить устойчивость всех зданий и сооружений не следует, так как это связано с большим материальными затратами, которые не всегда будут оправданы. Главным образом следует повышать прочность наиболее важных элементов производства от которых зависит работа всего предприятия, но устойчивость которых ниже общего предела устойчивости.

Повышение устойчивости зданий и сооружений достигает устройством каркасов, рам, подносов, контрфорсов, опор для уменьшения пролета несущих конструкций, а так же применению более плотных материалов.



6.12. Защита технологического оборудования



Надежно защитить всё технологическое оборудования от воздействия ударной волны практически невозможно, так как доводить прочность зданий цехов до защитных свойств убежищ экономически нецелесообразно. Защита оборудования необходима если: защищаемое оборудование способно при разрушении остальной части предприятия выпускать особо важную продукцию; защищаемое оборудование трудно восстанавливается, а при поражении данного объекта предусматривается использования этого оборудования на других предприятиях; защищаемое оборудование уникально и его необходимо сохранить для дальнейшего использования.



6.13. Повышение надежности снабжения электроэнергией, паром и водой



Для современных предприятий характерно большое количество коммуникаций для подачи воды, пара, электроэнергии, газа, которые расположены открыто на высоких эстакадах или наружных стенах здания, что обеспечивает их регулярный осмотр и ремонт.

Повышение надежности электроснабжения добиваются использованием нескольких источников питания, а также применением секционирования на различных объектах служащих для передачи электроэнергии.

Помещение РУ-10кВ подстанции 110/10 кВ является особо опасным по степени опасности поражения людей электрическим током.

Помещение РУ-10кВ имеет несколько условий повышенной опасности: 

1) токопроводящие полы (металлические);

2) возможность одновременного прикосновения человека имеющим соединения с землей металлоконструкциям зданий и т. п. с одной стороны и металлическим корпусом электрооборудования с другой;



6.14. Охрана окружающей среды



Химическая промышленность остается потенциально опасной по загрязнению окружающей среды и ее отдельных объектов. Возможно воздействие их на основные компоненты окружающей среды (воздух, воду, почву, растительный, животный мир и человека) обусловлено токсичностью природных углеводородов, их спутников, большим разнообразием химических веществ, используемых в технологических процессах, их подготовке, транспортировке, хранении и переработке.

Неблагоприятное воздействие химикатов на почву может оказать пагубное влияние на человека через пищевые цепи. 

 К основным мероприятиям по уменьшению загрязнения воздушного бассейна относятся: правильный выбор материалов для оборудования, трубопроводов, арматуры, средств КИПиА, работающих в кислых средах, герметизация системы, транспортировки и промысловой подготовки; применение систем автоматических блокировок и аварийной остановки, обеспечивающих отключение оборудования и установок при нарушении технологического режима без разгерметизации системы; применение закрытой факельной системы для ликвидации выбросов сероводородов при продувке, трубопроводов, при ремонте технологических установок и т. п. с последующим сжиганием его в факелах. В настоящее время в нашей стране разработаны и успешно эксплуатируются различные системы улавливания паров, образующихся в резервуарах. Помимо высокой экономической целесообразности этих систем, сохраняющих огромное количество дорогостоящих углеводородов, они имеют исключительное природоохранное значение.


VII ЛОКАЛЬНАЯ СМЕТА НА СТРОИТЕЛЬСТВО И МОНТАЖ ПОДСТАНЦИИ 35/10 КВ



Стоимость строительства определяется сметой.

Смета – предел затрат на сооружение объекта или комплекса объектов. Смета является основным экономическим документом, характеризующим строительство. В утверждающих инстанциях проекта без смет не рассматриваются. 

Размер необходимых капитальных вложений определяется сметами на строительство (реконструкцию, расширение, техническое перевооружение) промышленных предприятий, энергетических и транспортных сооружений, сельскохозяйственных объектов, жилых домов и зданий и т.д.

Цены на строительную продукцию определяются её сметной стоимостью. В этой связи трудно переоценить значение смет для экономически обоснованного планирования капитальных вложений и эффективного их использования.

Составлением сметной документацией и её проверкой занято большое количество инженерно-технического персонала в проектных, строительных и других организациях. 

Дальнейшее совершенствование сметной документации, повышение её качества, отражение в ней действительно необходимых затрат на строительство, приближенные цены на строительную продукцию к общественно необходимым затратам и наряду с этим сокращение объема сметной документации и затрат труда на разработку смет имеют важное значение.

Смета должна выявлять совокупность трудовых, материальных и денежных затрат, необходимых для выполнения строительства; быть исходным документом для его планирования; являться основой для финансирования и обеспечения хозяйственного расчета на стройке; служить базовым документом для заключения договоров с подрядными строительно-монтажными организациями и предприятиями-поставщиками оборудования.

Смета включает в себя общие и частные технико-экономические показатели строительства. Она является документом, необходимым для организации учета, контроля и анализа хозяйственной деятельности строительных и монтажных организаций застройщиков. Смета в значительной степени характеризует технико-экономический уровень проектных решений.

Основными задачами сметного нормирования и ценообразования в строительстве являются:

- обеспечение через систему сметных нормативов и ценообразования в строительстве, определения нормативной стоимости строительства (расширения, реконструкции и технического перевооружения) предприятий, зданий и сооружений, отражаемой в сметных документах;

- обеспечение, исходя из проводимой в капитальном строительстве единой технической политики, его планирования, финансирования, расчетов за выполненные строительно-монтажные работы (товарную строительную продукцию), возмещения других сметных затрат (включая стоимость оборудования), хозяйственного расчета и оценки деятельности строительно-монтажных организаций и заказчиков строительства;

- повышение эффективности капитальных вложений, экономия финансовых и других ресурсов, снижение сметной стоимости строительства за счет пересмотра сметных нормативов и с целью отражения в них достижений науки, техники, отечественного и зарубежного опыта в области строительного производства, применения новых образцов материалов, изделий и конструкций, организационных мероприятий и др.

Сметы бывают объектные (для отдельных видов работ и затрат) и сводные. В сводных сметах определяется общая стоимость строительства по техническому или технорабочему проекту.

Сводная смета содержит пункты, главы:

Глава 1.Подготовка территории строительства;

Глава 2.Объекты основного производственного назначения;

Глава 3.Объекты подсобного и обслуживающего назначения;

Глава 4. Объекты транспортного хозяйства и связи;

Глава 5. Внешние сети и сооружения водоснабжения и канализации;

Глава 6. Благоустройство промплощадки;

Глава 7. Временные здания и сооружения;

Глава 8. Прочие работы и затраты;

Глава 9. Содержание дирекции строящегося предприятия;

Глава 10. Проектные и изыскательные работы.

В состав гл. 1 входят затраты по освоению территории строительства, по вырубке просек для линий электропередач, по планировке территории, разбивке центров опор и др.

В гл. 2 учтены затраты на объекты основного производственного назначения: на строительство линий передач, переходов, на установку силовых трансформаторов и синхронных компенсаторов на подстанциях, на открытые и закрытые распределительные устройства, на защиту, автоматику и телемеханику, на главный корпус станции, золоудаление, топливное хозяйство и пр.

В гл. 3 отражается сметная стоимость трансформаторных мастерских, пунктов обслуживания электрических линий, компрессорных, складов масла и др.

В гл. 4 сгруппированы затраты на дороги и сооружения связи.

В гл. 5 показаны расходы на строительство водопроводной сети, канализации, насосных станций, аварийных маслостоков и пр.

В гл. 6 перечислены затраты на благоустройство промышленной площадки: на наружные и внутренние ограждения, на озеленение, освещение, пешеходные дорожки и др. 

В гл. 7 предусмотрены затраты на временные дороги, временное освещение, водопровод, на временную связь, временные мастерские, здания и пр.

В гл. 8 перечислены прочие работы и затраты: вывозка мусора, удорожание зимних работ и др.

В конце сметы предусматриваются резерв и на непредвиденные работы и затраты. Если это техническая смета (при двухстадийном проектировании), то резерв предусматривается в размере 10% от суммы затрат. В смете по технорабочему проекту (при одностадийном проектировании) резерв будет меньше и составит 5%.

Объектные сметы и сметы для отдельных видов работ и затрат составляются исходя из объемов строительных и монтажных работ и расценок, определяющих единичную стоимость этих работ.

Для учета частных особенностей производства, а также местных условий, при которых осуществляются работы, применяются различные коэффициенты и поправки. Кроме того, в объектные сметы включаются начисления, состоящие из накладных расходов, необходимых для организации и управления строительством, и плановых накоплений (прибыли).

В общем виде объектную смету можно представить выражением:



 , (7.1) 



 где Ki0 – сметная стоимость работ и затрат, предусмотренных объектной сметой, руб.;

Vi – объемы работ и затрат, входящих в смету, в соответствующих единицах измерения;

Epi – единичная расценка i-го работ;

ki – коэффициенты по отдельным видам работ, учитывающие неудобства при производстве работ, климатические и территориальные особенности, топографические, геологические и другие местные условия, влияющие на производительность труда и стоимость строительства;

Н – начисления.

Объемы работ Vi определяются по конструктивным чертежам и схемам. По чертежам, схемам, технологическим картам и спецификациям определяют объемы монтажных работ, а также количество и номенклатуру оборудования, аппаратов и приборов, подлежащих приобретению.

Единичные расценки – это сметная стоимость единицы строительных или монтажных работ. Величина i-ой единичной сметной расценки Epi для соответствующей единицы измерения может быть выражена:



Epi = М1 + ЗП + М2 (руб./ед. работ), (7.2)

	

	где М1 – стоимость материалов, необходимых для изготовления единицы работ;

	ЗП – заработная плата рабочих, отнесенная к единице работ;

	М2 – сметная стоимость механизации.

	Начисления Н определяются выражением:

	Н = Нр + Пн (руб.), (7.3) 

	где Нр – размер накладных расходов;

	Пн – величина плановых накоплений (установленная норма прибыли).

	Нормы плановых накоплений для строительно-монтажных организаций по сооружению энергетических объектов установлена в размере 6% от сметной стоимости строительных работ. Нормы накладных расходов различны. Например, для монтажных работ они определены в размере 75% от основной заработной платы монтажников. Для работ по монтажу металлоконструкций они равны 8,3%, а с учетом плановых и других накоплений 14,8%. В среднем накладные расходы по энергетическому строительству составляют 16-18% сметной стоимости строительно-монтажных работ. 

	Если технические решения детально не разрабатываются, то однородные виды строительно-монтажных работ, необходимые для реализации этих решений, объединяются, и для них принимаются средние, обобщенные условия производства.

	В дипломном проекте составляется локальная смета на монтаж подстанции 35/10 кВ. Необходимое оборудование рассчитывается и выбирается в главах 2, 3 данного проекта. 

Цены на электрооборудование взяты из справочных материалов [7]. Данная смета составлена на основе цен действовавших до 1987 года.



Таблица 7.1

 Стоимость оборудования 

 № п/п

Наименование оборудования

Коли-чество, штук

Цена за единицу, руб.

Общая цена, руб. 

1

Трансформатор ТМ-10000/35

2

48000

96000

2

Выключатель ВБЭ-35

3

10700

32100

3

Разъединитель РНД-35/1000

8

130

1040

4

Разъединитель РОН-10К/5000

2

80

160

5

Разрядник РВС-110М

6

185

1110

6

Разрядник РВО-10

6

4,6

27,6

7

Ограничители перенапряжения ОПН-10

36

110

3960

8

Трансформатор напряжения НКФ-110-83

3

850

2550

Итого

66

 

136947,6

	

Применим усредненный коэффициент для пересчета заводской стоимости силового трансформатора ТМ-10000/35 к расчетной стоимости по табл.10.3 [7].



Расчетная стоимость определяется по формуле:

 , (7.4) 



где Сзав - заводская стоимость трансформатора;

α - усредненный коэффициент пересчета, учитывающий стоимость ошиновки, аппаратов грозозащиты, заземления, охлаждения трансформатора, контрольных кабелей до щита управления, стоимость строительных и монтажных работ, а также материалов. Коэффициент пересчета для трансформаторов мощностью до 32 МВА и напряжением 35 кВ равен 1,7 по табл.10.3 [7].

Расчетная стоимость трансформатора ТМ-10000/35:



 



При этом стоимость монтажных работ для трансформатора ТМ-10000/35 7800 рублей по табл.10.35 [7].

Согласно укрупненным показателям стоимости ОРУ 35 кВ по схеме мостиков и блоков с выключателями типа ВБЭ по табл.10.27 [7], стоимость строительных работ составляет 72 тыс. рублей, монтажных работ 19 тыс. рублей.

Постоянная часть затрат по подстанции 35 кВ по схеме мостик 210 тыс. рублей по табл.10.37 [7] включающая в себя: подготовка и благоустройство территории, общеподстанционный пункт управления собственных нужд, подъездные и внутриплощадочные дороги, средства телемеханики и связи, прочие затраты. Инфляционный коэффициент для расчета сметы принимаем равный 50. Определим размер накладных расходов в размере 16% от стоимости строительно-монтажных работ ОРУ 35 кВ. 





Определим размер плановых накоплений в размере 6% от стоимости строительных работ ОРУ 35 кВ.







Начисления составят: 

Расчет сметы сведем в табл. 7.2



Таблица 7.2

Локальная смета на строительство и монтаж подстанции 35/10 кВ

№ п/п

Наименование оборудования

Коли-чество, штук

Цена за единицу, тыс. руб.

Общая цена, тыс.руб. 

Стоимость строительных работ, тыс. руб.

Стоимость монтажных работ, тыс. руб.

1

Трансформатор ТМ-10000/35

2

81,6

163,2

 

 

2

ОРУ-35 кВ

1

40,76

40,76

72

19

3

ЗРУ-10 кВ

1

187,6

187,6

 

 

4

постоянная часть затрат по подстанции

210

 

 

Итого в ценах 1987г.

601,56

72

19

С учетом коэффициента инфляции

30078

3600

950

 Стоимость п/ст 35/10 кВ

34628

Начисления Н

944

Полная стоимость п/ст 35/10 кВ

35572



Расчет сметы показал, что общая сметная стоимость подстанции 35/10 кВ составила 35572 тысяч рублей, в том числе стоимость строительно-монтажных работ и оборудования составила 34628 тысяч рублей, начисления 944 тыс. рублей.


8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

	

В данной дипломной работе были выполнены: 

		расчет нагрузок на стороне высшего напряжения трансформаторной подстанции 35/10 кВ,

		выбор трансформаторов, необходимого оборудования и типовых ячеек КРУ, 

		выбор и расчет защиты асинхронного двигателя.

 Все расчеты выполнены согласно требованиям ПУЭ. Выбор оборудования произведен с учетом новейших разработок в области электроснабжения.

		
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

		

		Червяков Д. М. , Ведерников В. А. Пособие к курсовому и дипломному проектированию по электроснабжению предприятий нефтяной и газовой промышленности: Учеб. пособ. – Тюмень, ТюмГНГУ, 1996. – 119 с.

		Князевский В. А., Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий.: Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 1979. - 431 с.

		Неклепаев Б. Н. , Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд. , перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.

		Электротехнический справочник: В 3-х т. Т. 3. Кн. 1. Производство, передача и распределение электрической энергии /Под общ. ред. профессоров МЭИ В. Г. Герасимова, П. Г. Грудинского, Л. А. Жукова и др. – 6-е изд. испр. и доп. – М.: Энергоиздат, 1982. – 656 с.

		Червяков Д.М. Релейная защита и автоматика электроустановок нефтяной и газовой промышленности: Учебное пособие. – Тюмень: ТюмГНГУ, 1998. – 79 с.

		Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. В 2-х кн. Под общ. ред. А. А. Федорова и Г.В. Сербиновского. Кн. 2. Технические сведения об оборудовании. М., «Энергия», 1974.

		Кушвинский электромеханический завод. Каталог продукции. – Кушва 2002.

		Н.И. Белоруссов, А.Е. Саакян, А.И. Яковлева. Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник. – Энергоатомиздат 1988.-536 с.

		И.П. Копылова и Б.К Клокова: Справочник по электрическим машинам М: Энергоатомиздат, 1988.- 456 с.

		С. Фишер, Р Дорнбуш, Р. Шмалензи Экономика 2002 – 864с.

		"Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебник" под ред. Н.К. Шишкина. – М., ГУУ, 2000. 

		В.Е. Анофриков, С.А. Бобок, М.Н. Дудко, Г.Д. Елистратов "Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для вузов" / ГУУ. – М.: ЗАО "Финстатинформ", 1999.

		Правилa устройства электроустановок п.1.7.96

		СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

		СНиП 2.05.06-85 "Магистральные трубопроводы"

		Зайцев Н.Л. Экономика промышленного предприятия: Учебник; 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ИНФРА – М, 1998.

1



2