Дипломная работа: Проект новой подстанции для обеспечения электроэнергией нефтеперерабатывающего завода

Заземляющее устройство для установок 110 кВ и выше выполняется из вертикальных заземлителей, соединительных полос, полос, проложенных вдоль рядов оборудования, и выравнивающих полос, проложенных в поперечном направлении и создающих заземляющую сетку с переменным шагом. Расстояние между полосами должно быть не более 30 м.

Рисунок 25 - заземляющее устройство подстанции;

Расчет производится в следующем порядке :

1.  Зная наибольшее допустимое напряжение прикосновения, определяем напряжение на заземлителе по формуле:

(54)

где kп – коэффициент напряжения прикосновения; для сложных заземлителей он определяется по формуле

 , (5

5)

где lв – длина вертикального заземлителя, м;

Lг – длина горизонтальных заземлителей, м;

 а – расстояние между вертикальными заземлителями, м;

 S – площадь заземляющего устройства, м2;

 М – параметр, зависящий от удельного сопротивления грунта;

 b - коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека Rч и сопротивлению растекания тока от ступней Rс:

 .(56)

В расчетах принимают Rч=1000 Ом; Rc=1.5rв,с.

2.  Так как Uз = Iз Rз, то сопротивление заземляющего устройства должно быть, Ом:

3. 

 , (57)

где Iз – ток, стекающий с заземлителя проектируемого заземляющего устройства при однофазном КЗ.

Если однофазное КЗ произошло в пределах электроустановки, то

, (58)

где  - ток однофазного КЗ в месте повреждения;

х0 – результирующее индуктивное сопротивление нулевой последовательности до места КЗ;

 хт1 – сопротивление нулевой последовательности трансформаторов рассматриваемой электроустановки.

4.  Определяют общее сопротивление сложного заземлителя, преобразованного в расчетную модель, Ом:

 , (59)

Где

 при  ; (60)

где  - удельное сопротивление земли, Ом м;

 Lв – общая длина вертикальных заземлителей; Lв = lв nв.

Полученное значение Rз должно быть меньше Rз,доп.

Если сопротивление превышает требуемые значения, то необходимо увеличение площади S, длины Lг , числа вертикальных заземлителей nв и их длины. Всё это приводит к дополнительным расходам и на подстанциях трудно осуществимо. Эффективной мерой уменьшения опасности прикосновения является подсыпка гравия или щебня слоем 0.1-0.2 м у рабочих мест. Удельное сопротивление верхнего слоя при этом резко возрастает (5000-10000 Ом м), что снижает ток, проходящий через человека, так как сопротивление растекания тока со ступней Rc. В расчёте соответственно уменьшается коэффициент b и увеличивается допустимое сопротивление заземляющего устройства.

Расчёт заземляющего устройства. Расчёт будем производить с учётом существующего заземляющего устройства. Заземляющее устройство выполняем в виде сетки из полосы мм.

Исходные данные для расчета : удельное сопротивление земли r =300 Ом м; глубина заложения горизонтальных полос t=0,7м; общая длина горизонтальных полос Lг=2150 м; длина вертикальных заземлителей lв = 3,5м с диаметром d=16мм; количество вертикальных заземлителей nв=60; время действия релейной защиты tр,з = 0,12 с; полное время отключения выключателя tотк,в = 0,05 с; естественных заземлителей нет.

 Рисунок 26

а) заземляющее устройство подстанции;

б) расчетная модель.

Площадь заземляющего устройства равна :

 м2.

Для t = 0,12 + 0,05 = 0,17с находим Uпр,доп = 400 В.

Коэффициент прикосновения по формуле:

=;

здесь М = 0,5 [2];

Потенциал на заземлителе по:

= В,

что в пределах допустимого (меньше 10 кВ).

Сопротивление заземляющего устройства по:

 Ом,

здесь Iз – однофазное КЗ по формуле:

 А

где  - ток однофазного КЗ;

х0 – результирующее сопротивление нулевой последовательности до места КЗ, Ом, х0* =5,01 о.е., в именованных единицах:

 Ом;

хт1 – сопротивление нулевой последовательности трансформатора, Ом, хт1*=16.66 о.е. , в именованных единицах :

Ом.

Длина сторон ячейки:

B=5 м.

Длина полос в расчётной модели:

 м.

Общая длина вертикальных:

Lв = lв·nв = 3,5·60 = 210 м.

Относительная глубина:

,

тогда по (7.13)

.

Общее сопротивление сложного заземлителя

 Ом,

что меньше допустимого Rз,доп = 2.89 Ом.

Найдем напряжение прикосновения:

В,

что меньше допустимого значения 400 В.

Определим наибольший допустимый ток, стекающий с заземлителей подстанции при однофазном КЗ:

 А.

Вывод. Из расчёта видно, что заземлители с сопротивлением 1,69 Ом не превышают допустимого значения. Напряжение прикосновения удовлетворяет условию безопасности.

7.3 Средства индивидуальной защиты

Средства индивидуальной защиты предназначены для защиты людей, работающих в электроустановках от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги, электромагнитного поля. К средствам относятся: очки, каски, диэлектрические перчатки, боты, калоши, индивидуальные экранирующие комплекты.

Правила применений и испытаний средств защиты, используемых в электроустановках, подразделяют электрозащитные средства на группы;

1) шланги, изолирующие, клещи изолирующие, указатели напряжения;

2)  диэлектрические перчатки, боты, калоши, коврики, изолирующие подставки, изолирующие накладки;

3)  экранирующий костюм;

4)  переносные заземления.

Изолирующие штанги, в зависимости от их назначения, подразделяются на: оперативные, ремонтные и измерительные.

Для установления наличия или отсутствия напряжения на токоведущих частях используют указатели напряжения типа УВН-10, УВН-90.

В качестве основного средства защиты в установках до 1000 В применяют диэлектрические перчатки, они служат средством защиты от прикосновения при операциях с ручными приводами и т.п. При работе в распределительном устройстве во время операций, выполняемых штангой, при проверке наличия или отсутствия напряжения применяют диэлектрические боты.

Для защиты оперативно-ремонтного персонала от воздействия электромагнитных полей распределительного устройства 110 кВ служат экранирующие костюмы. В процессе эксплуатации изолирующие средства защиты периодически осматривают и испытывают повышенными напряжениями в сроки, предусмотренные правилами.

Согласно инструкции по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках, для бригады эксплуатационного обслуживания подстанции, нормы комплектования средствами защиты следующие:

1)  изолирующие штанги (оперативные и измерительные) - 2 шт.;

2)  указатель напряжения выше 1000 В- 4 шт.;

3)  указатель напряжения до 1000 В - 2 шт.;

4)  переносные заземления на 110 кВ - 2 шт.;

5)  переносные заземления на 35 кВ - 2 шт.;

6)  указатель напряжения для проверки совпадения фаз - 2 шт.;

7)  диэлектрические перчатки - 4 пары;

8)  диэлектрические боты - 1 пара;

9)  предохранительные монтерские пояса и страховочные канаты - 2 шт.;

10)  защитные очки - 2 пары;

11)  защитный щиток для электросварщика - 2 шт.;

12)  изолированный инструмент - 2 комплекта;

13)  диэлектрические ковры и изолирующие накладки - 2 шт.;

14)  плакаты и знаки безопасности;

15)  защитные каски для каждого члена бригады.

7.4 Контроль изоляции

В сетях переменного тока выше 1 кВ с изолированной нейтралью, как правило, должен выполнятся автоматический контроль изоляции, действующей на сигнал при снижении изоляции одной из фаз ниже заданного значения, с последующем контролем асимметрии напряжения при помощи показывающего прибора.

Допускается осуществлять контроль изоляции путем периодических измерений напряжения с целью визуального контроля асимметрии напряжения.

Принцип действия контроля изоляции кабельных линий, сети переменного тока, основан на измерении напряжения нулевой последовательности, возникающего при коротком замыкании одной из фаз на землю.

Для контроля изоляции линий, отходящих от распределительного устройства, используется селективная сигнализация от замыканий на землю с действием на сигнал.

В электрической сети при однофазном замыкании на землю через перемежающую дугу происходят феррорезонансные процессы, которые приводят к повреждению трансформаторов напряжения.

Применяется антирезонансный трансформатор. Схема соединения представлена на рисунке 14.

Рисунок 27 – Схема включения приборов и реле в обмотки трансформаторов напряжения

7.5 Противопожарные мероприятия

Электрическая подстанция относится по пожарной опасности к категории В, а помещение аккумуляторной батареи к категории Б взрывопожарной опасности.

Пожары, связанные с эксплуатацией электроустановок, происходят, главным образом, от коротких замыканий, из-за нарушения правил эксплуатации нагревательных приборов; от перегрузки оборудования; от образования больших местных переходных сопротивлений; от электрических искр и дуг.

7.6 Трансформаторы

Источником возгорания в масляных трансформаторах может стать короткое замыкание при перенапряжении или по причине износа изоляции, либо пробой воздушного промежутка между вводами. Возникающая дуга, имеющая температуру 3000-4000° С, вызывает пиролиз трансформаторного масла. При достаточной длительности этого процесса, давление газов от выделяющихся продуктов разложения масла может вызвать частичную или полную разгерметизацию бака. Масло при соприкосновении с кислородом, при высокой температуре легко воспламеняется, благодаря продуктам пиролиза, от открытого пламени. Если не принять меры к тушению возгорания, то расширяющееся от нагрева масло будет активно вытекать из бака и распространится по территории.

Поэтому трансформаторы должны оборудоваться выхлопной системой для своевременного снижения давления внутри бака, а также устройствами газовой защиты. Под каждым трансформатором необходимо организовать бетонный резервуар - маслоприемник, объемом 55 куб.м для приема вытекающего масла в маслоотвод. Поступающая дождевая вода должна своевременно откачиваться. При этом необходимо ограничивать доступ воздуха к маслу в яме под трансформатором, засыпав крупным щебнем покрывающую ее сетку. Таким образом, можно отделить горючее вещество от окислительной среды. Расстояние между трансформаторами должно соответствовать допустимому противопожарному разрыву в 15 метров, в противном случае необходимо сооружение огнеупорной перегородки.

Рисунок 28 – Технологическая схема отвода и очистки замасленных стоков трансформатора:

 1 – трансформатор: ТДТН -25000/110/35/10; 2 – маслоприемник; 3 – дренажно-гравийная засыпка; 4 – маслоотвод; 5 – маслосборник; 6 – насос; 7 – трубопровод; 8 – колодец; 9 – фильтр; 10 –ливневая канализация.

7.7 Помещение ОПУ

ОПУ относится к категории Д по пожарной опасности. Для помещения ОПУ предусмотрены следующие средства пожаротушения: 2 углекислотных огнетушителя ОУ-8, 1 пенный огнетушитель ОХП-10, ящик с песком объемом 1куб. метр и лопата, войлок 2х2 м, (по ГОСТ-12.4.009-83). В обязательном порядке все комнаты в ОПУ оборудуются системой пожарной сигнализации.

7.8 Кабели

По территории кабели проложены в бетонных кабельных лотках, но это не исключает проникновения в них внешнего источника замыкания. Изоляция кабелей состоит из горючих материалов, способных самостоятельно гореть и после исчезновения внешнего источника. Одной из возможных причин возгорания кабелей могут стать токи утечки, появляющиеся при локальных повреждениях изоляции, поэтому их необходимо своевременно определять. В условиях данного объекта для локализации возгораний возможна облицовка кабелей специальными огнеупорными составами из эластичных материалов, которые не ухудшают охлаждение кабеля. При нагревании они вспучиваются и выдерживают от 30 до 60 минут открытого пламени. Для заделки проходов кабелей через перегородки необходимо использовать огнестойкую штукатурку.

7.9 Помещение АКБ

При работе АКБ возможно выделение сероводорода, который при концентрации 61 г/м3 способен самовозгореться со взрывом, поэтому в обязательном порядке помещение оборудуется системой стационарной принудительной приточно-вытяжной вентиляцией с производительностью 219 м³/ч и кроме того естественной вытяжной вентиляцией, обеспечивающий однократный обмен воздуха в час. Высота вентиляционной шахты - 1,5 м от уровня крыши ОПУ, привод системы вентиляции имеет взрывобезопасное исполнение. Системы окрашиваются негорючими красками, и помещение ограничивается по допуску для посторонних лиц.

7.10 Молниезащита ОРУ

Молниезащита подстанции осуществляется в соответствии с «Инструкцией по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений».

Территория подстанции находится в районе с грозовой деятельностью до 40 часов в году.

С экономической точки зрения, мы должны в качестве молниеприемников использовать уже имеющиеся металлические конструкции подстанции. Так как на подходе к подстанции мы имеем опору ВЛ 110кВ h=24.7м с одной стороны и две опоры ВЛ 35кВ h=22м с другой стороны, то пробуем установить по одному молниеотводу по 5 м и сечением не менее ф-100мм на каждую опору. Далее просчитываем защиту объектов подстанции от ударов молнии.

Зону защиты просчитываем для двух стержневых молниеотводов разной высоты.

Рисунок 28

Расчет проведем для первого и второго молниеотвода:

Где: ro1=1,5h=1,5·30=45м;

 ro2=1,5h=1,5·27=40,5м;

Где: hc1=ho1-0,14·(L-1,5h1)=27,6-0,14·(120-1,5·30)=17,1м;

 hc2=24,8-0,14·(120-1,5·27)=13,7м.

 hо1=0,92h=0,92·30=27,6м;

hо2=0,92h=0,92·27=24,8м;

Далее находим радиус защиты на уровне самого высокого объекта подстанции т.е. hх=8м.

Находим ширину защищаемого коридора по центру между двумя опорами:

В таком порядке рассчитываем зону молниезащиты между первым и третьим молниеприемниками.

После этих расчетов рисуем зону молниезащиты на уровне h=8м.

Из рисунка в приложении мы видим, что не защищённым объектом осталось КРУ-10кВ, высота которого 5м. Проводим расчет для высоты h=5м для первой опоры, из чего видно, что и на уровне пяти метров опора не защищает. Возникает необходимость установить отдельно стоящий молниеотвод около КРУ-10кВ, высоту которого рассчитаем по формуле:

Устанавливаем молниеотвод высотой 21м и просчитываем зону между первым и четвертым молниеотводом:

ho4=0,92h=0,92·21=19,3м;

ro4=1,5h=1,5·21=31,5м;

Рисуем зону защиты (приложение ?) и видим , что зона покрывает все объекты подстанции.

7.11 Освещение на ОРУ

На подстанции предусмотрено рабочее и аварийное освещение. Территория подстанции освещается прожекторами, питающимися от сети переменного тока напряжением 220 В. Аварийное освещение, осуществляется от переносных светильников с лампами накаливания на напряжение 12 В.

Выбор мощности и количества прожекторов освещения ОРУ производится в соответствии с нормами, установленными в.

Суммарный световой поток:

 F = Ен×S×Kз×Kп =5×5000×1,5×1,5 = 56250 лм; (58)

где Ен = 5 лк – нормируемая наименьшая освещенность, для ОРУ;

 Kз =1,5 – коэффициент запаса, учитывающий потери света от загрязнения отражателя, защитного стекла, лампы;

 Kп = 1,5 – коэффициент, учитывающий потери света в зависимости от конфигурации освещаемой площади;

S = 5000 м² – площадь ОРУ, S = 100×50 = 5000 м².

Выбираем для освещения ОРУ прожекторы ПКН с галогеновыми лампами 1000 Вт.

Найдем необходимое количество прожекторов:

  (59)

где  – КПД светового потока;

  лм – световой поток лампы прожектора.

.

Определим высоту установки прожектора:

 м, (60)

где =75000 кд – максимальная сила света прожектора.

7.12 Электромагнитные поля в производственных условиях

7.12.1 Влияние электромагнитных полей на организм человека

Под влиянием ЭМП и излучений наблюдаются: общая слабость, повышенная усталость, потливость, сонливость, а также расстройство сна, головная боль, боль сердца. Появляется раздражение, потеря внимания, растет длительность речедвигательной и зрительно-моторной реакций, повышается граница обонятельной чувствительности. Возникает ряд симптомов, которые являются свидетельством нарушения работы отдельных органов - желудка, печени, селезенки, поджелудочной и других желез. Угнетаются пищевой и половой рефлексы.

Регистрируются изменения артериального давления, частота сердечного ритма, форма электрокардиограммы. Это свидетельствует о нарушении деятельности сердечно - сосудистой системы. Фиксируются изменения показателей белкового и углеводного обмена, увеличивается содержание азота в крови и моче, увеличивается количество лейкоцитов, тромбоцитов, возникают и другие изменения состава крови.

Одним из серьезных эффектов, обусловленных СВЧ облучением, есть повреждение органов зрения. На низких частотах такие эффекты не наблюдаются и поэтому их нужно считать специфическими для СВЧ диапазона. Степень поражения зависит от интенсивности и длительности облучения.

Предельно допустимые уровни электромагнитных полей:

1. Оценка и нормирование электромагнитных полей осуществляется
раздельно по напряженности от времени воздействия.

2. ПДУ напряженности электромагнитных полей указаны в таблице 44.

Таблица 44 – ПДУ воздействия периодического магнитного поля частотой 50Гц

7.12.2 Защита от электромагнитных излучений

Для уменьшения ЭМП на персонал и население, которое находится в действия радиоэлектронных средств, следует применять ряд защитных мероприятий. В их число могут входить организационные, инженерно – технические и врачебно – профилактические. Осуществление организационных и инженерно – технических мероприятий возложены, прежде всего, на органы санитарного надзора.

Еще на стадии проектирования должно быть обеспечено такое взаимное расположение облучающих и облучаемых объектов, которые бы сводило к минимуму интенсивность облучения людей. Поскольку полностью избежать облучения невозможно, следует уменьшить вероятность проникновения людей в зоны с высокой интенсивностью ЭМП, сократить время их нахождения под облучением. Мощность источников излучения должна быть минимально необходимой.

При защите от излучения с помощью экрана должно учитываться затухание волны прохождении через экран (например, через лесную полосу). Для экранирования можно использовать растительность. Специальные экраны в виде отражающих и радиопоглощающих щитов дорогие, малоэффективны и используются очень редко.

Локальная защита более эффективна и используется часто. Она базируется на использовании радиозащитных материалов, которые обеспечивают высокое поглощение энергии излучения в материале и отражение от его поверхности. Для экранирования путем отражения используют металлические листы и сетки с хорошей проводимостью. Защиту помещений от внешних излучений можно осуществить путем оклейки стен металлизированными обоями; защиты окон сетками, металлизированными шторами. Облучение в таком помещении сводится к минимуму, а отраженное от экранов излучение перераспределяется в пространстве и попадает на другие объекты.

К инженерно-техническим средствам защиты также принадлежат:

– конструктивная возможность работать на сниженной мощности в процессе наладки, регулировки и ремонта;

– дистанционное управление.

Для защиты тела используется одежда из металлизированных тканей и радиопоглощающих материалов. Металлизированная ткань состоит из хлопковых или капроновых ниток, спирально обвитых металлической проволокой. Таким образом, эта ткань, как и металлическая сетка (при расстоянии между нитками до 0,5 мм) ослабляет излучение не менее, чем на 20 - 30 дБ. При сшивании деталей защитной одежды следует обеспечить контакт изолированных проводников. Поэтому электрогерметизация швов проводится электропроводными растворами или клеями (экранизирующие комплекты типа ЭП - 1).

Глаза защищают специальными очками со стеклами с нанесенной на внутреннюю сторону проводящей пленкой двуокиси олова. Резиновая оправа очков имеет запрессованную металлическую сетку или обклеена металлизированной тканью. Этими очками излучение НВЧ ослабляется на 20 - 30 дБ.

Коллективные и индивидуальные средства защиты могут обеспечить безопасную длительную работу персонала на радио объектах.

8 Экономическая часть

Расчет экономических показателей Западных сетей

Вид деятельности: торговля и распределение электроэнергии

8.1.1 Определяемся с фондом заработанной платы рабочих и служащих наших сетей.

Таблица 45

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10