В сетях электроснабжения с раздельным питанием потребителей первой категории от двух подстанций широко применяются устройства АВР, которые повышают надёжность электроснабжения и сокращают время простоя электрооборудования.

По назначению устройства АВР разделяются на АВР линий, трансформаторов, электродвигателей, секционных выключателей на подстанциях. Все устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям: время действия должно быть минимально возможным; все выключатели, оборудованные АВР, должны иметь постоянный контроль исправности цепи включения; действие АВР должно быть однократным, чтобы не допускать дополнительных включений на не устранившиеся короткое замыкание; действие АВР должно быть обязательным при любой причине исчезновения напряжения на шинах подстанций, исключая отключение цепей с целью проведения ремонтов, осмотров и т. п.

В данном дипломном проекте автоматическое управление схемой осуществляется с помощью автоматического включения резерва секционного выключателя. Устройство АВР-10 кВ работает следующим образом: при исчезновении напряжения на одной из секций шин 10 кВ и наличии на другой, схема АВР-10 кВ отключает обесточенный ввод 10 кВ и включает секционный выключатель 10 кВ.

2.12 Учет и экономия электроэнергии

Расчетным учетом электроэнергии называется учет выработанной, а так же отпущенной потребителям электроэнергии для денежного расчета за нее. Счетчики, устанавливаемые для расчетного учета, называется расчетными счетчиками.

Техническим учетом электроэнергии называется учет для контроля расхода электроэнергии электростанций, подстанций, предприятий, зданий, квартир и т.д.. Счетчики устанавливаются  для технического учета, называются контрольными счетчиками.

При определении активной энергии, необходимо учитывать энергию: выработанную генераторами электростанций; потребленной на собственные нужды электростанций и подстанций; выданную электростанциями в распределительные сети; переданную в другие энергосистемы или полученную от них; отпущенную потребителям и подлежащую к оплате.

Кроме того, необходимо контролировать соблюдение потребителями заданных им режимов потребления и баланса электроэнергии и проведения хозрасчета.

Расчетные счетчики активной электроэнергии на подстанции энергосистемы должны устанавливаться:

- для каждой отходящей линии электропередачи, принадлежащей потребителям;

- для межсистемных линий электропередачи - по два счетчика со сторонами, учитывающих полученную и отпущенную электроэнергию;

- на трансформаторах собственных нужд;

- для линий хозяйственных нужд или посторонних потребителей (поселок и т.д.), присоединенных к шинам собственных нужд.

Расчетные счетчики активной электронергии на подстанциях потребителей должны устанавливаться:

- на вводе (приемном конце) линии электропередачи  в подстанцию;

- на стороне ВН трансформаторов при наличии электрической связи с другой подстанцией энергосистемы;

- на границе раздела основного потребителя и субабонента.

Учет реактивной электроэнергии должен обеспечивать возможность определения количества реактивной электроэнергии, полученной потребителем от электроснабжающей организации  или переданной ей, только в том случае, если по этим данным производятся расчеты или контроль соблюдения заданного режима работы компенсирующих устройств.

Счетчики реактивной электроэнергии должны устанавливаться:

- на тех элементах схемы, на которых установлены счетчики активной энергии для потребителей, рассчитывающихся за электроэнергию с учетом разрешенной реактивной мощности;

- на присоединениях источников реактивной мощности потребителей, если по ним производится расчет за электроэнергию выданную энергосистеме.

Основными источниками экономии электроэнергии являются: внедрение рациональных технологических режимов на базе достижений науки и техники; улучшение работы энергетического и технологического оборудования; внедрение новой техники и прогрессивных норм расхода электроэнергии.

На подстанции «Бурлы» 35/10 кВ установлены счетчики электроэнергии типа «Меркурий 230 ART2-00». Счетчики расположены в релейном отсеке ячеек КРУ 10 кВ и подключены через трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

Эти счетчики предназначены для измерения и учета активной и реактивной энергии в трёх- или четырёхпроводных цепях переменного тока, номинальной частоты 50 Гц. Класс точности счетчиков 0,5. Значение электроэнергии индицируется на жидкокристаллическом индикаторе, находящемся на передней панели счетчика. Обмен информацией со счетчиком происходит через интерфейс связи «САN» или модем «GSM». Счетчик может эксплуатироваться автономно или в автоматизированной системе сбора данных о потребляемой электроэнергии.

Рисунок 2.4 - Схема подключения счетчика к трехфазной трехпроводной сети с помощью трех трансформаторов напряжения и двух трансформаторов тока

Рисунок 2.5 - Схема подключения счетчика к трехфазной трехпроводной сети с помощью двух трансформаторов напряжения и двух трансформаторов тока

2.13 Молниезащита

На изоляцию электрооборудования действуют перенапряжения от грозовых разрядов, которые являются внешними перенапряжениями. В электрическом отношении удар молнией можно считать источником тока, так как он представляет собой электрический разряд между облаком и землёй или между облаками. В облаках накапливается мощные разряды восходящих воздушных потоков и интенсивной конденсации в них водяных паров. По мере концентрации зарядов увеличивается напряжённость электрического поля, и когда она достигает критического значения (20-25 кВ/см) в зависимости от высоты облака над землёй происходит грозовой разряд.

Молния может разрядиться через сопротивление электроустановки или ударить вблизи защищаемого объекта. В этом случае возникает индуцированное перенапряжение, от которого также должна быть предусмотрена защита. В частности на воздушных линиях 35 кВ, выполняемых с помощью железобетонных и металлических опор, в районах с частыми и сильными грозами должны предусматриваться молниезащитные тросы и разрядники.

Открытые токопроводы 6-10 кВ также должны быть защищены от прямых ударов молнии с помощью отдельно стоящих молниеотводов на расстоянии не менее 5 м от токопровода или с помощью тросов, подвешенных на отдельных опорах токопроводов. Заземление молниеприёмных устройств выполняется обособленными заземлителями, не имеющими соединения с заземляющими контурами опор токопровода. На шинах подстанции, к которым подключены токопроводы, устанавливаются вентильные разрядники.

Молниеотвод состоит из четырёх конструктивных элементов: молниеприёмника, несущей конструкции; токопровода; заземлителя. Молниеприёмник непосредственно воспринимает прямой удар молнии, который по токопроводу уходит на землю. Заземлитель служит для снижения потенциала элементов молниеотвода. Несущая конструкция может быть выполнина в виде деревянной, металлической или железобетонной опоры. По типу приёмников токопроводы бывают стержневые и тросовые, представляющие собой горизонтально подвешенные провода, соединенные токопроводом с заземлителями.

Тросовые молниеотводы применяют для защиты токопроводов и гибких связей ОРУ подстанции, а также для защиты воздушных линий длиной 1-3 км на подходе к подстанции.

Здания электростанций и подстанций относятся к объектам первой категории по устройству молниезащиты. Для объектов первой категории защитная зона относится к типу А.

Габариты подстанции: длина А=35 м, ширина В=30 м, высота   h=4,5 м. Принимаем исполнение защиты двумя отдельно стоящими металлическими молниеотводами стержневого типа высотой 20 м, расстояние между молниеотводами L=32 м.

По формулам для двойного стержневого молниеотвода определяем параметры молниезащиты.

Определяем высоту вершины конуса h0 ,м, стержневого молниеотвода

,                                                         (2.53)

где h - полная высота стержневого молниеотвода, м.

Определяем высоту средней части hc , м, двойного стержневого молниеотвода

,              (2.54)

где L - расстояние между двумя стержневыми молниеотводами.

Находим радиус защиты на высоте защищаемого сооружения   rх , м,

,                      (2.55)

где hх - высота защищаемого сооружения, м.

Рассчитываем радиус защиты на уровне земли r0 , м,

                               (2.56)

Определяем радиус средней части зоны двойного стержневого молниеотвода на высоте защищаемого объекта rсх , м,

                                            (2.57)

Радиус средней части зоны двойного стержневого молниеотвода на уровне земли в данном случае равен rс =r0 =21,2 м.

Определяем высоту стержневого молниеприемника hм , м,

                                                 (2.58)

Находим активную высоту молниеотвода hа ,м,

                                                 (2.59)

Рассчитываем угол защиты , град, (между вертикалью и образующей)

                                                (2.60)

В масштабе изображаем зону защиты (Рисунок 2.6)

Рисунок 2.6 - Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Определяем габаритные размеры защищаемого объекта в зоне молниезащиты.

Ширина В=30 м, высота h=4,5 м.

Находим угол , град,

                           (2.61)

Определяем максимально возможную длину объекта Аmax , м, при которой он находится в зоне молниезащиты

                        (2.62)

Таким образом, А<Аmax (35 м<41,36 м) и все остальные параметры молниезащиты подходят для данных габаритов подстанции, значит, объект находится в зоне молниезащиты.

Изображаем в масштабе подстанцию в зоне молниезащиты (Рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 - Зона защиты двойного стержневого молниеотвода и защищаемый объект

Следовательно, в данном дипломном проекте применяем для молниезащиты два стержневых молниеотвода высотой 20 м.

2.14 Расчёт заземляющих устройств

Заземление - преднамеренное гальваническое соединение металлических частей электроустановки с заземляющим устройством.

Защитное заземление - заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.

Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлителем называют металлический проводник или группу проводников, находящихся в соприкосновении с землей. Различают естественные и искусственные заземлители.

Естественные заземлители - различные конструкции и устройства, которые по своим свойствам могут одновременно выполнять функции заземлителей: водопроводные и другие металлические трубопроводы (кроме трубопроводов горючих или взрывчатых жидкостей и газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией от коррозии), металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие надежное соединение с землей.

Под искусственными заземлителями понимают закладываемые в землю металлические электроды, специально предназначенные для устройства заземлений. В качестве искусственных заземлителей применяют: для вертикального погружения в землю стальные стержни диаметром 12-16 мм, угловую сталь с толщиной стенки не менее 4 мм или стальные трубы (некондиционные) с толщиной стенки не менее 3,5 мм; для горизонтальной укладки - стальные полосы толщиной не менее 4 мм или круглую сталь диаметром 6мм.

Заземляющие проводники служат для присоединения частей электроустановки с заземлителем.

В зависимости от расположения заземлителей относительно заземляющего электрического оборудования различают выносное и контурное заземление.

При выносном заземлители размещают в стороне от заземляющего оборудования и в этом случае корпуса оборудования находятся вне зоне растекания токов в землю.

При контурном (применяется обычно в ОРУ) заземлители располагают вокруг заземляющего оборудования, вблизи от него.

В зависимости от напряжения, на которое рассчитывается заземление и вида присоединения нейтрали сопротивление заземляющего устройства может быть:

а) не более 4 Ом в электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью;

б) не более 2; 4; 8 Ом в электроустановках напряжением, равным 660; 380; 220 В с глухозаземлённой нейтралью;

в) не более 0,5 Ом в электроустановках напряжением выше  1000 В с глухозаземлённой нейтралью;

г) в электроустановках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью сопротивление Rз , Ом,  должно удовлетворять условию:

,                               (2.63)

где Uз =250 В, если заземляющее устройство используется

     только для установок напряжением выше 1000 В;

     Uз =125 В, если заземляющее устройство одновременно ис-

     пользуется и для установок напряжением до 1000 В;

     Iз - расчетный ток замыкания на землю, А.

Расчет заземляющих устройств сводится к расчету заземлителя.

В качестве заземлителя выбираем в дипломном проекте прутковые электроды. Выбираем грунт - глина.

Коэффициент повышения сопротивления для глины  [6, с.260, таб.7.3].

Рассчитываем удельное сопротивление грунта , Ом-м,

,                             (2.64)

где - измеренное значение удельного сопротивления грун-

     та, Ом-м; для глины  [6, с.257];

     - коэффициент повышения удельного сопротивления; для

     глины  [6, с.260, таб.7.3].

Находим сопротивление одиночного заземлиеля R0 , Ом,

                          (2.65)

Определяем ток однофазного короткого замыкания на землю     Iз ,А,

                        (2.66)

где U - номинальное напряжение, кВ;

     lв - протяженность воздушных линий, км;

     lк - протяженность воздушных линий, км..

Определяем сопротивление заземляющего устройства Rз , Ом, при условии, что оно является общим для напряжений 35кВ, 10кВ и 0,4кВ по (2.63)

Выбираем Rз=4Ом согласно ПУЭ для напряжения 0,4кВ.

Находим число n, шт, электродов

,                            (2.67)

где - коэффициент экранирования; [4, с.257, таб.7,1]

Таким образом, заземляющее устройство состоит из пяти прутковых электродов.

2.15 Спецификация на электрооборудование и материалы

Таблица 2.11 - Спецификация на электрооборудование и материалы