r п. з=56.62/6=9.44 Ом

Rп. з - сопротивление одного повторного заземления

Расчетное сопротивление заземления нейтрали трансформатора с учетом повторных заземлений:

r иск = r и * r п. з * (r п. з - r з)

r иск = 4*9,44/ (9,44-4) = 6,94 Ом

В соответствии с ПУЭ сопротивление заземляющего устройства при присоединении к нему электрооборудования напряжением до и выше 1000 В не должно быть более 10 Ом и 125/Iз, если последнее меньше 10 Ом. [17]

r иск = 125/8 =15,6 Ом

Принимаем для расчета наименьшее из этих значении rиск=10Ом

Теоретическое число стержней:

n т = R в / r иск

n т = 56,62/10 =5,66

Принимаем 6 стержней и располагаем их на расстоянии 2,5 м друг от друга.

Длина линии связи:

l г = a * n

l г = 2.5 * 6 = 15 м

Сопротивление полосы связи:

 Ом

При n = 6 и а = 2,5 η в =0,85 η г = 0,65

Действительное число стержней:

n д = Rв * η г [1/ (r иск * η г) - 1/R г] / η в

n д = 56,62 * 0,65 [1/ (10 * 0,65) - 1/25] / 0,85 = 4,93

Принимаем для монтажа 5 стержней и проводим проверочный расчет:

При n = 5 и а = 3 η в =0,9 η г = 0,75

r иск = Rв * Rг / (Rг*n* η в + Rв* η г)

r иск = 56,62 * 25/ (25*5* 0,9 + 56,62* 0,75) = 9,13

r иск = 9,13 <10 Ом

Сопротивление заземляющего устройства с учетом повторных заземлений нулевого провода:

r расч = r иск * r п. з / (r иск + r п. з)

r расч = 9,13 * 9,44/ (9,13 + 9,44) = 4,64 > 4 Ом

Так как при поверочном расчете не выполняется условие rрасч<4Ом, то принимаем для монтажа 6 стержней и выполняем поверочный расчет заново:

r иск = Rв * Rг / (Rг*n* η в + Rв* η г)

r иск = 56,62 * 25/ (25*6* 0,85 + 56,62* 0,65) = 8,62

r иск = 8,62 <10 Ом

r расч = r иск * r п. з / (r иск + r п. з)

r расч = 8,62 * 9,44/ (8,62 + 9,44) = 3,89 < 4 Ом

Оба условия выполняются следовательно расчет выполнен верно.

4.4 Пожарная безопасность

В процессе получения, транспортировки и преобразования электрической энергии в механическую, тепловую и другие виды энергии в результате аварий, ошибочных действий и халатности обслуживающего персонала возможно появление источников зажигания, природа которых основана на тепловом проявлении электрического тока. Из статистики пожаров следует, что пожары, связанные с эксплуатацией электроустановок, происходят главным образом от коротких замыканий, от нарушения правил эксплуатации нагревательных приборов; от перегрузки двигателей и электрических сетей; от образования больших местных переходных сопротивлений; от электрических искр и дуг.

Короткие замыкания представляют наибольшую пожарную опасность. При коротком замыкании в местах соединения проводов сопротивление практически равно нулю, в результате чего ток, проходящий по проводникам и токоведущим частям аппаратов и машин, достигает больших значений. Токи к. з. на несколько порядков превышают номинальные токи проводов и токоведущих частей. Такие токи могут не только перегреть, но и воспламенить изоляцию, расплавить токоведущие части и провода. Плавление металлических деталей аппаратов сопровождается обильным разлетом искр, которые в свою очередь способны воспламенить близко расположенные горючие вещества и материалы, послужить причиной взрыва.

К. з. в электроустановках чаще всего бывают из-за отказа электрической изоляции вследствие ее старения и отсутствия контроля за ее состоянием.

Пожарная опасность возникает в электропроводках и кабелях, в электрических машинах, в электрических аппаратах управления и защиты, в лампах накаливания, в люминесцентных светильниках от появления токов утечки, из-за больших переходных сопротивлений в электрических контактах, от электростатических зарядов.

Последствия пожаров характеризуются значительным материальным ущербом, а ряде случаев - опасностью для жизни людей.

Опасность пожаров, связанных с эксплуатацией электроустановок, обуславливается тем, что для изготовления электроустановок используются материалы, которые при горении или термическом разложении выделяют токсичные продукты. К таким материалам относятся полистирол, полиэтилен, полипропилен, кабельные пластикаты. Иногда это становится причиной гибели людей и тяжелого их травматизма.

В электроустановках должны соблюдаться противопожарные меры:

1. Помещения распределительных устройств должны содержаться в чистоте. Не реже одного раза в год должна проводиться уборка коридоров от пыли.

Запрещается в помещениях и коридорах РУ устраивать кладовые, а также хранить электротехническое оборудование, материалы, запасные части.

2. На подстанциях средства пожаротушения в помещении РУ должны размещаться у входов. В РУ должны быть определены места хранения защитных средств для пожарных подразделений при ликвидации пожара. Применение этих средств для других целей не разрешается.

3. Все места прохода кабелей через стены, перегородки и перекрытия уплотняются для обеспечения огнестойкости не менее 0,75 часа. Для этих целей применяют цементный раствор.

4. Маслоприемные устройства под трансформаторами должны содержаться в исправном состоянии.

При обнаружении свежих капель масла на гравийной засыпке немедленно должны быть приняты меры по выявлению источников их появления и предотвращению новых поступлений.

5. В местах установки пожарной техники должны быть оборудованы и обозначены места заземления (обозначаются знаком заземления).

6. В помещениях аккумуляторных батарей запрещается курить, хранить кислоты и щелочи в количествах, превышающих односменную потребность, оставлять спецодежду, посторонние предметы и сгораемые материалы.

7. На открытых складах между штабелями материалов и оборудования предусматриваются разрывы не менее 5 м и проезды для пожарных машин.

8. Первичные средства пожаротушения в складских помещениях устанавливаются у входа.

9. Во время проведения ремонтных работ должны выполняться следующие мероприятия:

обеспечены свободные проходы и проезды, подходы к средствам пожаротушения;

сварочные и другие огнеопасные работы проводятся только на том оборудовании, которое нельзя вынести на постоянный сварочный пост;

пролитое масло и другие жидкости следует немедленно убирать;

промасленные обтирочные материалы надо складывать в металлические ящики, которые после окончания работы следует выносить из помещения для утилизации.

10. При производстве временных огнеопасных работ в зданиях, сооружениях и на оборудовании рабочие места должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения.

Правила применения и использования первичных средств пожаротушения:

1. При обнаружении пожара в первую очередь должны использоваться находящиеся вблизи первичные средства пожаротушения. К ним относятся все виды огнетушителей, внутренние пожарные краны, ящики с песком, асбестовые полотна, войлок, кошма.

2. Лица, ответственные за наличие и готовность средств пожаротушения, обязаны организовать не реже одного раза в полугодие осмотр первичных средств пожаротушения с регистрацией результатов осмотра в "Журнал контроля состояния первичных средств пожаротушения".

3. Тушение пожара песком должно производиться путем разбрасывания его на горящую поверхность, если эта поверхность незначительна и пожар не получил своего развития. Песок хранится в металлических ящиках 0,5 куб. м, укомплектованных совковой лопатой или большим совком. Один раз в год песок необходимо перемешивать и удалять комки.

4. Тушение небольших пожаров асбестовым полотном (войлоком, кошмой) должно производиться путем набрасывания полотна на горящую поверхность, изолируя ее от доступа воздуха. Проверка состояния и готовности к действию асбестового полотна (войлока, кошмы) должна производиться не реже двух раз в год.

5. Пенные огнетушители (ОХП-10) предназначены для тушения горящих твердых материалов и различных горючих жидкостей. Категорически запрещается применять пенные огнетушители для тушения пожаров электрооборудования, кабелей и электропроводок, находящихся под напряжением. В химических пенных огнетушителях огнетушащим веществом является кислота и водный раствор щелочи. При их взаимодействии образуется пена, которая покрывает горящее вещество, ликвидирует очаг пожара. Перезарядка пенных огнетушителей производится ежегодно.

6. Углекислотные огнетушители (ОУ-5) предназначены для тушения возгораний различных веществ и материалов, а также электроустановок, находящихся под напряжением не выше 10 кВ.

В углекислотных огнетушителях огнетушащим веществом является сжиженная двуокись углерода, находящаяся под высоким давлением. Углекислотные огнетушители проверяются путем взвешивания.

7. Порошковые огнетушители (ОП-5) предназначены для тушения возгораний различных твердых веществ легко воспламеняющихся и горючих жидкостей (бензина, дизельного топлива, лаков, красок), а также электроустановок, находящихся под напряжением до 1000 В. В порошковых огнетушителях в качестве огнетушащего вещества используется сухой порошок марки ПСБ-3.

Техническое освидетельствование порошковых огнетушителей следует проводить в соответствии с их заводскими паспортами.

8. При подаче воды для тушения пожара от пожарного крана необходимо проложить рукавную линию, расправить загибы в рукаве, направить ствол на очаг горения и открыть вентиль пожарного крана.

4.5 Организационно-правовые меры по безопасности и экологичности проекта

При проектировании любой трансформаторной подстанции следует учитывать ее дальнейшее влияние на окружающую среду. В процессе проектирования трансформаторную подстанцию следует располагать таким образом, чтобы ветра, дующие в течение года, были направлены преимущественно в сторону, противоположную расположению жилого комплекса.

Для борьбы с запыленностью на подстанции должна предусматриваться вентиляция с пылеулавливающими фильтрами.

Основными опасностями исходящими от воздушных линий электропередач являются магнитные поля, влияние которых увеличивается с увеличением номинального напряжения линии, пожары, возникающие в следствии падении проводов или попадании молнии в опоры, загрязнение в результате строительства или плановой очистке трассы. Линии электропередач оказывают вредное воздействие на человека.

Снижение вредного влияния магнитного поля достигается путем выдерживания регламентированных размеров от линий электропередач, а при напряжениях свыше 110кВ создания зон отчуждения.

Для предупреждения возгорания растительной массы необходима планомерная очистка трассы, но при этом ведется сжигание убранной растительной массы, при сжигании происходит тепловое загрязнение окружающей среды, поэтому необходимо предусмотреть меры по использованию растительной массы убираемой трассы. Одним из вариантов - это зимняя расчистка в местах с хвойной растительностью, елки на новогодние праздники.

Зона отчуждения линии электропередачи составляет 8 м от оси линии. В этой зоне производиться расчистка трассы. На линиях, под которыми не вырубается подлесок, может происходить перекрытие воздушного промежутка между проводом и землей. Следствием этого перекрытия может быть пожар, особенно торфяной почвы.

Чтобы исключить поражение всех животных, которые приближаются к опорам линии электропередачи, емкостным током замыкания на землю при повреждении изоляции, каждая опора заземляется как в населенной, так и в ненаселенной местности. Состояние заземлений проверяется не реже одного раза в шесть лет.

Так как на подстанции применяются маслонаполненные трансформаторы, перед их установкой на площадке выкапывается специальная земляная яма, которая в дальнейшем засыпается гравием. После приготовления ямы трансформатор устанавливается над ней на металлическом или железобетонном основании. Яма в данном случаи предназначается для улавливания масла в случае его утечки при повреждении бака трансформатора.

Вывод по разделу:

В соответствии с вышеприведенным рассмотрением вопроса безопасности проекта можно о сделать вывод о необходимости строжайшего контроля за соблюдением Правил безопасности при обслуживании проектируемой подстанции, так как данный объект относится к установкам с особо опасными факторами производства, и малейшее отклонение от соблюдения условий безопасности может привести, как к несчастному случаю с высокой степенью травматизма или летальным исходом членов обслуживающего персонала, так и к нарушению системы электроснабжении.

5. Технико-экономическое обоснование защиты трансформа торов от потери масла

5.1 Расчёт капитальных вложений

Капитальные вложения или балансовая стоимость объекта определяется по формуле:

КВ = ОЦ + М + НР

Где ОЦ - оптовая цена, руб.;

М - затраты на монтаж, руб.;

НР - накладные расходы, руб.

Норматив монтажных работ от оптовой цены 20%, накладных расходов 10%.

Таблица 13. - Расчёт капитальных вложений.

5.2 Расчёт эксплуатационных издержек

Годовые эксплуатационные издержки:

Иэ = ЗП + А + Тр + П (5.1)

Где ЗП - заработная плата с начислениями на социальные нужды, руб.,

А - амортизационные отчисления, руб.,

Тр - стоимость текущего ремонта, руб.,

П - прочие затраты, руб.

Заработная плата определяется как:

ЗП = ЗПт × Кдоп × Kотч (5.2)

Где ЗПт - тарифный фонд заработной платы;

Кдоп - коэффициент доплаты, Кдоп = 1,67;

Котч - коэффициент отчислений, Котч = 1,356.

ЗПт = Зт×Тч (5.3)

где Зт - трудозатраты, ч;

Тч - часовая тарифная ставка, 14,1 руб/ч

Трудозатраты определяются как:

Зт = Туе × Нт (5.4)

Где Нт - норма трудозатрат на обслуживание единицы данного оборудования, усл. ед., Нт = 0,23 у. е. (таблица 14), Туе - трудоемкость одной условной единицы, чел×ч., Туе = 18,6 чел×ч. [20]

Зт = 18,6 × 0,23 = 4,28 ч×час.

Тарифный фонд заработной платы определяем по формуле 5.3

ЗПт = 4,28 × 14,1 = 60,35 руб

по формуле 5.2 заработная плата составит:

ЗП = 60,35 × 1,67 × 1,356 = 136,66 руб.

Норма амортизации составляет 4,4% от материальных вложений [20]

А = 260 × 0,044 = 11,44 руб

Текущий ремонт составляет 4,5% от капитальных вложений [20]

Тр= 260 × 0,045= 11,7 руб

Прочие затраты составляют 10%, от суммы заработной платы, амортизации, текущего ремонта [20]

П = 0,1× (136,66 + 11,44 + 11,7) = 15,98 руб.

По формуле 8.1 определяем эксплуатационные издержки:

Иэ = 136,66 + 11,44 + 11,7 + 15,98 = 175,78 руб.

5.3 Расчет срока окупаемости

Затраты на ремонт трансформатора составляют 50% от стоимости трансформатора. Цена трансформатора ТМ100/10 составляет 110019 руб.

Затраты на ремонт трансформатора:

Зна ремонт=110019·0.5·0,03 =1650,3

где 0,03 - коэффициент выхода из строя трансформатора по причине утечки масла.

Вследствие выхода из строя трансформатора возникают перерывы в электроснабжении, что приводит к недополучению электроэнергии и ущербу, который можно сократить за счет своевременного отключения трансформатора, и уменьшить трудоемкость работ по его восстановлению.

Ущерб от перерывов в электроснабжении:

У = у · ΔQэ. э

где

у - удельный вероятностный ущерб от перерывов в электроснабжении, который составляет18,3 руб. за 1 кВт·ч

ΔQэ. э - недополученная электроэнергия

ΔQэ. э = P · Тв

Тв - время на восстановление одного трансформатора

Тв = кп·0,03·0,9

кп - время обнаружения неполадки

0,03 - вероятность выхода из строя трансформатора по причине утечки масла

0,9 - время на восстановления одного трансформатора

Тв = 2,0·0,03·0,9 = 0,054 ч, ΔQэ. э = 100 · 0,054 = 5,4 кВт·ч

У = 18,3 · 5,4 = 98,82 руб.

Годовая экономия:

Гэкон. = Зна ремонт + Уп. э - Иэ

Гэкон. = 1650,28 + 98,82 - 175,78 =1573,33

Приведенные затраты:

ПЗ = Иэ + Ен КВ

Ен - коэффициент эффективности капитальных вложений Ен=0,15

ПЗ = 175,78 + 0,15 260 =214,78 руб.

Годовой экономический эффект:

Гэкон. эф. = Зна ремонт + Уп. э - ПЗ

Гэкон. эф. = 1650,28 + 98,82 - 214,78 = 1534,32 руб.

Срок окупаемости:

Ср. окуп = КВ / Гэкон

Ср. окуп = 260/1573,33 = 0,165 г. (приблизительно 60дней).

Таблица 14. - Технико-экономическое обоснование защиты трансформаторов от утечки масла.

Целью данного экономического обоснования было установить на сколько внедрение проектируемой схемы будет экономически эффективно и на сколько снизятся затраты на ремонт трансформатора.

Выводы по дипломному проекту

В данном дипломном проекте произведена реконструкция линии 10 кВ подстанции "Василево" Костромских Электрических Сетей, сделана замена масляных выключателей на вакуумные, выбраны разъединители и трансформаторов тока с их вторичной нагрузкой.

В дипломном проекте проведен патентный поиск существующих защит трансформаторов на основании которого можно сделать вывод о том, что не существует защиты трансформаторов работающей по такому же принципу как предложенная в данном проекте.

Произведен тепловой расчет трансформатора, на основании которого разработана схема защиты потребительских трансформаторов от утечки масла на примере трансформатора ТМ100/10, внедрение которой позволит снизить выход из строя трансформаторов. Причем по экономическим расчетам эта схема не только имеет небольшой срок окупаемости, но и позволит снизить ущерб от недополучения электроэнергии потребителями и приведет к снижению затрат на работы по приведению трансформатора в работоспособное состояние.

Список использованной литературы

1.  Каганов И.Л. Курсовое и дипломное проектирование. - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1990 - 351 с.

2.      Алиев И.И. Электоротехнический справочник. - М.: Изобретательское предприятие Радио Софт, 1998 - 240 с.

3.      Козулин В.С., Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1987 - 648 с.

4.      Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: 5-е изд., перераб. и доп. М: Энергоатомиздат, 1986 - 527 с.

5.      Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990,-496 с.

6.      Боднар В.В. “Нагрузочная способность силовых масляных трансформаторов". М.: Энергоатомиздат, 1983, - 176 с.

7.      Китаев В.Е., Трансформаторы - 3-е изд., исправленное. М: Высшая школа, 1974 - 207 с.

8.      Голунов А.М., Сещенко Н.С. Охлаждающие устройства масляных трансформаторов - 2-е изд., перераб. и доп. -М: Энергия 1976, - 215 с, ил.

9.      Гемке Р.Г. “Неисправности электрических машин”-2-е изд., перераб. и доп - Л: Энергоатомиздат, 1989, - 332 с. ил.

10.    под ред. Луканина В. Н Теплотехника; учебник - М.: Высшая школа, 1999, - 671 с.

11.    Лариков Н.Н. Теплотехника; учебник М.: Стройиздат, 1985,-431 с.

12.    Синельников В.А., Ланда М.Л. Устройство для защиты силового трансформатора от перегрузки // Описание изобретения // Государственный комитет по делам изобретений и открытий - 1978.

13.    Борухмн В.А., Кулдыкин А.Н., Сулимова М.И. Устройство для защиты электрического маслонаполненного трансформатора // Описание изобретения // Государственный комитет по делам изобретений и открытий - 1980.

14.    Гейдерман Ж.П., Ланда М.Л., Синельников В.Я., Стасенко Р.Ф., Федотов И.А., Янаус А.Я. Устройство для защиты от перегрузки обмотки электрического аппарата // Описание изобретения // Государственный комитет по делам изобретений и открытий - 1973.

15.    Ахмедов Р.Н., Миронов Г.А., Керимов Ю.М., Исмаилова Э.А. Халилов Д.Д. Способ защиты трехфазного силового трансформатора от перегрузки // Описание изобретения // Государственный комитет по делам изобретений и открытий - 1987.

16.    Линкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, М:, Высшая школа, 1975 - 360 с.

17.    Правила устройства электроустановок. М.: 1986, - 646 с.

18.    Справочник радиолюбителя - конструктора. - М: Радио и связь, 1997, - 560 с., ил.

19.    Таев И.С. “Электрические аппараты автоматики и управления". М: Высшая школа, 1975 - 224 с., ил.

20.    20. Водяников В.Г. Экономическая оценка средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и систем сельской энергетики - М.: Ротапринт Московского Государственного Агроинженерного Университета им. В.П. Горячкина, 1997 - 157 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8