Проектирование отпаечной тяговой подстанции постоянного тока с питающим напряжением 220 кВ

длина вертикальных заземлителей из угловой стали;ширина полки вертикальных заземлителей из угловой стали ;глубина золожения вертикального заземлителя, равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя .Расчетное сопротивление горизонтальных заземлителей:Коэффициент использования полос в контуре принимаем равным 0,2.Общее сопротивление сетки полос:Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей:Применяем заземлители из угловой стали 63x63x6 длинной 6 м.Сопротивление растеканию тока одного уголка:Необходимое количество зазаемлителей:,– коэффициент сопротивления вертикальных заземлителей.Принимаем количество заземлителей .Фактическое сопротивление заземлителей:.Сопротивление контура подстанции:, что удовлетворяет требованиям ПУЭ6.2 Расчёт молниезащитыТПОдним из важнейших условий бесперебойной работы ТП является обеспечение надежной грозозащиты зданий, сооружений и электрооборудования.Опасные грозовые перенапряжения в РУ подстанции возникают как при непосредственном поражении их молнией, так и при набегании на подстанцию грозовых волн с ВЛ, в результате поражения ВЛ молнией или удара молнией в вершину опоры или трос. Защита от прямых ударов молнии предусматривается для всех ОРУ и открытых подстанций напряжением 20-500 кВ.Защита ОРУ 220 кВ осуществляется молниеотводами, отдельностоящими и установленными на порталах. Молниеотвод состоит из металлического молниеприемника, который возвышается над защищаемым объектом и воспринимает удар молнии и токоотводящего спуска с заземлителем, через который ток молнии отводится в землю.Защита зданий ОПУ, имеющих металлическое покрытие кровли, выполняется заземлением этих покрытий. Стержневые молниеотводы устанавливаются, как правило, на конструкциях ОРУ. Высота молниеотвода при этом определяется с учетом высоты несущих конструкций. При необходимости используются отдельно стоящие молниеотводы.Токопроводящий спуск молниеотвода соединяется с заземляющим устройством ОРУ, если молниеотвод установлен на конструкции ОРУ. На расстоянии 3 м от стойки с молниеотводом установлены два вертикальных электрода заземления длиной 5 м. Отдельно стоящие молниеотводы имеют собственные заземлители.Согласно ПУЭ от стоек конструкций ОРУ 220 кВ с молниеотводами обеспечивается растекание тока молнии по магистралям заземления в двух-трех направлениях. Место присоединения конструкции со стержневым молниеотводом к заземляющему контуру подстанции расположено на расстоянии более 15 м по магистралям заземления от места присоединения к нему трансформатора.Защита подстанции от волн перенапряжений, набегающих с линий электропередачи, осуществляется ограничителями перенапряжения ОПН-220УХЛ1.Защита ОРУ подстанции осуществляется молниеотводами установленными на порталах РУ-220 кВ и отдельно стоящими стержневыми молниеотводами, установленными на мачты освещения. Всего установлено 8 молниеотвода. Необходимо проверить будут ли принятые к установке молниеотводы защищать оборудование подстанции.Молнеотводы, установленные на портале( M6-M8) имеют высоту h =19.35 метров, расстояние между ними L=45 м. Молнеотводы установленные на мачтах освещения(М1-М5) имеют высоту h =31 метров, а расстояние между ними L=63 м. Высота защищаемых объектов =6 м.Габаритные размеры одиночных молниеотводов определяются высотой конуса h0 и радиусом конуса на уровне земли r0 .Для объектов III уровня, надежность которых составляет 0,90, находим радиус конусаr0 =1,2 на уровне земли и высоту конуса h0=0,85 от земли.Для молниеотводов M1-M5 радиусы и высота зон защиты составит:Радиусы зон защиты молниеотводами на высоте hx, равной 5 м составят:Для молниеотводов М6-М8: Радиусы зон защиты молниеотводами на высоте hx, равной 5 м составят:Расстояние между молниеотводами 1 и 2 L1= 63 м. Предельно допустимое расстояние составит:Поскольку = 63 м < Lс = 77,5 м, провесов в зоне защиты по высоте не будет, hc=hо.Расстояние между молниеотводами M6-M8L2= 45 м. Предельно допустимое расстояние составит:Lс2= 2,5·19.35 = 46.4 м.В этом случае провесов зоны защиты также не будет, поскольку = 45 м < Lс2= 46.4 м.Результаты расчетов представлены в табл. 6.1.Таблица 6.1 – Расчет молнезащиты№высотамолниеотводов,мВысота расположенияЗоны молниеотводов,мзоны защиты молниеотводов, мho-0.85hro=1.2hна уровне hxl.2,3,4nhhx1hx2hx3hx4hoгогх1гх2гхЗгх413112953.526,3537,220,324,530,132,323112953.526,3537,220,324,530,132,333112953.526,3537,220,324,530,132,343112953.526,3537,220,324,530,132,353012953.525,53619,0523,328,931619,3512953.516,4423,226,310,516,218,3719,3512g53.516,4423,226,310,516,218,3819,3512953.516,4423,226,310,516,218,3Таким образом, принятые к установке молниеотводы удовлетворяют условиям проверки. Для защиты подстанции от потенциалов, возникающих в результате электрической индукции, надежно заземляют все проводящие элементы подстанции, а также оборудование и коммуникации внутри объекта.Для защиты от искрения, вызываемого электромагнитной индукцией, все параллельно расположенные металлические коммуникации соединяем металлическими перемычками.Для защиты подстанции от заноса высоких потенциалов присоединяем все металлические коммуникации и оболочки кабелей (в месте ввода их в зону подстанции) к заземлителю защиты от вторичных воздействий молнии. Заземляющие устройства молниеотводов должны быть удалены на нормируемое расстояние от заземляющего контура, защиты от вторичных воздействий и подземных коммуникаций подстанции.7.безопасност жизнедеятельност7.1 Выявление и анализ опасных и вредных производственных факторов, воздействующих на сотрудников, ведущих работы по обслуживанию электрооборудования на ТППри эксплуатации электрооборудования ТП на обслуживающий персонал могут воздействовать следующие опасные и вредные факторы согласно положения ССБТ ГОСТ 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация»:- повышенная или пониженная температура поверхностей оборудования, материалов;- повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;- повышенный уровень шума на рабочем месте;- повышенный уровень вибрации;- повышенная или пониженная влажность воздуха;- повышенная или пониженная подвижность воздуха;- повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;- повышенный уровень электромагнитных излучений;- повышенная напряженность электрического поля;- повышенная напряженность магнитного поля;- отсутствие или недостаток естественного света;- недостаточная освещенность рабочей зоны;- повышенная пульсация светового потока.- острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхностях заготовок, инструментов и оборудования;- расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли (пола).Источниками загрязнения в процессе эксплуатации оборудования и при аварийных ситуациях являются маслонаполненные аппараты, утечка масла из которых может привести к загрязнению окружающей среды (силовые трансформаторы, трансформаторы собственных нужд). Возможно загрязнение территории отходами, повышенный уровень электромагнитного излучения, повышенный уровень шума.7.2 Разработка инженерного метода защиты персонала от действия опасных и вредных производственных факторов;Мероприятия по борьбе с вредными воздействиями вибрации и шумаИсточником шума являются двигатели приводов, трансформаторы. Шум по характеру спектра широкополосный с непрерывным сектором шириной более одной октавы. По временной характеристике шум постоянный, уровень звука которого за восьми часовой рабочий день изменяется не более, чем на 5 дБА. Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот и уровни звука на рабочих местах нормируется согласно ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности».Нормирование шума производится по СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» в зависимости от вида трудовой деятельности по предельному спектру уровней звукового давления, дБ, или эквивалентному уровню звукового давленияИсточниками вибрации и шума на подстанции являются: магнитная система трансформаторов, высоковольтные выключатели и электордвигатели вентиляции.Классификация шума:- по происхождению – электромагнитный, механический, аэродинамический;- по спектральному составу широкополосный;- по временным характеристикам постоянный.Допустимые уровни звукового давления представлены в таблице 7.1.Таблица 7.1 – Уровни звукового давления Рабочие местаУровни звукового давления, дБ, в октавных полосах сосреднегеометрическими частотами, ГцУровнизвука, дБА31,5631252505001000200040008000Постоянные рабочие места и рабочие зоны производственных помещениях107958782787573716980Защита от шума достигается согласно ГОСТ 12.1.029-80 ССБТ «Средства и методы защиты от шума» уменьшением уровня шума в источнике, архитектурно-планировочными решениями, организационно-техническими мероприятиями.Вибрация нормируется по Санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» величиной виброскорости (м/с), виброускорения (м/с2) и их логарифмическими уровнями (дБ) в зависимости от вида вибрации и частоты (Гц) (таблица 7.2).Вид вибрации – общая, технологическая «б».Таблица 7.2 – Предельно-допустимые значения виброскоростиСреднегеометрические частоты полос, ГцПредельно допустимые значения виброскорости, дБтехнологическаятипа «б»1,0-2,01004,0918,08516,08431,58463,084Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни84Нормирование вибрации производится согласно СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».Для уменьшения вибрации возможно использование следующих способов: уменьшение вибрации в источнике, виброизоляция, средства индивидуальной защиты.Нормируемые параметры шума для трансформатора определены по ГОСТ 12.2.024-76 ССБТ «Шум. Трансформаторы силовые масляные. Нормы и методы контроля».Инженерный метод защиты персонала от электромагнитных излучений промышленной частотыИсточниками, создающими электромагнитные излучения промышленной частоты являются трансформаторы. В соответствии с СанПиН 2.2.4.1191-03 "Электромагнитные поля в производственных условиях" установлены допустимые уровни напряженности электрического и магнитного полей.Напряженность поля, которую создают трансформаторы, не превышает 5 кВ/м. Поэтому защитных мер от воздействия электромагнитных полей не требуется.Таблица 7.3 – Допустимые значения электрической напряженности для различных видов местностиВид местностиДопустимая напряженность электрического поля, кВ/м:Ненаселенная местность15Населенная местность5Жилая застройка1,5Инженерный метод защиты от поражения электрическим токомЭлектрические установки любого напряжения должны быть укомплектованы соответствующими защитными средствами в количестве, обеспечивающем выполнение всех возможных в данной электроустановке операций, как в нормальном, так и в аварийном режимах. Кроме того, при комплектовании электроустановок защитными средствами надо исходить из того, что при некоторых обстоятельствах, например во время аварии или несчастном случае с одним из лиц обслуживающего персонала может понадобиться второй комплект защитных средств, который в обычных условиях не нужен. Это относится в первую очередь к индивидуальным средствам защиты - перчаткам, ботам, галошам, противогазам и т.п., которых в данной электроустановке должно быть не менее двух комплектов. Норма комплектации защитными средствами ПС 220/10 кВ с постоянным дежурным персоналом сведены в таблицу 7.2.Таблица 7.4 - Комплектация подстанции защитными средствамиНаименованиеНеобходимое количествоИзолирующая штанга2 шт. на каждый класс напряженияУказатель напряжения2 шт. на каждый класс напряженияИзолирующие клещи1 шт. на каждый класс напряжения, на котором имеются предохранителиДиэлектрические перчаткиНе менее 2 парДиэлектрические боты (для ОРУ)1 параПереносные заземлениеНе менее 2 шт. на каждое напряжениеВременные ограждения (щиты)Не менее 2 шт.Предупреждающие плакаты1 комплектЗащитные очки2 парыПротивогазы2 шт.При установке трансформаторов 10/0,4 кВ должно обеспечиваться удобство обслуживания, устройство путей перекатки, необходимость соблюдения расстояния между трансформаторами. Трансформаторы должны быть установлены так, чтобы были обеспечены удобные и безопасные условия для наблюдения за уровнем масла в маслоуказателях без снятия напряжения. В отношении опасности поражения электрическим током, согласно ПУЭ, ОПУ ТП, относятся к особо опасным помещениям, так как здесь в наличии два условия, создающие повышенную опасность:а) возможность прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологических аппаратов, механизмов, с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой;б) наличие железобетонных токопроводящих полов.Мероприятия по электробезопасности разрабатываются в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ «Электробезопасность». Общие требования».Для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям необходимо применять следующие способы и средства:а) применение двойной изоляции;б) защитные ограждения;в) безопасное расположение токоведущих частей;г) изоляция токоведущих частей;д) защитное отключение;е) предупредительная сигнализация и знаки безопасности;ж) блокировки.Рассмотрим данные средства подробнее.а) Для защиты от прикосновения к частям нормально или случайно находящихся под напряжением применяется двойная изоляция – электрическая изоляция состоящая из рабочей и дополнительной изоляции, которая служит для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции.б) Неизолированные токоведущие части защищаются от случайного прикосновения путем помещения их в камеры, ограждённые сетками. Сетчатые ограждения шкафов ТСН имеют ячейки размером не более 25х25 мм.в) Безопасное расположение токоведущих частей отвечает требованиям ПУЭ. г) Изоляция вводов 10 кВ выбирается на напряжение 20 кВ.е) Предупредительная сигнализация и знаки безопасности применяются для распознавания и наглядности рабочих состояний ЭО; вывешиваются плакаты «Стой. Напряжение», «Работать здесь», а на приводах коммутационных аппаратов вывешиваются плакаты «Не включать – работают люди». Выключатель или его привод имеют хорошо видимый и надежно работающий указатель положения («включен», «отключен»). Применение сигнальных ламп в качестве единственных указателей положения выключателя не допускается.ж) Блокировка:1) блокировка не позволяющая при подключенной к трансформатору нагрузке отключать разъединители или выключатели, не рассчитанные на отключение токов нагрузки;2) блокировка приводов между выключателями нагрузки или разъединителем и приводом основного заземления, не позволяющая включать выключатель нагрузки или разъединитель при включенном основном заземлении и включать основное заземление при включенном выключателе нагрузки;3) блокировка между заземляющим ножом разъединителя и вводным автоматическим выключателем напряжением до 1000 В, исключающая подачу напряжения от шкафов напряжением до 1000 В через трансформатор на включенный нож разъединителя;4) механическая блокировка, предотвращающая доступ в отсек, в котором расположены аппараты напряжением выше 1000 В, при включенном выключателе нагрузки или разъединителе и не допускающая их включение при открытых дверях отсека.Для обеспечения защиты от поражения электрическим током прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, принимают следующие способы:а) Защитное заземление;б) Контроль изоляции;в) Средства индивидуальной защиты.а) Защитное заземление применяются в сетях напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью. Сопротивление заземляющего устройства (R, Ом) в ЭУ выше 1000 В с изолированной нейтралью при прохождении расчетного тока ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данном курсовом проекте была спроектирована узловая тяговая подстанция220/10/3,3 кВ для электроснабжения тягового транспорта на ЖД. При выполнении курсового проекта был произведен расчет электрических нагрузок выводах проектируемой ТП. В результате разработки электрической части курсового проекта установлено, что для электрообеспечения нагрузок проектируемой ТП необходимо установить два трансформатора типа ТДН мощностью 25000 кВА каждый. Выполнен расчёт токов короткого замыкания согласно задания, выбраны и проверены коммутационные и защитные аппараты для питающих и распределительных сетей.Распределительная сеть низкого напряжения выполняется по двухлучевой схеме (для потребителей I и II категории), которая является наиболее надежной и простой. Таким образом, в данном проекте были рассмотрены все основные вопросы проектирования и эффективной работы подстанции.Выполнены мероприятия по электробезопасности объекта (расчёт молниезащиты и заземления подстанции).СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВПравила устройства электроустановок – М.: Энергоатомиздат, 2011 г.Б. А. Князевский, Б. Ю. Липкин «Электроснабжение промышленных предприятий», М.: «Высшая школа», 1986 г.Специальные вопросы электроснабжения. Составитель – А. И. Гардин, - НГТУ, 1988 г.Справочник по проектированию электроснабжения под ред. Ю. Г. Барыбина и др. – М.: «Энергоатомиздат», 1990 г.«Электроснабжение и электрооборудование цеха» / Методические указания – Н. Н., 2002 г. «Характеристики электрооборудования напряжением 0.4 кв.» / Справочное пособие – Н.Н., 2002 г.Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат. 1984. 472 с.Шидловский А.К., Вагин Г.Я., Куренный Э.Г. Расчёты электрических нагрузок систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат. 1992. 224 с.Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Учебное пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989.-608 с.Защита электроустановок от прямых ударов молнии: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / НГТУ; Сост.: Т.М.Щеголькова, Е.И.Татаров и др. Н.Новгород, 2001. – 11с.Защитное заземление электроустановок: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / НГТУ; Сост.: Т.М.Щеголькова, Е.И.Татаров и др. Н.Новгород, 2001. – 19с.Методические указания к выполнению графической части курсовых и дипломных проектов / НГТУ; Сост.: Т.М.Щеголькова, Е.И.Татаров. Н.Новгород, 2002. – 33с.Нормы технологического проектирования Подстанций переменного тока с высшим напряжением 35 – 750 кВ. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций напряжением 35 – 750 кВ. Типовые решения, Энергосеть проект, 2006 г. Общие технические требования к подстанциям 35 – 750 кВ нового поколения (приложение к «Программе комплексного технического перевооружения электрических сетей ОАО «ФСК ЕЭС» на 2004 – 2012г.г.», одобрено решением Правления ОАО «ФСК ЕЭС» от 16.03.04 № 91).Справочник по проектированию подстанций 35 – 500 кВ/ Г.К. Вишняков, Е.А. Гоберман, С.Л. Гольцман и др.; Под ред. С.С. Рокотяна и Я.С. Самойлова. – М.: Энергоиздат, 1982. – 352., ил.. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. – М.: Изд-во стандартов, 2003. СНиП 23-05-95 естественное и искусственное освещение. – М.: Минстрой России, 1996. Рекомендации по техническому проектированию подстанции переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ СО 153-34.35.120-2006. Утверждены приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 16.06.06 № 187, приказом ОАО «Институт Энергопроект» от 03.07.06 № 18 эсп. – М.: Изд-во стандартов, 2006.