Проверим горизонтальный заземлитель (полоса 4х40) на термическую стойкость и токам КЗ на землю

10. Проверим горизонтальный заземлитель (полоса 4х40) на термическую стойкость и токам КЗ на землю.

55,5 мм²<40х4 = 160 мм²

где I_КЗ – 4 кА,

t_n - время потекания тока КЗ, равное 1сек.,

ℓ - длина полосы – 72 м.

Следовательно, полоса 40х4 удовлетворяет условию термической стойкости.

Рис.15 Схема заземления ПС

Пожарная безопасность

Территория ОРУ 110 кВ относится к категории Г по пожарной опасности. Конструкции ОРУ выполнены из несгораемых материалов (железобетон, метал). Здание ЗРУ выполнено из огнестойких панелей ( предел огнестойкости не менее 3 ч.). Отходящие кабели 10 кВ проложены в траншее. Под трансформаторами ТМН-6300, согласно ПУЭ, выполнены маслоприемники с бортовыми организациями, заполненные чистым гравием. Объем маслоприемника рассчитан на прием 100% масла трансформаторов. Маслоприемники соеденены с маслосборниками, выполненными в виде подземного резервуара при помощи трубопроводов. Расстояние в свету между трансформаторами 11 метров, предусмотрим распределительную перегородку с пределом огнестойкости не менее 1,5 часа, шириной равной ширине маслоприемника и высотой, равной высоте вводов 110 кВ.

ЗРУ 10кВ имеет 3 выхода, расположенных с противоположных торцов здания. Двери открываются наружу и имеют самозапирающиеся замки, открываемые без ключа со стороны ЗРУ.

На РПС предусмотрен противопожарный водопровод с гидрантом, питающимся от центральной сети водоснабжения.

Помещение ЗРУ оснащено огнетушителями типа ОУ-8 в количестве 8 штук и ОП-5 в количестве 3 шт. На РПС также имеется передвижной уплотненный огнетушитель ОУ-25, извещатель ручной, типа ПК, ящик с песком 0,5х3м и совок к нему.

Расчет мощности РПС

РПС располагается в зоне с 40-60 градовыми часами в году. Следовательно, по требованиям ПУЭ нужно организовать защиту подстанции от ПУМ. Защите подлежат ошиновка, и аппараты ОРУ, трансформаторы, шинные мосты 10 кВ от трансформаторов до здания ЗРУ и само здание ЗРУ.

Для защиты РПС от ПУМ примем два стоящих напротив молниеотвода. Один установим на ОРУ-11 кВ, другой на ЗРУ 10 кВ.

Расстояние между молниеотводами типа СМ-30м. высота молниеотвода 18 м. Зона защиты СМ-конус. Вершина конуса на расстоянии от земли

h₀ = 0,85·28 = 23.8 м.

На уровне земли зона защиты образует круг радиусом r₀.

r₀ = (1,1 – 0,002h)h = (1,1 – 0,002)·28 =29,2 м.

Радиус защиты r_х на высоте h_х = 8 м защищаемого оборудования:

r_х = (1,1 – 0,002R)(h - h_х/0,85)

= (1,1 – 0,002·28)(28 – 8/0,85) = 19,4 м.

Высота зоны защиты h_с над землей в середине между молниеотводами:

h_с = h₀ – (0,017 + 3·10^-4R)(ℓ - h)

h_с = 23,8– (0,017 + 3·10^-428)(30 - 28) = 23,4 м.

Широта зоны защиты на высоте 8 м в середине между молниеотводами:

Зона защиты двойного молниеотвода представлена на рисунке.

Рис.16. Схема двойного молниеотвода

Расчет вентиляции помещения аккумуляторной батареи РПС

На РПС установлена аккумуляторная батарея типа СК-14:

- номинальная емкость 30 Ач,

- количество аккумуляторов – 20 шт.

Помещения аккумуляторных и кислотных, находящихся в режиме постоянного надзора батарей, при напряжении не более 2,2В на элемент являются взрывоопасными только в период формовки и заряда. В связи с этим в помещениях аккумуляторных батарей на период нормальной эксплуатации должна предусматриваться естественная вентиляция с гарантированным однократным обменом.

В период формовки заряда и после ремонта батарей следует принимать инвентарные приточные передвижные установки. При этом производительность приточных установок должна превышать производительность на 10%.

В зимнее время с целью предохранения от переохлаждения на стоянках воздухопроводов, предусмотренных для вытяжки из нижней зоны, прикрывают дроссель-клапаны для уменьшения воздухообмена.

Воздуховоды вытяжной системы должны быть сварными из тонколистовой стали, с кислоупорным покрытием с двух сторон и не должны иметь лаков, фланцев, задвижек.

Вытяжная шахта от вытяжного вентилятора выводится наружу на 1,5 м выше кровли здания. Вентиляционная система должна обслуживать только помещения аккумуляторных батарей и кислотную, и не должна включаться в общую систему вентиляции здания. Подача приточного воздуха должна предусматриваться в нижнюю зону со скоростью не более 2 м/с. Вытяжные вентиляционные агрегаты аккумуляторных батарей и кислотных помещений должны выполняться во взрывоопасном исполнении.

Прокладка металлических вентиляционных воздуховодов непосредственно над банками аккумуляторных батарей не допускается.

Расчет требуемого объема воздуха для вентиляции аккумуляторных помещений (м³/ч), должен определяться из условия разбавления паров серной кислоты до предельно допустимой концентрации по формуле:

где Х_к – количество электролита, выделяющегося из аккумуляторов с газами мг/ч,

с – предельно допустимая концентрация паров серной кислоты, равная 1 мг/м³, для СК 14

Х_к = 1,5 mν_Н.

Где m – количество паров серной кислоты, выносимых в воздух 1 дм³, для открытых аккумуляторов типов С и СК, покрытых стеклами, m = 0,57 мг/дм³,

ν_Н – объем водорода, выделяемого при заряде самой большой батареи дм³/ч.

ν_Н = 0,0425 С₁₀n

где С₁₀ – номинальная емкость аккумуляторов при 10-ти часовом режиме заряда,

n – числа аккумуляторов в батарее.

Подставляя эти значения в формулу определения требуемого объема воздуха, получаем:

А = 0,036·С₁₀·n = 0,036·2,2·20 = 1,59 м³/ч.

В разделе использовались:

МПБ 105-95 – нормы пожарной безопасности.

СН и П 21-07-97 – классификация зданий по степени огнестойкости, конструктивной и функциональной.

СН и П 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений».

ГОСТ 12.1 030-81 ССБТН-1.08.87 – Электробезопасность, защитное заземление, зануление.

ГОСТ 12.1 038-82 ССБТН-1.04.88 – Электробезопасность, предельно допустимые уровни напряжения и токов

СН и П 23.05-95 – Естественное и искусственное освещение «Нормы проектирования».

СН и П 2.04.05-91 – Отопление, вентиляция.

ГОСТ 12.0.003-80 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы.

Расчет капитальных затрат на реконструкцию ПС-110/10 кВ «Орлово»

Смета капитальных затрат приведена в таблице 8.

Таблица 8

Смета капитальных затрат на реконструкцию ПС 110/10 кВ «Орлово»

Наименование оборудования	Ед. изм	Кол	Стоимость единицы, ты сруб.			Всего тыс. руб
			оборудов.	монтажные работы	общая
1.Разъеденитель РНДЗ-110/630-У1	шт.	6	3,3	0,6	3,9	23,4
2.Выключатель ВМТ-110/630	шт.	2	58,5	1,1	59,6	119,2
3.Разъеденитель РНДЗ2-110/630-У1	шт.	6	3,9	0,6	4,5	27,0
4. ОПН-110-У1	шт.	3	3,38	0,3	3,68	11,0
5. ОПН-35 У1	шт.	2	0,91	0,3	1,21	2,42
6. ЗОН-110	шт.	2	2,18	0,2	2,38	4,76
7.Трансформатор ТМН-3600/110	шт.	1	445	5,4	450,4	450,4
8. Ячейки КРУН-10	шт.	10	31	0,8	31,8	31,8
9.Воздушная линия 10 кВ	км.	20	50,8	6,8	57,6	1152
10. КТП-10/04	шт.	10	1135	7,5	1147,5	11475
ИТОГО						13583

Сметная стоимость оборудования с учетом монтажа 13583 тыс. рублей.

Накладные расходы 17,2% - 2309,1 тыс. рублей.

Итого с накладными расходами 15892,1 тыс. рублей.

Плавные накопления – 8% - 1087 тыс. рублей.

Прибавка к местным условиям (КТ – 1,2).

Итого – 16979 тыс. рублей.

Рассчитываем два варианта выполнения подстанции.

Вариант 1 - с одним трансформатором типа ТМН мощностью 6,3 МВА.

Вариант 2 - с двумя трансформаторами типа ТМН мощностью по 2500 кВА каждый.

Для обеспечения нормы надежности электроснабжения потребителей второй и третей категории при первом варианте необходимо построить две воздушные линии ВЛ–10 кВ. Одну длиной 4 км, вторую – 6 км.. Установить дополнительно 6 штук КТП–10/0,4 и 2 пункта АВР. Провод на ВЛ–10 кВ АС-50. Опоры ВЛ-10 кВ железобетонные.

При втором варианте для обеспечения норм надежности необходимо установить на ВЛ-10 кВ два пункта автоматического секционирования.

Для сравнения определим приведенные годовые затраты (З_Г) по первому и второму вариантам.

Вариант 1.

1. Капиталовложения по первому варианту:

К₁ = К_П + К_ВЛ-10 + К_КТП + К_АВР = 1197 + 576 + 688,5 + 14,4 = 2476 тыс. руб.

где К_П - капитальные вложения подстанции, тыс. руб.;

К_ВЛ-10 - капитальные вложения на строительство ВЛ-10 кВ, тыс. руб.;

К_КТП - капитальные вложения на КТП-10/0,4, тыс.руб.;

К_АВР - капитальные вложения на пункты АВР, тыс.руб.

Дополнительные капиталовложения К_Д не устанавливаем, так как они одинаковые для обоих вариантов.

2.Ежегодные издержки производства:

а) Отчисления на амортизацию

б) Расходы на эксплуатацию, число условных единиц

n_у.е.=n_тр+n_прис10+nА_ВР+n_КТП=1·22+10·2,1+2·2,4+2,3·6=61,8 у.е.

И_э = γ· n_у.е = 70·61,8 = 4326 руб. = 4,3 тыс.руб.

в) Стоимость потерянной электроэнергии. Стоимость 1 кВт·ч потерянной энергии в трансформаторах ПС-110/10 кВ для работы в Сибири.

И_ч = 0,73 + 2350/h = 0,73 = 2350/3500·К_уд = 0,73 + 0,77·50 = 40 коп/(кВт·ч).

Где К_уд – коэффициент удорожания.

Потери мощности в трансформаторе ТМН-6300/100.

∆Р_МН = 50 кВт, ∆Р_С = 13 кВт.

Стоимость потерянной в трансформаторе энергии за год (руб.).

Годовые издержки составят:

И_Г1 = И_а + И_Э + И_П = 159 + 4,3 + 70 = 233,3 тыс.руб.

Приведем годовые затраты по 1 варианту:

З_Г1 = Е_П·К₁ + И_Г1 = 0,12·1197 + 233,3 = 376,6 тыс. руб.

Таблица

Смета капитальных затрат на реконструкцию ПС-110/10 кВ «Орлово»

Наименование оборудования	Ед. изм.	Кол-во	Стоимость единицы, тыс. руб.			Всего, тыс. руб
			Оборуд.	Монтажн работы	Общ.
1. Разъеденитель РНДЗ-110/630-У1	шт.	6	3,3	0,6	3,9	23,4
2.Выключатель ВМТ-110/630	шт.	2	58,5	1,1	59,6	119,2
3. Разъеденитель РНД32-110/630-У1	шт.	6	3,9	0,6	4,5	27,0
4. ОПН-110-У1	шт.	3	3,38	0,9	3,68	11,0
5. ОПН-35-У1	шт.	2	0,91	0,3	1,21	2,4
6. ЗОН-110	шт.	2	2,18	0,2	2,38	4,7
7. Трансформатор ТМН-6300/110	шт.	1	445	5,4	450,4	450,4
8. Ячейки КРУН-10	шт.	10	31	0,8	31,8	318
ИТОГО на ПС						956
1. ВЛ-10кВ	км.	10	50,8	6,8	57,6	576
2. КПТ-10/0,4	шт.	6	113,5	7,5	121	726
3. Пункт АВР	шт.	2	6,6	0,6	7,2	14,4
ИТОГО						1316

Сметная стоимость оборудования «ПС» с учетом:

Монтажных работ – 956 тыс. руб.

Накладнее расходы 17,2% - 164 тыс. руб.

Плановые накопления 8% - 76,5 тыс.руб.

Итого по смете: 1197 тыс. руб.

Общая стоимость «ПС» и линий 10 кВ – 2272,4 тыс. руб.

Вариант 2.

1. Капиталовложения

К₁ = К_П + К_ВЛ-10 + К_КТП + К_АВР = 1295 + 576 + 688,5 + 14,4 = 2575 тыс. руб.

Стоимость силового трансформатора – 260 тыс. руб.

Остальное оборудование такое же.

2.Ежегодные издержки производства

а) Отчисления на амортизацию

б) Расходы на эксплуатацию, число условных единиц.

n_у.е.=n_тр+n_прис10+nА_ВР+n_КТП=2·22+10·2,1+2·2,4+2,3·6=83,8 у.е.

И_э = γ· n_у.е = 70·83,8 = 5866 руб. = 5,9 тыс.руб.

в) Стоимость потерянной электроэнергии в двух трансформаторах типа ТМН-2500/110 за год:

∆Р_МН = 22 кВт, ∆Р_С = 6,5 кВт.

Годовые издержки.

И_Г2 = И_а + И_Э + И_ПТ = 165 + 5,9 + 82 = 252,9 тыс.руб.

Приведенные годовые затраты составят:

З_Г2 = Е_П·К₂ + И_Г2 = 0,12·2575 + 252,9 = 561,9 тыс. руб.

Превышение годовых затрат по второму варианту:

∆З_Г2 = 561,9 – 376,6 = 185,3 тыс. руб.

В процентах к затратам по 1 варианту:

Если приведенные годовые затраты по сравниваемым вариантам отличаются не более чем на 5%, то принимаем вариант имеющий технические преимущества. В нашем случае выбирается вариант №1 с Т1 – 6,3 МВА.

Данная выпускная квалификационная работа выполнена на тему – «Повышение надежности электроснабжения потребителей н.п. Орлово Армизонского района Тюменской области с выбором оборудования на ПС 110/10 кВ «Орлово»». В процессе выполнения квалификационной выпускной работы был произведен анализ деятельности предприятия за последние три года. В специальной части были произведены расчеты токов короткого замыкания. Выполнен расчет дифференцированной защиты на реле серии ДЗТ-11, расчет максимальной токовой защиты на стороне 110 кВ и 10 кВ. Рассчитаны ТСН-10 кВ и ТН-10 кВ. А также описана работа газовой защиты, защиты от перегрузки и перегрева силового трансформатора. В конструкторской разработке выполнены и описаны работы токовых цепей дифференциальной защиты МТЗ-110 кВ, двукратного АПВ и МТЗ-10 кВ. В разделе «Безопасность жизнедеятельности описана техника безопасности, пожаробезопасности и выполнен расчет контура заземления и молниезащиты РПС. Также прилагается графическая часть, состоящая из восьми чертежей:

1. Первичная схема ПС 110/10 кВ.

2. План ПС 110/1- кВ.

3. Схема токовых цепей дифференциальной защиты.

4. Схема МТЗ-10 кВ.

5. Схема двукратного АПВ.

6. Схема соединения реле ДЗТ-11.

7. Анализ организационно экономической деятельности предприятия.

8. Схема заземления оборудования ПС-11-/10 кВ.

Литература

1.  Андреев В.Л. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. – М.: Высшая школа, 1991 г.

2.  Баумштейн И.А. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. М.: Энергоиздат, 1981 г.

3.  Брусенцов В.Ф. Охрана труда и противоаварийная безопасность. М.: колос, 1996 г.

4.   Будзко И.А., Лещинская В.И. Электроснабжение с/х.- М.: Колос, 2000 г.

5.  Будзуко И.Д. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. – М.: Колос, 1985 г.

6.  Водяников Методика технико-экономического расчета средств электрификации и автоматизации. – М.; МИИСЛ, 1987,

7.   Зайнишев А.В., Николаев Н.Я. Методические указания к разделу «Безопасность труда».- Челябинск.: ЧГАУ,-1994 г

8.  Качанов И.Л. Курсовое и дипломное проектирование. М.: Колос, 1980 г.

9.  О составе затрат и единых норм. - М.: Финансы и статистика,

10.  Правила устройства электроустановок. М.: Энергоиздат, 1985 г.

11.  Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоиздат, 1987 г.

12.  Федоров А.А., Старков Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат, 1987 г.

13.  Шабад М.А. Расчет релейной защиты и автоматики распределительных систем. – Ленинград: Энергоатомиздат, 1985 г.,