Перевод схемы выпрямления тягового тока ЭЧЭ-Балезино с 6-пульсовой на 12 пульсовую

Антенна ГЛОНАСС/GPS с встроенным грозоразрядником, 20м. антенного кабеля с установленными разъёмами в комплекте.Icbcom Сервер точного времени. Антенна со встроенным грозоразрядником ГЛОНАСС/GPS с блоком приёмника, 20м. антенного кабеля с установленными разъёмами в комплекте.Метроном-300 Сервер точного времени. Антенна ГЛОНАСС/GPS с встроенным грозоразрядником, 20м. антенного кабеля с установленными разъёмами в комплекте.TimeServer PLC2013 Сервер точного времени. Антенна ГЛОНАСС/GPS с встроенным грозоразрядником, 30м. антенного кабеля с установленными разъёмами в комплекте.ЖК-дисплей:LCD-дисплей, 2 x 40 символов, с подсветкойLED LCD-дисплей, 256 x 64 точек, с подсветкойLCD-дисплей, 2 x 40 символов, с подсветкойLCD-дисплей, 2 x 8 символов, с подсветкойЭлементы управления:8 кнопок для установок основных параметров5 кнопок для установок основных параметров8 кнопок для установок основных параметров1 кнопка — «сброс» к заводским установкамВстроенный компьютер:i386 compatible 500Mhz CPU, 128 MB RAMARM9 400Mhz, 64 MB RAMi386 compatible 500Mhz CPU, 128 MB RAMARM Cortex-M3, 72MHzОперационная система:Linux with nano kernel (incl. PPSkit)LinuxLinux with nano kernel (incl. PPSkit)FreeRTOSЧастотные выходы:нет1 x 1PPS (1Гц)1 x 10МГц TTL, 1 x 1PPS (1Гц)1 x 1PPS (1Гц)Network Time Protocol (NTP):NTP v2 (RFC 1119), NTP v3 (RFC 1305), NTP v4 (RFC5905) SNTP v3 (RFC 1769), SNTP v4 (RFC 4330) MD5 Authentication and Autokey Key ManagementNTP v1 (RFC 1059),NTP v2 (RFC 1119), NTP v3 (RFC 1305), NTP v4 (RFC5905).NTP v2 (RFC 1119), NTP v3 (RFC 1305), NTP v4 (RFC5905) SNTP v3 (RFC 1769), SNTP v4 (RFC 4330) MD5 Authentication and Autokey Key ManagementSNTP v3, SNTP v4Точность NTP0.2 мс (LAN) / 10 мс (WAN)0.2 мс (LAN) / 10 мс (WAN)0.2 мс (LAN) / 10 мс (WAN)0.2 мс (LAN) / 10 мс (WAN)Сетевыепротоколы OSI Layer 4 (transport layer):TCP, UDPTCP, UDPTCP, UDPTCP, UDPСетевыепротоколы OSI Layer 7 (application layer):TELNET, FTP, SSH (incl. SFTP, SCP), HTTP, HTTPS, SYSLOG, SNMPSSH (incl. SFTP, SCP), HTTP, SNMPTELNET, FTP, SSH (incl. SFTP, SCP), HTTP, HTTPS, SYSLOG, SNMPHTTPInternet Protocol (IP):IP v4, IP v6IP v4IP v4, IP v6IP v4Поддержка автоконфигурации сетевых установок:IPv4: Dynamic Host Configuration Protocol — DHCP (RFC 2131) IPv6: Autoconfiguration Networking — AUTOCONFIPv4: Dynamic Host Configuration Protocol — DHCP (RFC 2131)IPv4: Dynamic Host Configuration Protocol — DHCP (RFC 2131) IPv6: Autoconfiguration Networking — AUTOCONFIPv4: Dynamic Host Configuration Protocol — DHCP (RFC 2131)Hypertext Transfer Protocol (HTTP):HTTP/HTTPS (RC 2616)HTTPHTTP/HTTPS (RC 2616)HTTPОбновление внутреннего ПО:Обновление может быть выполнено самим пользователем локально, либо дистанционно через Ethernet-соединение. Бесплатное пожизненное обновление программных версий продукта.Обновление может быть выполнено дистанционно через Ethernet-соединение. Бесплатное пожизненное обновление программных версий продукта.Обновление может быть выполнено самим пользователем локально, либо дистанционно через Ethernet-соединение. Бесплатное пожизненное обновление программных версий продукта.Обновление может быть выполнено самим пользователем локально, либо дистанционно через Ethernet-соединение. Бесплатное пожизненное обновление программных версий продукта.Сертификат:ГОСТ-РГОСТ-РГОСТ-РСертификат соответствия ТССтандартная гарантия:1 год. Опция: 3 года.2 года1 год. Опция: 3 года.Гарантийный срок эксплуатации устройства 18 месяцев со дня его отгрузки с завода-изготовителя при условии соблюдения потребителем правил эксплуатации.Антенна:Наружная антенна ГЛОНАСС/GPS с встроенным грозоразрядником.Наружная антенна ГЛОНАСС/GPSс встроенным грозоразрядником с блоком приёмника.Наружная антенна ГЛОНАСС/GPSс встроенным грозоразрядником.Наружная антенна ГЛОНАСС/GPS с встроеннымгрозоразрядникомТип спутниковой системы:ГЛОНАСС/GPS/GALILEOГЛОНАСС/GPSГЛОНАСС/GPS/GALILEOГЛОНАСС/GPS/GALILEOЧастотный диапазон, усиление, сопротивление:1575,42 ± 10 MГц : >=3,5dBic; 1602-1615 MГц: >=3дБ; 50 Ом1575,42 ± 10 MГц : >=3,5dBic; 1602-1615 MГц: >=3дБ; 50 Ом1575,42 ± 10 MГц : >=3,5dBic; 1602-1615 MГц: >=3дБ; 50 Ом1575,42 ± 10 MГц : >=3,5dBic; 1602-1615 MГц: >=3дБ; 50 ОмПараметры конструкции:184х81мм, 0,34кг.150х100х100мм 250гр антенна 100х80х50мм 200гр приёмник184х81мм, 0,34кг.184х81мм, 0,34кг.Рабочая температура:-40 … +85°C Опция: Наружная антенна ГЛОНАСС/GPS (-70°C до +85°C).-40 … +85°C-40 … +85°C Опция: Наружная антенна ГЛОНАСС/GPS (-70°C до +85°C).Наружная антенна ГЛОНАСС/GPS (-70°C до +85°C).Порт RS485:нетнетнетОптическая развязка, 2500kV, протокол Modbus RTUСрок поставки:Не более 4 недельориентировоч-ная цена3600 евро2500 евро5500 евро1500 долларовРассмотрев характеристики вариантов, применяем на ЭЧЭ-Балезино сервер точного времени Timeserver PLC 2013.Коммутатор Ethernet. В соответствии с политикой ОАО «РЖД» в области информационной безопасности к применению допускаются коммутаторы Ethernet Cisco IE 3000.Серия коммутаторов Cisco IE 3000 (Cisco Industrial Ethernet 3000), предназначена для автоматизации производства, интеллектуальных транспортных систем, энергетических и коммунальных подстанций и других агрессивных сред. Промышленные сети, предназначенные для автоматизации и управления трафиком в реальном времени, требуют оптимизированных решений для фильтрации многоадресного трафика, профилирования параметров качества оказываемых услуг (QoS), поддержки правил безопасности и обеспечения работы высокопроизводительных приложений. Сети, используемые на нижнем уровне, отделены от сети верхнего уровня АСУ ТП, что приводит к формированию изолированных зон, где решения принимаются независимо от общей ситуации. Коммутаторы Cisco Industrial Ethernet (IE) 3000 разработаны для того, чтобы предоставить хорошо защищённую от физических воздействий, простую в использовании и безопасную коммутационную инфраструктуру, способную работать в самой жёсткой, агрессивной среде.Коммутаторы Cisco IE 3000 поддерживают до 150 конфигураций портов, медные и волоконно-оптические Ethernet-соединения и разные варианты электропитания. Эти коммутаторы, сертифицированные для использования в жёстких условиях повышенной температуры, вибрации, ударов и пиков напряжения, представляют собой идеальное решение для промышленной автоматизации, интеллектуальных транспортных систем, подстанций и других агрессивных сред.Коммутаторы Cisco IE 3000 быстро настраиваются с помощью шаблонов, оптимизированных для промышленных приложений и значительно облегчающих установку и настройку этих устройств.Функции безопасности, такие как списки контроля доступа (ACL) для сетевых уровней 1-4, поддержка протоколов аутентификации (в том числе IEEE 802.1x), средства контроля сетевого доступа (NAC) и многоуровневая парольная защита, помогают коммутаторам Cisco IE 3000 предоставлять доступ к сети и информации только авторизованным пользователям. Замена коммутаторов Cisco IE 3000 не требует смены программной конфигурации - для этого используется функция Swap Drive, позволяющая сотрудникам, не имеющим информационно-технологических знаний и навыков, быстро и легко менять аппаратные средства.Поддержка протокола синхронизации IEEE 1588 даёт устройствам Cisco IE 3000 возможность поддерживать высокопроизводительные приложения с точностью до наносекунды и проводить анализ причин отказов и сбоев с помощью высокоскоростного сбора данных с метками времени. Технические характеристики Cisco IE 3000: - или 8 10/100 портов:- до двух 8-портовых RJ-45 модулей (IE3000-8FE);- один 8-портовый оптический модуль – многомодовый и одномодовый (IE3000-8FX). Либо по одному из этих модулей;- конфигурирование до 8000 MAC-адресов и до 255 групп;- класс защиты IP20;- температурный диапазон -40°C ... +75°C;- относительная влажность 10% ... 95%.Монтаж:- DIN-рейка;- настенный; - 19" стойка.В шкафу управления выключателями 110 кВ расположено следующее информационное оборудование: - счётчики активной и реактивной энергии;- GSM модем для передачи информации поставщику электроэнергии;- спецблок поставляемый электроснабжающей организацией, имеющий связь с АСУ ТП ЭЧЭ-Балезино по протоколу ModBus по интерфейсу RS-485;- также в шкафу установлены преобразователи ModBus-ВОЛС, для связи по волоконно-оптическим линиям связи с электроснабжающей организацией.Основными функциями шкафа управления сети 110 кВ являются:- управления линейным выключателем 110 кВ и выключателями 110 кВ к трансформатору; - сбор и обработка дискретных сигналов от разъединителей и заземляющих ножей сети 110 кВ; - управление РПН трансформаторов 110/6 кВ; - передача информации электроснабжающей организации; - приём команд управления от электроснабжающей организации; - передача информации в АСУ ТП ЭЧЭ-Балезино; Управление сетью 110 кВ осуществляется только электроснабжающей организацией и автоматикой сети 110 кВ, АСУ ТП ЭЧЭ-Балезино получает следующую информацию: - положение выключателей; - положение разъединителей; - положение заземляющих ножей; - напряжение и токи в элементах сети 110 кВ; - положение РПН трансформатора 110/6 кВ; - сведения о потреблённой активной и реактивной энергиях. В ЗРУ 6 кВ расположено следующее информационное оборудование:- счётчики электрической энергии Альфа А-1800; - терминалы ЦРЗА SEPAM 80; - контроллер M340 выполняющий функции УСПД счётчиков. Терминалы цифровых защит серии SEPAM 1000+ серии 80 и SEPAM 2000 для дифференциальной защиты шин, являются основным источником информации в ЗРУ-6 кВ. Кроме того, через них осуществляется управление выключателями ЗРУ-6 кВ. Связь терминалов SEPAM с ШУП осуществляется через последовательный порт терминалов с интерфейсом RS-485 по протоколу Modbus. Терминалы SEPAM объединяются в группы не более 5 штук в группе витой парой через распределительные коробки ACE949-2 (CCA629 для SEPAM 2000). Информация передаётся от каждой группы терминалов передаётся витой парой к ШУП. Скорость передачи данных по этим каналам составляет не менее 19,2 кбит/с. Информация о положениях тележек, заземляющих ножей выключателей ЗРУ-6 кВ снимается с соответствующих блок-контактов, которые запитываются со стороны шкафа ШУП напряжением ≈220В. Эта информация передается на дискретные входы контроллера интерфесов, расположенного в ШУП. Информация от контроллера М-340 через последовательный порт по протоколу Ethernet поступает на коммутатор Ethernet. По протоколу Ethernet объединенная на коммутаторе информация передается к серверу управления и вводиться в базу данных сервера. Управление высоковольтными выключателями ЗРУ-6 кВ осуществляется с рабочей станции АРМ оператора электрика в диспетчерском управлении РЖД через терминалы цифровых защит SEPAM или по месту с сенсорной панели ШУП или с помощью ключа на ячейках ЗРУ-6 кВ.Блоки ЦРЗА SEPAM 80 передают в систему АСУ ТП ЭЧЭ-Балезино следующую информацию: - фазные токи; - максиметры фазных токов; - линейные напряжения; - частота; - направление мощности; - активная мощность; - максиметр активной мощности; - реактивная мощность; - максиметр реактивной мощности - коэффициент мощности; - счетчик активной энергии; - счетчик реактивной энергии; - токи отключения; - количество отключений. - положение выключателей; - значения токов, напряжений на вводах; - значения напряжений на секциях шин; - максимальные значения токов, на установленном временном интервале; - значения токов прямой и обратной последовательности; - телесигнализацию, аварийные и предупредительные сигналы; - архив событий; - обеспечивают чтение и запись уставок с ШУП от администратора или инженера-релейщика.Блоки ЦРЗА SEPAM 80 обеспечивают, следующие функции автоматики:- АВР секционного выключателя (в режиме работы с выключенным секционным выключателем); - АПВ отходящих линий. В ШУП к контроллеру М 340 передаётся напрямую: - положение тележек; - положение заземляющих ножей. Информация от счётчиков Альфа А-1800 установленных в ячейках линий к нетяговым потребителям, через УСПД (Modicon M 340) поступает в ШУП по витой паре. В ЗРУ 3,3 кВ установлено следующие информационное оборудование: - терминалы ЦРЗА Ин-Тер-3,3;- шкафы управления преобразовательно-выпрямительными установками; - коммутатор Ethernet; Терминал ИнТер-3,3 предназначен для выполнения функций релейной защиты и автоматики, контроля и сигнализации, местного и дистанционного управления коммутационными аппаратами фидеров контактной сети тяговых подстанций, постов секционирования и пунктов параллельного соединения электрифицированных железных дорог постоянного тока напряжением 3,3 кВ. Терминалы цифровых защит ИнТер-3,3, являются основным источником информации в ЗРУ-3,3 кВ. Кроме того, через них осуществляется управление быстродействующими выключателями постоянного тока ЗРУ 3,3кВ. Связь терминалов с ШУП осуществляется через последовательный порт терминалов с интерфейсом RS-485 по протоколу Modbus. Терминалы ИнТер-3,3 витой парой через Advantys OTB и коммутатор Ethernet через опто-волоконную линию подключаются к ШУП. Информация передаётся со скоростью передачи данных не менее 19,2 кбит/с. Информация о положениях тележек, заземляющих ножей выключателей ЗРУ-3,3 кВ, так же передаётся через терминалы ИнТер-3,3. В шкафу ШУП по протоколу Ethernet объединенная на коммутаторе информация передается к серверу управления и вводится в базу данных сервера.Управление быстродействующими выключателями постоянного тока ЗРУ-3,3 кВ осуществляется с рабочей станции АРМ оператора электрика в диспетчерском управлении РЖД через терминалы ИнТер-3,3 или по месту с сенсорной панели ШУП или с помощью ключа на ячейках ЗРУ-3,3 кВ. Шкафы управления преобразовательно-выпрямительными установками через последовательный порт с интерфейсом RS-485 и протоколом ModBus подключаются к ШУП через Advantys OTB и коммутатор Ethernet через опто-волоконную линию. Шкаф управления выпрямителем передаёт в систему автоматизации ЭЧЭ-Балезино следующую информацию:- напряжение на входе;- напряжение на выходе;токи на входе;- токи на выходе;- состояние диодов;- состояние работы: готов, авария, перегрев, в работе;- температура диодов. Так же ШУП получает информацию от шкафа управления разъединителями и СЛТМ МСТ-95 через ВОЛС от КП телемеханики. Функции и возможности системы автоматизированного управления. Главные прикладные задачи системы автоматизированного управления тяговой подстанцией ЭЧЭ-Балезино это:- ликвидация аварийных режимов путём отключения выключателей сети 6 кВ и 3,3 кВ; - автоматизированное восстановления нормального режима работы при помощи функции АПВ линий 6 кВ и тяговых линий 3,3 кВ;- автоматический ввод и вывод преобразовательно-выпрямительных агрегатов в зависимости от тока и напряжения в сети постоянного тока 3,3 кВ;- контроль состояния напряжения и частоты сети 110 кВ и информирование об отклонениях оперативного и диспетчерского персонала; - автоматическое подключение инвертора при повышении напряжения сети 3,3 кВ выше 3,8 кВ;- учёт информации о состоянии разъединителей тяговой сети в алгоритмах работы преобразовательно-выпрямительных агрегатов, инвертора, выключателей сети 3,3 и 6 кВ;- расчёт ресурса выключателей 6 и 3,3 кВ информирование о необходимости обслуживания оперативного и диспетчерского персонала; - управление разъединителями и заземлителями ЗРУ 3,3 кВ. 5 Экономическое обоснование перевода ЭЧЭ-Балезино на 12-пульсовую схему выпрямления тягового токаВ разделе проведем экономическое обоснование перевода ЭЧЭ-Балезино с 6-пульсовой на 12-пульсовую схему выпрямления тягового тока.При этом рассмотрим следующие статьи затрат.Капитальные вложения в объект приняты на основании увеличения нагрузки на тяговой подстанции ЭЧЭ-Балезино. На сегодняшний день нагрузка подстанции составляет 8 МВт, в перспективе ожидается ее увеличение до 32 МВт.В связи с требованием к надежности электроснабжения питающихся от подстанции потребителей необходимо полностью провести реконструкцию подстанции и осуществить перевод с 6-пульсовой на 12-пульсовую схему выпрямления тягового тока.Необходимо рассчитать экономическое обоснование реконструкции подстанции. Экономическая выгода планируется, исходя из возможности дополнительного отпуска электроэнергии потребителям.Рассмотрим укрупненные стоимостные показатели по данным технического отдела ЭЧ-4 Горьковской железной дороги. Таблица 5.1 – Реконструкции подстанции ЭЧЭ-БалезиноНаименование оборудованияКол-воОбщая сметная стоимость, тыс. руб.РУ-10 кВ15000РУ-110 кВ17000РУ-3,3 кВ16500Итого18500Таким образом, капитальные вложения составляют18500 тыс. руб. Годовые эксплуатационные расходы включают амортизационные отчисления , затраты на заработную плату и затраты на обслуживание и ремонт Амортизационные отчисления определены по нормам амортизации по данным приложения №10. «Нормы амортизационных отчислений для устройств электропередачи, электродвигателей и силового оборудования». Для подстанций он составляет (6.4 %) Затраты на заработанную плату:Для начальника:; ,где - заработная плата начальника тяговой подстанции, руб; - количество рабочих дней ; - продолжительность одного рабочего дня, ч.; ; ; ..Для оперативно-ремонтного персонала: ; ;; ; ; .Затраты на обслуживание и ремонт определены укрупненно (5 % от капитальных вложений): Результаты реконструкции подстанции 110/10/3,3 кВСтоимостная оценка результатов строительства новой подстанции выражается в увеличении дохода от реализации дополнительно отпущенной электроэнергии:где – средневзвешенный тариф на электроэнергию, 1,8 руб./ кВт·ч; – доля стоимости реализации электроэнергии, относимая на электрические сети ( =0,3); – дополнительный отпуск электроэнергии в связи с подключением нагрузок к ПС, тыс. кВт·ч; – изменение потерь, тыс. кВт·ч (коэффициент потерь k принят в расчете 5%); Дополнительный отпуск электроэнергии в связи с подключением нагрузок Р определяется в зависимости от числа часов использования максимума :В экономическом обосновании рассмотрен вариант средней присоединяемой нагрузки за расчетный период 10 лет, составляющий 15 МВт. В расчете приняты два варианта: = 5500 ч – средняя величина по всем потребителям за 2017 г. =6500 ч – для перспективных потребителей, присоединяемых к ПС.Доход от реализации дополнительной электроэнергии:Расчет показателей эффективности.Простой срок окупаемости:Проведенные расчеты показали, что инвестиции в реконструкцию подстанции ЭЧЭ-Балезино 110/10/3,3 кВ экономически целесообразны. Инвестиции окупаются за приемлемый срок 5 лет для присоединяемой нагрузки 7 – 15 МВт.6 Охрана трудаВ данном проекте по реконструкции подстанции необходимо так же, рассмотреть безопасность персонала и оборудования.Так как на подстанции производится обслуживание электроустановок, то обеспечение безопасности является крайне важным для безопасной работы персонала.Требования безопасности к персоналу на тяговой подстанцииЭксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт электроустановок должен осуществлять специально подготовленный электротехнический персонал, который подразделяется на:- административно-технический;- оперативный;- ремонтный;- оперативно-ремонтный.Лица непосредственно обслуживающие электроустановки и имеющие группу по электробезопасности II-V должны:– по состоянию здоровья соответствовать требованиям, предъявляемым к лицам, связанным с обслуживанием действующих электроустановок, в необходимых случаях – с выполнением верхолазных работ. Проверка состояния здоровья работника производится до приема на работу, а также периодически в установленные сроки;– пройти профессиональную подготовку, соответствующую характеру работы;– пройти обучение, инструктаж но охране труда, знать безопасные методы работы, правила прохода по железнодорожным путям Инструкцию ЦЭ 4054 и другие нормативно-технические документы в пределах требований, предъявляемых к соответствующей должности;– пройти проверку знаний в квалификационной комиссии с присвоением соответствующей группы;– знать приемы освобождения пострадавших от действия электрического тока и уметь практически оказать первую помощь пострадавшим в случаях поражения электрическим током.1Ъ ..|П 4>)12:0515.052018Студентам образовательных учреждений высшего и среднего профессиональною образования, проходящим производственную практику, электромонтерам, обучающимся на курсах подготовки, в период их производственного обучения разрешается пребывание в действующих электроустановках под постоянным надзорам оперативного или оперативно - ремонтного персонала, обслуживающего данную электроустановку с группой по электробезопасности IV. Не разрешено допускать к самостоятельной работе практикантов, не достигших 18 летнего возраста и присваивать им группу по электробезопасности выше II.Требования к организации работ связанных с обслуживание электроустановок.Безопасное производство работ обеспечивается организационно-техническими мероприятиями, такими как:– оформление работы нарядом, распоряжением, перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации и, или приказом энергодиспетчера;– проведение выдающим наряд, распоряжение инструктажа производителю работ (наблюдающему), ответственному руководителю работ;– выдача разрешения на подготовку места работы (приказ, согласование);– допуск к работе;– инструктаж членам бригады;– надзор во время работы;–Охрана трудаПист8212:0615.052018 оформление перерывов в работе, переходов на другое рабочее место, окончания работы.Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ, выполняемых со снятием напряжения:– произвести необходимые отключения и принять меры, препятствующие подаче напряжения на место работы следствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутационной аппаратуры;– вывесить запрещающие плакаты на приводах ручного и ключах (кнопках) дистанционного управления коммутационной аппаратурой;– проверить отсутствие напряжения на отключенных токоведущих частях;– заземлить отключенные токоведущие части включением заземляющих ножей и наложением переносных заземлений;– вывесить предупреждающие, предписывающие и указательные плакаты;– оградить, при необходимости, рабочие места и оставшиеся под напряжением токоведущие части, в ОРУ установить веревочное ограждение и проход к месту работы.3.Для безопасности необходимо осуществить так же и защиту оборудования от внешних факторов риска. В данном случае – это молниезащита. Отсутствие молниезащиты или ее неудовлетворительное состояние являются одной из причин поражения людей, выхода из строя электронных устройств, пожаров, взрывов и разрушений.Молниезащитой называется комплекс защитных устройств от разрядов атмосферного электричества. Ее применение обеспечивает безопасность людей, оборудования, материалов, зданий и сооружений от возможных возгораний и разрушений, возникающих при воздействии молнии [26].Прямым ударом молнии осуществляется непосредственный контакт канала молнии со зданием или сооружением, сопровождающихся протеканием через последний тока молнии. Прямой удар молнии может вызвать загорание зданий и сооружений.Вторичное воздействие, вызванное близкими разрядами молнии, проявляется в наведении потенциалов на металлических элементах конструкций, оборудования, в незамкнутых металлических контурах, создает опасность искрения внутри защищаемого объекта. Возможное перенесение в защищаемое здание по протяженным металлическим коммуникациям (трубопроводам, кабелям и т. п.) электрических потенциалов, возникающих при близких ударах молнии и создающих опасность искрения внутри защищаемого объекта, называется заносом высокого потенциала [26].Для защиты объектов от прямого удара, вторичного воздействия молнии и заноса высоких потенциалов применяют широкий комплекс молниезащитных мероприятий. Они разрабатываются с учетом интенсивности грозовой деятельности в месте расположения объекта, степени его пожаро- и взрывоопасности и специфики.Молниеотвод создает зону защиты – часть пространства, примыкающего к молниеотводу, внутри которого здание или сооружение защищено с определенной степенью надежности. Электроустановки должны иметь защиту от грозовых и внутренних перенапряжений, выполненную в соответствии с требованиями ПУЭ (правила устройства электроустановок). Защита зданий ЭРУ (электрические распределительные устройства) и закрытых подстанций, а также расположенных на территории подстанций, зданий и сооружений, выполняются в соответствии с “Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений” [27].Защита зданий и сооружений подстанций от прямых ударов молнии осуществляется отдельно стоящими стержневыми тросовыми молниеотводами. Они обеспечивают необходимую зону защиты, представляющую пространство; защищаемое от прямых ударов молнии.Произведем расчет молниезащиты на примере тяговой подстанции ЭЧЭ-Балезино.Тяговая подстанция представляет собой огражденную территорию на которой расположено здание тяговой подстанции, открытые распределительные устройства (ОРУ-110 кВ) с расположенными на них электрическим оборудованием.Территория тяговой подстанции имеет размеры:- длина - 145 м;- ширина - 170 м.Высота расположенного на ОРУ оборудования – 10 м.Здание тяговой подстанции имеет размеры:- длина - 35 м;- ширина - 10 м;- высота - 4,5 м.ОРУ обычно защищают от прямых ударов молнии при помощи стержневых одиночных молниеотводов, которые располагают вблизи защищаемого оборудования. Указанные молниеотводы имеют заземление, которое обычно совмещаются с заземлением электрооборудования.Двойной стержневой молниеотвод высотой до 150 м имеет зону, которая приведена на рис. 6.1.Рисунок 6.1 - Двойной стержневой молниеотвод с одинаковой высотой и зона защитыОбозначения на рис. 6.1 обозначают: – расстояние; – высоту молниеотводов; – высоту вершины защитного конуса; – высоту защищаемого оборудования; – минимальную высоту зоны защиты; – радиус защиты на уровне земли; – радиус защиты оборудования для высоты защищаемого оборудования; – половину ширины между молниеотводами для высоты защищаемого оборудования; – ширину зоны посредине между молниеотводами на уровне земли.При этом высоту , м, можно определить по формуле:. (6.1)Радиус зоны , м, можно определить по формуле:. (6.2)Радиус , м, можно определить:. (6.3)Внутренние размеры , , , м, можно определить по формулам:- для случая, когда :, (6.4), (6.5), (6.6)- для случая, когда :, (6.7), (6.8), (6.9)- для случая, когда :, (6.10), (6.11). (6.12)Для случая, когда молниеотводы принято рассматривать как одиночные.Зоны защит двухстержневых молниеотводов для случая с разной высотой (до 150 метров) приведены на рис. 6.2.Рисунок 6.2 - Зона защиты для двух стержневых молниеотводов разной высотыНа рис. 6.2 приведены обозначения: и – высот соответствующих молниеотводов; и – высот вершин конусов для зон защит соответствующих молниеотводов; и – радиусов зон защит молниеотводов на уровне земли соответственно; и – радиусов зон защит молниеотводов для высоты защищаемого оборудования соответственно.Внешние зоны определяются по вышеприведенным формулам.Значение внутренних размеров зоны защиты , , , м, можно определить по формулам:, (6.13), (6.14). (6.15)Значения величин , , , можно определить по формулам (6.4) – (6.12).Основное условие защищенности для площади подстанции – это выполнение для всех попарно взятых молниеотводов следующего условия:. (6.16)Среднегодовая продолжительность гроз в часах определяется по региональным картам продолжительности гроз. Подсчет ожидаемого количества поражений молнией в год производится по формуле:(6.17)где – наибольшая высота здания или сооружения, м; – соответственно ширина и длина здания или сооружения, м; – среднегодовое число ударов молнии в 1 км земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте нахождения здания или сооружения.Поскольку среднегодовая продолжительность гроз в области месторасположения подстанции составляет 25-35 часов, то удельная плотность ударов молнии в землю км2 ∙ год.Рассчитаем количество поражений молнией в год:Поскольку , то выбираем зону защиты при использовании стержневых и тросовых молниеотводов типа Б.Для одиночного стержневого молниеотвода высотой м зона защиты представляет собой конус. Основание конуса имеет радиус . Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения представляет собой окружность радиусом (радиус защиты).Для графического построения образующей конуса зоны защиты необходимо соединить вершину молниеотвода с точками, расположенными на уровне земли, отстоящими от основания молниеотвода на расстоянии в обе стороны от него. Затем точку на молниеотводе, расположенную на высоте соединить с точками на уровне земли, отстоящими от основания молниеотвода на расстоянии в обе стороны от него.Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов имеют следующие габариты.Зона, которая обладает надежностью 95% и выше (зона Б):(6.18)(6.19)(6.20)Поскольку минимальное расстояние от молниеотвода до здания должно быть не менее 5м, то принимаем = 5м. Радиус защищаемой зоны молниеотвода на высоте определим, используя теорему Пифагора [28]:м.Тогда высота молниеотвода:м.Ориентируясь на типовые конструкции [26] примем высоту молниеотвода =23м.Тогда на высоте здания =4,5м радиус зоны защиты составит:м.Ширина защитной зоны м превышает наибольший размер здания м. На рис. 6.3 молниеотвод с номером 13 защищает здание тяговой подстанции ЭЧЭ-Балезино от прямых ударов молнии.Рассчитаем молниезащиту на ОРУ тяговой подстанции ЭЧЭ-Балезино с высотой =10м.Радиус защитной зоны для молниеотвода:мТ.е. ширина защитной зоны: м.Ориентируясь на типовые решения, примем, что на территории тяговой подстанции ЭЧЭ-Балезино установлены 3 мачты высотой 28м.Радиус защитной зоны для молниеотвода:м.Тогда ширина защитной зоны равна: м.Расположим молниеотводы на территории таким образом, чтобы оборудование тяговой подстанции было защищено от прямых ударов молнии. Зона защиты двух стержневых молниеотводов, находящихся вблизи друг друга на расстоянии меньшем 3h, расширяется по сравнению с зонами отдельных молниеотводов, так как возникает дополнительный объем зоны защиты, обусловленный совместным действием двух молниеотводов [28]. Поэтому разместим молниеотводы таким образом, чтобы радиусы защитных зон соседних между собой молниеотводов пересекались, что будет достаточной мерой при защите оборудования тяговой подстанции. Таким образом, расставлены молниеотводы 1-12 (рис. 6.3).Произведем расчет защитной зоны для молниеотводов № 11, 14, 15 (рис. 6.3):м.На рис. 6.3 проведена окружность через следы молниеотводов № 11, 14, 15, равная 113,5м.Молниеотводы № 9, 12 высотой 20м, имеют радиус защиты:м.Ширина защитной зоны для молниеотводов № 9, 12 составляет 27,38м.ЗаключениеВ приведенной работе выполнен перевод схемы выпрямления тягового тока ЭЧЭ-Балезино с 6-пульсовой на 12 пульсовую. При этом было проведено сравнение имеющихся технологий и решений для модернизации тяговых подстанций: рассмотрены 6 и 12-пульсовые выпрямительно-инверторные преобразователи, конструктивное выполнение выпрямителей, сухие трансформаторы.Во втором разделе выполнен анализ работы и оборудования ЭЧЭ-Балезино, а в третьем проведен расчет и выбор оборудования ЭЧЭ-Балезино при переводе ЭЧЭ-Балезино на 12-пульсовую схему выпрямления тягового тока. При этом была определена трансформаторная мощность постоянного тока, произведен выбор силовых трансформаторов, рассчитаны токи короткого замыкания, максимальные рабочие токи в РУ переменного тока, максимальные рабочие токи в РУ постоянного тока, выполнен проверочный расчет и выбор токоведущих частей, выполнен проверочный расчет и выбор изоляторов, коммутационной аппаратуры, измерительных трансформаторов, защитной аппаратуры, проведен выбор сглаживающего и помехоподавляющего устройства, а также проверочный расчет и выбор аккумуляторной батареи.В четвертом разделе выполнена разработка системы автоматизированного управления ЭЧЭ-Балезино. Было выбрано основное коммутационное и управляющее оборудование, разработана концепция системы автоматизированного управления, построена иерархия управления, сбора и хранения данных. Представлена концепция обмена данных с вышестоящими органами управления.Результаты экономического обоснования перевода ЭЧЭ-Балезино на 12-пульсовую схему выпрямления тягового тока показали, что инвестиции в реконструкцию подстанции ЭЧЭ-Балезино 110/10/3,3 кВ экономически целесообразны. Инвестиции окупаются за приемлемый срок 5 лет для присоединяемой нагрузки 7 – 15 МВт.В последнем разделе рассмотрены вопросы охраны труда на тяговой подстанции ЭЧЭ-Балезино.Библиографический списокБей Ю.М., Мамошин Р.Р., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. Тяговые подстанции. - М: Транспорт, 1986. - 319 с.Почаевец В.С. Электрические подстанции: Учебник для вузов ж/д транспорта. - М.: Желдориздат, 2001. - 512 с.Прохорский А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции. Учебник для вузов ж/д транспорта. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Траснпорт, 1983. - 496 с.Фигурнов Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения Железных дорог. - М.: Транспорт, 1981. - 215 с.Кузнецова Г.С., Тер-Оганов Э.В., Штин А.Н. Проектирование тяговых и трансформаторных подстанций электрифицированных железных дорог. Методическое пособие для курсового и дипломного проектирования. - Екатеринбург: Изд - во УрГУПС, 2013. - 72 с.Несенюк Т.А., Штин А.Н. Выбор оборудования распределительных устройств тяговых и трансформаторных подстанций. Учебно-методическое пособоие для практических занятий, курсового и дипломного проектирования. -2е изд., перераб. и доп. - Екатеринбург: Изд - во УрГУПС, 2014. - 68 с.Васильев И.Л., Кузнецова Г.С., Ляшкова А.П. Релейная защита тяговых подстанций. Методическое пособие для курсового и дипломного проектирования. - Екатеринбург: Изд - во УрГУПС, 2016. - 72 с.Правила устройства систем тягового электроснабжения железных дорог РФ. ЦЭ-462. - М.: Транспорт, 1997. - 79 с.Правила устройства электроустановок/ Главгоэнергонадзор РФ. - 6-е изд., с измен. и доп. СПб.: Деан, 2002. - 928 с.ГОСТ 12.0.003-74. ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.Инструкция по техническому обслуживанию и ремонту оборудования тяговых подстанций электрифицированных железных дорог (ЦЭ-936). Департамент электрификации и электроснабжения МПС РФ. - М.: Трансиздат, 2003. - 80 с.Инструкция по безопасности при эксплуатации электроустановок тяговых подстанций и районов электроснабжения железных дорог ОАО «РЖД». - М.: Техинформ, - 2016. - 192 с.Новое в хозяйстве электроснабжения / Под ред. Косарева. М.: Интекст. 2003. - С. 143 Котельников А.В. Электрификация железных дорог. Мировые тенденции и перспективы. – М.: Интекст. 2012. – 104 с. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. Учебник для вузов ж.-д.трансп. –М.: Транспорт, 1982.-528 с. Справочник по электроснабжению железных дорог. Том 1 / Под ред. К.Г.Марквардта. – М.: Транспорт, 1891. - 392 с. Прохоский А.А. «Тяговые и трансформаторные подстанции» - 4-е изд., перераб. И доп. – М.: Транспорт, 1983 – 496 с. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения.: Справочник; Учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2016. – 480 с.- (Высшее образование).Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов). ОАО «Российские железные дороги», филиал, Проектно конструкторское бюро по электрификации железных дорог. – М.: «Трансиздат», 2014. – 384 с. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: Р248 учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / И.П.Крючков, Б.Н.Неклепаев, В.А.Старшинов и др.; под ред. И.П.Крючкова и В.А.Старшинова. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2016. – 416 с. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. –М.: ФОРУМ: ИНФА – М., 2013 – 214 с.Ефимов А.В., Галкин А.Г. Надежность и диагностика систем электроснабжения железных дорог: Учебник для вузов ж/д транспорта. – М.: УМК МПС России, 2012 – 512 с. Карташев И.И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения. / Под ред. М.А. Калугиной. – М.: Издательство МЭИ, 2014. – 120 с.