Проектування мережі 110 кВ ВАТ «Львівобленерго»

Характеристика мережі. Вибір та аналіз варіантів розвитку мережі. Розрахунок режиму мережі за максимальних навантажень. Технікоекономічне порівняння варіантів розвитку електричної мережі.

2014-11-03

858.63 KB

23 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


ЗМІСТ

ВСТУП................................................................................................................

1. АНАЛІЗ ВИХІДНИХ ДАНИХ.....................................................................

1.1. Характеристика мережі..............................................................................

1.2. Характеристика району.............................................................................

1.3. Характеристика електроспоживачів за надійністю електропостачання.............................................................................................

1.4Розрахунок активних і реактивних навантажень підстанції «Арена»..

1.5Вибір та аналіз варіантів розвитку мережі...............................................

2. Вибір  трансформаторів ПІДСТАНЦІЇ «Арена» ………………

3. ВИБІР ПРОВОДІВ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ..................................................

4. Розрахунок режиму мережі за максимальних навантажень...............................................................................................

5. Техніко-економічне порівняння варіантів розвитку електричної мережі.................................................................................

5.1. Алгоритм методу зведених витрат...........................................................

5.2. Визначення капіталовкладень варіантів мережі......................................

5.3. Визначення щорічних експлуатаційних витрат.......................................

5.4. Розрахунок народногосподарських збитків під час вимушених і планових перерв електропостачання...............................................................

5.5. Вибір оптимального варіанту електричної мережі.................................

6. РОЗРАХУНОК КООРДИНАТ УСТАЛЕНИХ РЕЖИМІВ режимів мережі..............................................................................................................

6.1. Загальні положення і мета розрахунку усталених режимів...................

6.2. Розрахунок параметрів та складання схеми заміщення електричної мережі..................................................................................................................

6.3. Вимоги до розрахунків основних режимів  електричних мереж ..........


6.4. Засоби централізованого регулювання напруги на шинах підстанції
 ..

6.5. Вибір відгалужень обмоток трансформаторів.........................................

6.6. Планування усталених режимів електричної мережі та вимоги до якості електроенергії.........................................................................................

7. ПРОЕКТ ПІДСТАНЦІЇ «Арена» ......................................

7.1. Вибір головної схеми електричних з’єднань ПС «Арена» ...

7.2. Розрахунок струмів короткого замикання................................................

7.3. Вибір комутаційної та вимірювальної апаратури.................................

7.4. Вибір струмоведучих частин.....................................................................

7.5. Вибір трансформаторів власних потреб ПС «Арена» ..........

7.6. Вибір акумуляторної батареї.....................................................................

8ОРГАНІЗАЦІЙНО ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА...............................

9. ОХОРОНА ПРАЦІ .......................................................................................

10. БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ………………………...

ВИСНОВОК…………………………………………………………………..

ЛІТЕРАТУРА.....................................................................................................

ДОДАТОК А1-А3..............................................................................................

 ДОДАТОК Б1………………………………………………………………….

ДОДАТОК В1…………………………………………………………………..

ДОДАТОК Г1………………………………………………………………….

ВСТУП

В період до 2020 р. експортний потенціал України може становити 30 млрд. кВтгод (5 – 6 млн. КВт). Це дозволить довести експорт потужності в країни Центральної Європи до 3,5 млн. КВт. В цей період надлишковим в ОЕС України буде Західний регіон, що обумовлено, в основному вводом блоків на Хмельницькій і Рівненській АЕС. З цього регіону, в доповнення до існуючого експорту електроенергії, що здійснюється з українського «Острова Бурштинської ТЕС» і за радіальною схемою від Добротвірської ТЕС в Польшу, є можливість збільшення експорту на 7 млрд. кВтгод в рік.

Маркетинговими дослідженнями встановлено, що в країнах Східної Європи потреба на імпортовану електроенергію може перевищувати вказані об’єми. Основними імпортерами можуть бути Венгрія, Румунія і Словакія. Максимальна потужність додаткового потоку енергії, що необхідно буде направляти в ці країни, оцінюється значенням 600 МВт до 2010 р. і в подальшому перевищить 1000 МВт.

Утримуючим фактором в реалізації додаткового експорту електроенергії є режим несинхронної роботи енергосистеми європейського енергооб’єднання UCTE і України.

Перехід на паралельну роботу потребує виконання значної реконструкції електростанцій і мереж для приведення їх у відповідність з вимогами UCTE. Реалізація цієї задачі можлива лише у віддалений період (орієнтовно 2015–2020 рр.).

Розширення об’єму експорту електроенергії з ОЕС України в країни Центральної Європи в найближчі десятиліття реально за рахунок будівництва вставки постійного струму (ВПС).

Необхідно відмітити, що в світовій практиці ВПС застосовуються більше чверті століття. За цей час нагромаджено значний досвід їх експлуатації і ефективного комерційного використання. Враховуючи, що ВПС – складна інженерна споруда з високою питомою капіталоємністю, слід скурпульозно продумати всі аспекти будівництва.

В ОЕС України розміщення першочергової ВПС доцільне в Західному регіоні, який найбільше наближений до границь країн Центральної Європи і буде мати стійкий і значний надлишок потужності, що обумовлено розвитком Хмельницької і Рівненської АЕС. Ця ВПС повинна бути максимально наближена до мережі 750 кВ, куди поступає електроенергія нових блоків цих АЕС.

За умовами зв’язку ВПС з електричними мережами експортного напрямку, з однієї сторони, і з мережами ОЕС України – з другої, найбільш придатливим місцем для спорудження вставки є територія біля ПС «Західноукраїнська». Приєднання цієї потужності підстанції до мереж ОЕС України реалізовано трьома ПЛ 750 кВ, в тому числі лініями, які зв’язують підстанцію з Рівненською і Хмельницькою АЕС. Крім того, від ПС Західноукраїнська відходить ПЛ 750 кВ у Венгрію (на ПС Альбертірша) і лінія 330 кВ в напрямку «Острова Бурштинської ТЕС», що розміщений в 40 км південніше підстанції. ВПС потужністю 500–1000 МВт повинна бути ввімкнута в розсічку зв’язку 750 кВ Західноукраїнська–Альбертірша. Для створення резервного зв’язку з «Островом Бурштинської ТЕС» з мінімальними затратами повинно бути створено додатковий зв’язок 750 кВ між ВПС і існуючим АТ 750/330 кВ на ПС Західноукраїнська, який зі сторони 330 кВ вже сьогодні ввімкнений через існуючу ПЛ 330 кВ до мереж «Острова Бурштинської ТЕС».

Подальше нарощування експорту електроенергії може бути здійснено за рахунок експорту електроенергії за рахунок спорудження ВПС на ПС 750 кВ Ісакча (Румунія) і ПС 750 кВ Жешув (Польща). Розміщення ВПС потужністю 1000 МВт на ПС Ісакча у 2010–2015 рр. передбачається також в прогнозах UCTE.

ПС 750 кВ Жешув раніше також розглядалась в якості пункту для встановлення ВПС, однак із-за обмеженої пропускної здатності внутрішніх електричних мереж енергосистеми Польщі для передачі потужності далі в енергооб’єднання потребує додаткове електромережне будівництво, що має велику вартість.

За виконаними оціночними розрахунками для спорудження ВПС потужністю 1000 МВт з врахуванням застосування імпортного обладнання у поєднанні з мережними АТ 750/400 кВ необхідно біля 300 млн. $ капіталовкладень.

Економічна ефективність будівництва цієї ВПС в найбільшій степені буде залежати від ціни імпортованої електроенергії. Виходячи з аналізу цін за діючими контрактами і матеріалів Європейської біржі електроенергії було прийнято, що ціна базової електроенергії може коливатися в діапазоні від 2,7 до 3,2 цента США за 1 кВтгод, а ціна пікової енергії – від 3,68 до 4,0 цента США за 1 кВтгод. Розрахунки виконувалися виходячи з допущень, що повна потужність ВПС буде використана на 50% для передачі електроенергії за ціною електроенергії базової зони графіка навантаження, а на 50% – пікової зони. В якості середнього за ефективністю сценарія було прийнято співвідношення цін електроенергії базової і пікової зон 2,7/3,68 цента США за 1 кВтгод. Для цього сценарію строк окупності інвестицій складає більше 10 років, за оптимістичного сценарію (3,2/4 цента США за 1 кВтгод) він скорочується до 8 років.

Для здійснення експорту електроенергії в Європу у вказаних вище розмірах при синхронній роботі енергооб’єднань потрібне підсилення внутрішньої мережі в європейських енергосистемах. В травні 2003 р. Було завершене попереднє техніко-економічне дослідженн-аналіз потокорозподілу на предмет можливого синхронного об’єднання мереж UCTE з ОЕС України і ЕЕС Росії, виконане за завданням Керуючого комітету UCTE. Дане дослідження показує, що вже тепер електричні мережі Центральної Європи експлуатуються майже на границі перевантаження. Діюча електрична схема між країнами UCTE не дозволяє передавати значні об’єми транзитної потужності і електроенергії, що поступають з східного енергооб’єднання. В дослідженні також було показано, що імпорт зі сходу, в основному, може бути використаний для забезпечення можливості заміни відпрацьованого станційного обладнання в країнах UCTE. Для вирішення цих питань необхідно продовжити спільні дослідження за участю граїн, що входять в UCTE, росії, України та інших зацікавлених країн СНД.

ОЕС України, ОЕС Центра (Росія) і ОЕС Молдови працюють паралельно і при перетоках потужності 1200 МВт в ОЕС Центра і 400 МВт в ОЕС Молдови підсилення мереж непотрібне.

При ввімкненні в роботу ПЛ 330 кВ ЧАЕС–Мозир і Чернігів–Гомель буде здійснено перехід на паралельну роботу ОЕС України і ОЕС Білорусі. Пропускна здатність вказаних зв’язків в сторону Білорусі складає порядку 800 МВт. При необхідності подальшого підвищення перетоку електроенергії в сторону ОЕС Білорусі потребує збільшення пропускної здатності перерізу ОЕС Україна–ОЕС Білорусь шляхом спорудження ПЛ 750 кВ чи 330 кВ від Рівненської АЕС в залежності від величини перетоку.


1
АНАЛІЗ ВИХІДНИХ ДАНИХ

1.1 Характеристика мережі

Задана частина мережі 110 кВ ВАТ «Львівобленерго» (рис. 1.1), що живить стадіон і оточуючу його інфраструктуру. Живлення здійснюється від підстанції «Львів-Південна 330».

Рисунок 1.1- Фрагмент заданої схеми електричної мережі 110 кВ ВАТ «Львівобленерго»

За вихідний режим був взятий режим максимального навантаження.

Згідно завдання, передбачається розвиток електричної мережі 110 кВ ВАТ «Львівобленерго». Прогнозується спорудження у місті Львові підстанції з потужністю навантаження 11,5 МВт. Склад споживачів, які отримують живлення від шин підстанції за категоріями надійності наступний: І категорії – 30%, ІІ категорія – 30%, ІІІ категорія – 40% від потужності підстанції. Коефіцієнт реактивної потужності на шинах підстанції для режиму найбільшого навантаження орієнтовно прийнятий tg=0,55, коефіцієнт мінімального навантаження kмin = 0,62. Час максимального навантаження – 5600 год.

Електрична мережа розташованана у Львівській області. Район розташування мережі відноситься до четвертого по швидкості напору вітру та третього по ожеледі. Середньорічна температура на території, охопленій мережею, становить 8С, а середньорічна тривалість гроз становить 49 год за рік.

На рис. 1.2 наведена топологічне розташування підстанцій електричної мережі 110 кВ.


Рисунок 1.2 - Топологічне розташування підстанцій заданої мережі

Величини навантажень на шинах підстанцій заданої мережі приведені в табл. 1.1.

 Таблиця 1.1

Навантаження вузлів

Номер

Підстанція

Максимальний режим

вузла

Рнав,  МВт

Qнав, Мвар

1

2

3

4

2

Львів-Південна 330

13,29

8,9

3

ЛТЕЦ1

9,96

6,67

4

Солонка

8,3

5,56

Довжини ліній електропересилання та параметри проводів заданої мережі приведені в табл. 1.2.

Таблиця 1.2

Параметри ліній електричної мережі 110 кВ

Лінії

Марка

l,

r,

x,

b,

Початок

Кінець

проводу

км

Ом

Ом

мкСм

1

2

3

4

5

6

7

8

l1

Львів-Південна 330

ЛТЕЦ1

АС-240/32

3,6

0,43

  1,53

0,1

l2

Львів-Південна 330

Солонка

АС-185/29

1,8

0,3

0,74

0,05

Живильним вузлом електричної мережі є підстанція (ПС) «Львів-Південна-330».

В табл. 1.3 приведені параметри трансформаторів підстанцій заданої електричної мережі.


Таблиця 1.3

Підстанція

Тип

Sном,

Uном, кВ

uк, %

Рк,

Рх,

Iх,

трансформаторів

МВА

ВН

СН

НН

В-С

В-Н

С-Н

кВт

кВт

%

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Львів-Південна 330

2ТДТН-16000/110

16

115

22;34,5

11;6,6

10,5

17

6

100

23

1,0

ЛТЕЦ1

2ТДТН-16000/110

16

115

22;34,5

11;6,6

10,5

17

6

100

23

1,0

Солонка

2ТДТН-10000/110

10

115

34,5;38,5

6,6;11

10,5

17

6

76

17

1,1


1.2 Характеристика району

1.2.1. Згідно [2] визначення розрахункових кліматичних умов, інтенсивності грозової діяльності та розташування дротів, для розрахунку та вибору конструкції фаз ПЛ має виконуватися на основі карт кліматичного районування з уточненням та регіональним картам та матеріалам багаторічних спостережень гідрометеорологічних станцій та метеопостів управлінь гідрометеорологічних служб енергосистем за швидкістю вітру, інтенсивністю та товщиною оделеді, температурою повітря та грозовою діяльністю в зоні траси ПЛ (нашої повітряної лінії).

Згідно [2] задана мережа знаходиться у ІІ-у районі по швидкісних напорах вітру.

Максимальний швидкісний напір вітру, нормативний, згідно [2], становить 25 м/с.

1.2.2. Нормативна маса ожеледних відкладень на проводах та тросах визначається виходячи з циліндричних відкладень з густиною 0,9 г/см3.

1.2.3. Згідно [2] район місцезнаходження заданої мережі по товщині стінки ожеледі – ІІІ-й.

1.2.4. Розрахункова температура повітря приймається однаковою для всієї заданої мережі по даним фактичних спостережень і округляється до значень кратних п’яти tсер.діюче=10 С.

1.2.5. Згідно [2] середньорічна тривалість гріз в районі розташування заданої мережі становить 49 год.

1.2.6. Згідно [2] район розташування заданої мережі по «плясці» проводів – ІI.


1.3 Характеристика електроспоживачів за надійністю електропостачання

Електроспоживачі за рівнем надійності електропостачання розділено на три категорії [2].

Згідно завдання, від шин НН ПС «Арена» будуть живитися споживачі двох категорій:

І категорії – 30%;

ІІ категорії – 30%;

ІІІ категорії – 40%.

Розподіл потужності за категоріями здійснюємо за виразом:

де k – склад споживачів за категоріями, %;

РПС – сумарне навантаження підстанції, МВт.

Таким чином, для ПС «Арена» розподіл потужності за категоріями наступний

1.4 Розрахунок активних і реактивних навантажень підстанції  «Арена»

Визначаємо значення активного і реактивного навантаження на шинах ПС «Арена» для режимів найбільшого і найменшого навантаження.

Навантажень шин НН підстанції для режиму її найбільшого навантаження:

Реактивні складові навантажень на шинах ПС визначаємо на основі активних складових і відповідних їм коефіцієнтів потужностей:

де  – коефіцієнт реактивної потужності.

 Реактивні потужності на шинах СН і НН дорівнюють:

Розрахунок навантаження шин НН підстанції для режиму її найменшого навантаження виконуємо за наступними виразами:

де kmin – коефіцієнт мінімального навантаження.

Отже,

Результати розрахунків навантаження на шинах НН підстанції зводимо у табл. 1.4.

Таблиця 1.4

Розподіл навантаження на шинах ПС «Арена».

Сумарне наванта-

Навантаження

Номінальна

Найбільше навантаження

Найменше навантаження

ження, МВт

шин, %

напруга, кВ

Pmax, МВт

Qmax, Мвар

Pmin, МВт

Qmin, Мвар

11,5

100

10

11,5

6,325

7,13

3,92

1.5 Вибір та аналіз варіантів розвитку мережі

1.5.1 Складання можливих конфігурацій мережі

Варіант 1

Схема мережі приведена на рис. 1.3.

У цьому варіанті будується двоколова лінія Л-3 з ПС «Львів-Південна 330» до ПС «Арена» довжиною 3,5  км проводом АС-185/29

Рисунок 1.3 - Варіант 1 розвитку електричної мережі

Варіант 2

Схема мережі приведена на рис. 1.4.

У цьому варіанті будується одноколова лінія Л-3 з ПС «Львів-Південна 330» до ПС «Арена» довжиною 3,5   км проводом АС-185/29 та одноколова лінія Л-2 з ПС «Арена» до ПС «ЛТЕЦ1» довжиною 2,7 км проводом АС-185/29.

Рисунок 1.4 - Варіант 2 розвитку електричної мережі

Варіант 3

Схема мережі приведена на рис. 1.5.

У цьому варіанті будується одноколова лінія Л-5 з ПС «Солонка» до ПС «Арена» довжиною 3,8  км проводом АС-185/29 та одноколова лінія Л-3 з ПС «Арена» до ПС «ЛТЕЦ1» довжиною 2,7 км проводом АС-185/29.

Рисунок 1.5 - Варіант 3 розвитку електричної мережі


2
 Вибір  трансформаторів ПІДСТАНЦІЇ «Арена»

Підстанція «Арена» буде споруджуватися двотрансформаторною.

При виборі трансформаторів необхідно забезпечити:

а) найефективніше використання встановленої потужності трансформаторів на понижуючих ПС всіх категорій;

б) мінімум капітальних і розрахункових витрат і їх розподіл відповідно до етапів розвитку ПС;

в) надійність електропостачаня;

г) зручність експлуатації;

д) можливість розширення ПС без складних реконструкцій і перерв в електропостачанні споживачів.

Виходячи з надійності забезпечення споживачів електроенергією на підстанції встановлюємо два трансформатори.

Потужність одного трансформатора двотрансформаторної підстанції вибирається з врахуванням допустимого перевантаження трансформатора на 40% під час аварійного вимкнення одного з трансформаторів у максимальному режимі роботи [1].

Цій умові відповідає співвідношення:

    де  – розрахункова потужність трансформатора, МВА;

Перевірку вибраної номінальної потужності трансформатора здійснюємо згідно виразом:

Сумарна потужність навантаження ПС визначається

Отже, знайдемо сумарну потужність навантаженя ПС «Арена».

Тоді

Вибираємо трансформатор з номінальною потужністю 10 МВА.

Виконаємо перевірку:

Отже, умова виконується. Вибираємо два трансформатори [14] типу ТДН-10000/110/10 з номінальними каталожними даними:

Тип

Sном,

Uном, кВ

uк, %

Рк,

Рх,

Iх,

трансформаторів

МВА

ВН

СН

НН

В-С

В-Н

С-Н

кВт

кВт

%

2ТДН-10000/110

10

115

-

6,6;11

-

10,5

-

60

14

0,7


3 ВИБІР ПРОВОДІВ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ

Згідно [3] для повітряних ліній 110 кВ вибираємо провід марки АС-185/29.

Погонні параметри проводу [3]:

r00,162 Ом/км,

х= 0,413 Ом/км,

b2,75·10-6 См/км.

Допустимий струм (Ідоп) проводу з умов нагрівання – 450 А (за температури повітря +25 С).

Параметри ліній, по яких живиться підстанція «Арена» для трьох варіантів мережі наведені в табл. 3.1.

Таблиця 3.1

Варіант

Лінія

Довжина, км

rЛ , Ом

хЛ , Ом

bЛ 10-6, Cм

І

Львів-Південна 330 - Арена

3,5
(два кола)

0,56

1,445

      9,625

ІІ

Львів-Південна 330 - Арена

3,5

0,56

1,445

     9,625

 АренаЛТЕЦ1

2,7

0,437

1,115

7,425

ІІІ

  Арена - ЛТЕЦ1

2,7

0,437

1,115

7,425

  Арена - Солонка  

3,8

0,61

1,569

10,45

 


4 Розрахунок режиму мережі за максимальних навантажень

Виконаємо розрахунок режиму мережі для трьох варіантів її розвитку з метою визначення втрат активної потужності в мережі для кожного варіату розвитку.

Втрати активної потужності в мережі визначаються за формулою:

де rЛ, xЛ – активний та індуктивний опори ЛЕП, Ом; gЛ –активна провідність ЛЕП, См; U – лінійна напруга в кінці лінії.

Результати розрахунків режимів мережі наведені  у дод. А1А3. У табл. 4.1 наведено значення втрат активної потужності у елементах мережі.

Таблиця 4.1

Варіант

Pvar, МВт

Pconst, МВт

І

2,196

0,169

ІІ

2,205

0,171

ІІІ

2,220

0,176

Втрати в поперечних елементах мережі під час техніко-економічного порівняння варіантів мережі не враховуємо. 


5 Техніко-економічне порівняння варіантів розвитку електричної мережі

5.1 Алгоритм методу зведених витрат

Цей підхід розроблений з метою удосконалення методики порівняння варіантів розвитку та вибору схеми і параметрів електричної мережі напругою 110 кВ і вище. Як критерій порівняльної ефективності додаткових капіталовкладень використовувався мінімум зведених витрат.

З = Ен  К + В + Н,

де ЕН = 0,12 - нормативний коефіцієнт економічної ефективності капіталовкладень, К - капіталовкладення в основні засоби проектування та будівництва ЕЕС, тис. грн.; B - витрати на покриття збитків від недовідпуску електроенергії споживачам та зниження якості електроенергії протягом року, тис. грн; Н - народногосподарські збитки під час вимушених і планових перерв електропостачання, тис. грн.

Зведені затрати відображають народногосподарську ефективність на загальнодержавному або міжнародному рівнях.

Якщо різниця між зведеними витратами порівнюваних варіантів не перевищує 5%, тоді остаточне рішення приймається на основі інженерної оцінки характеристик, які не можна врахувати у вигляді економічного еквіваленту (перспективність, зручність експлуатації, дефіцитності матеріалів, тощо).

5.2 Визначення капіталовкладень варіантів мережі

Капіталовкладення в спорудження мережі складаються з витрат на спорудження ліній електропересилання КЛ  і підстанцій КП.

К = КЛ + КП .

Капіталовкладення в однакові для всіх розглядуваних варіантів схем елементи мережі при техніко-економічному порівнянні не враховуються. Оцінка капіталовкладень на стадії порівняння ведеться за усередненими наближеними показниками вартості елементів мережі.

КЛ  КЛі lі

де КЛі  - вартість 1 км ЛЕП (Згідно даних НКРЕ вартість одноколової лінії на залізобетонних опорах для напруги ЛЕП 110 кВ становить КЛ = 187 тис. грн/км, вартість двоколової лінії на залізобетонних опорах для напруги ЛЕП 110 кВ становить КЛ = 251 тис. грн/км);

lі  - довжина і-тої ЛЕП, км.

Для кожного з варіантів визначаємо капіталовкладення на спорудження ЛЕП:

Капіталовкладення в спорудження підстанцій складається з вартості розподільчих злагод, силових трансформаторів, компенсуючих пристроїв і постійних витрат. В даному випадку цей вид капіталовкладень складає вартість комірок ВРЗ з вимикачами. Для кожного з варіантів визначаємо капіталовкладення на спорудження підстанції:

КП = nвим квим

де nвим - кількість комірок з вимикачами;

квим - вартість однієї комірки з вимикачами (квим = 576 тис. грн).

Отже, капіталовкладення на спорудження варіантів мережі становлять:

5.3 Визначення щорічних експлуатаційних витрат

Щорічні експлуатаційні витрати визначаються за виразом:

де  - витрати на амортизацію та обслуговування ліній електропередач;

     - витрати на амортизацію та обслуговування підстанцій;

    - витрати на покриття втрат електроенергії в мережі.

Витрати на амортизацію та обслуговування ЛЕП і підстанцій визначають за формулою:

де , - відповідно відрахування на амортизацію ЛЕП та підстанцій у відсотках від капіталовкладень в ці елементи мережі, ; ;

, - відповідно відрахування на обслуговування ЛЕП та підстанцій у відсотках від капіталовкладень в ці елементи мережі, ; .     

Для кожного з варіантів визначаємо витрати на амортизацію та обслуговування ЛЕП і ПС:

Витрати на покриття втрат електроенергії в мережі визначаються за формулою:

де  - питома вартість втраченої електроенергії, тис. грн. 10-2/кВтгод;

  - змінні та постійні річні втрати електроенергії, що відповідно залежать і не залежать від навантаження.

Річні втрати електроенергії  ,  в ЛЕП визначаємо з виразу:

де ,  - відповідно змінні та постійні втрати потужності в мережі, які залежать і не залежать від навантаження; значення цих величин взяті з дод. A1  A3;

- час максимальних втрат, год.;

 - середньорічний час використання найбільшого навантаження, год.

Величину   визначаємо з виразу:

де Т - кількість годин в році, Т = 8760 год.,

Отже для кожного з варіантів витрат на покриття втрат електроенергії в мережі становитимуть.

Величини  та визначаємо за графіком:

Отже, для кожного з варіантів витрати на покриття втрат електроенергії в мережі становитимуть:

ВВ1 = 25,3 + 0 + 186,021= 211,32 тис.грн.

ВВ2 = 32,98 + 38,59 + 186,911 = 258,48 тис.грн.

ВВ3 = 34,03 + 38,59 + 188,556 =261,176 тис.грн.

 5.4 Вибір оптимального варіанту електричної мережі.

Визначаємо зведені витрати для кожного з варіантів:

ЗВ1 = 0,12  903,6 + 211,32 = 319,752  тис. грн.

ЗВ2  = 0,12  1754,1 + 258,48 = 468,972  тис. грн.

ЗВ3 = 0,12  1791,5 + 261,176 = 476,156  тис. грн.

Виходячи з техніко-економічного порівняння варіантів, кращим в економічному відношенні є перший варіант, оскільки для цього варіанту зведені витрати є найменшими, проте, з точки зору надійності він є найгіршим, отже у зв’язку з тим шо підстанція буде забезпечувати електроенергією споживачів І категорії найбільш оптимальним буде другий варіант.


6 РОЗРАХУНОК КООРДИНАТ УСТАЛЕНИХ РЕЖИМІВ МЕРЕЖІ

6.1 Загальні положення і мета розрахунку усталених режимів

Основною метою електричного розрахунку мережі є визначення координат режиму, тобто напруг у вузлах, струмів, потужностей на всіх ділянках мережі.

Координати режиму мережі в процесі її експлуатації неперервно змінюються, тому що мають місце неперевні зміни навантаження, може змінюватися і сама схема мережі внаслідок експлуатаційного чи аварійного вимкнення окремих елементів. Тому з метою оцінки умов, у яких будуть працювати споживачі та обладнання мережі, виділяють наступні основні експлуатаційні режими.

 Максимальний – режим, що характеризується максимальними навантаженнями споживачів. У цьму режимі мають місце максимальні втрати напруги та потужності.

 Мінімальний – режим, за якого споживачі характеризуються мінімальним споживанням потужності. Співвідношення між потужностями споживачів у мінімальному і максимальному режимах задано у завданні на проектування коефіцієнтом kмн.

 Післяаварійний – режим, який наступає після аварійного вимкнення окремих ліній мережі. За розрахунковий післяаварійний режим приймають найважчий з режимів, який виникає при вмкненнях окремих ліній в період найбільших навантажень мережі. Цей режим характеризується найбільшими втратами потужності та напруги і тому є режимом, за координатами якого перевіряємо правильність проектування мережі з точки зору забезпечення припустимих вдхилень напруги.

Вихідними даними для аналізу усталених режимів мережі є: схема заміщення, навантаження споживачів, потужності джерел живлення та напруги в окремих вузлах.

 Схема заміщення мережі (розрахункова схема мережі) – це сукупність схем заміщення окремих елементів, сполучення яких відповідає реальному сполученню елементів мережі. Вона складається для однієї фази, проте розрахунок координат режиму мережі ведемо за сумарною потужністю трьох фаз та лінійною напругою.

6.2 Розрахунок параметрів та складання схеми заміщення електричної мережі

Розрахункова схема електричної мережі формується зі схем заміщення ліній електропересилання, трансформаторів.

Повітряні лінії електропересилання 110 кВ і вище та довжиною до 300-400 км зазвичай зображають П-подібною схемою заміщення.

Рисунок 6.1 - П-подібна схема заміщення ліній

Враховуючи, що проектована нами мережа буде мати номінальну напругу 110 кВ, то схема схема заміщення для ліній електропересилання прийме вигляд.

Рисунок 6.2 - П-подібна схема заміщення ліній 110 кВ

Параметри елементів схеми заміщення трансформатора визначаємо за формулами:

Триобмоткові трансформатори зображають трипроменевою схемою заміщення.

Рисунок 6.2 - Схема заміщення трансформатора

Параметри елементів схеми заміщення трансформатора визначаємо за формулами:

   де  – відповідно активні опори обвиток високої, середньої та низької сторін трансформатора;

Uном – номінальна напруга основного вводу обвиток трансформатора, Uном = 115 кВ;

ST  – номінальна потужність, МВА;

 – втрати в міді, кВт;

, ,  – відповідно реактивні опори обвиток високої, середньої та низької сторін трансформатора, Ом;

uK В-С , uK В-Н , uK С-Н  – напруги к.з. відповідних пар обвиток;

  – відповідно активна та реактивна провідності трансформатора, См;

– втрати  холостого ходу, кВт;

– струм холостого ходу, %  від  Іном.

Заступна схема двообмоткового трансформатора зображена на рис. 6.3.

Рисунок 6.3 - Схема заміщення двообмоткового трансформатора

Параметри заступної схеми двообмоткового трансформатора:

Складаємо схему заміщення електричної мережі.

Живильним вузлом є вузол – ПС «Львів-Південна 330».

6.3 Вимоги до розрахунків основних режимів електричної мережі

Потокорозподіли потужностей на ділянках мережі у вузлових точках розраховуємо для трьох основних режимів: максимального, мінімального та післяаварійного. У зв’язку з цим для названих режимів складаємо окремі розрахункові схеми і визначаємо розрахункові потужності підстанцій.

Розрахункові схеми мережі для максимального та мінімального режиму однакові за умови, що у мінімальному режимі не виникає необхідності вимкнення окремих малозавантажених ліній з метою зменшення генерування реактивної потужності. З усіх можливих післяаварійних режимів до уваги приймається найважчий, зумовлений вимкненням ліній з найважчими для мережі наслідками за рівнями напруг та передачею потужності у віддалені пункти.

Розрахункові потужності підстанцій у максимальному та післяаварійному режимах визначаються за найбільших навантажень  та  трансформаторів з низької та середньої сторін, в мінімальному – за найменших навантажень, що дорівнюють  і , де kм.н – вказаний у завданні коефіцієнт мінімального режиму. Для післяаварійного режиму необхідно усунути значення  та  вимкненої лінії з розрахункових потужностей підстанцій, між якими ця лінія була ввімкнена у максимальному режимі. Необхідно також врахувати ступінь використання номінальної потужності встановлених на окремих підстанціях джерел реактивної потужності в основних режимах роботи мережі.

Напруги у вузлах мережі не повинні виходити за межі допустимих максимальних та мінімальних значень. Для мереж 35  220 кВ допустимі максимальні напруги дорівнюють 1,15Uном. Допустимі мінімальні напруги незалежно від класу напруги мережі можна прийняти рівними 0,9Uном. Якщо напруги у вузлах виходять за межі допустимих значнь, то необхідно вжити заходів щодо їх поліпшення. Найпростішим ефективним вирішенням задачі є встановлення на окремих підстанціях джерел реактивної потужності. Встановлюються джерела реактивної потужності у першу чергу на підстанціях, де не забезпечується необхідний рівень напруги, а також на вузлових підстанціях, рівень напруги яких впливає на напруги суміжних підстанцій. Необхідну потужність джерел реактивної потужності вибираємо методом спроб, який вимагає перерахунку режимів роботи мережі.

6.4 Засоби централізованого регулювання напруги на шинах підстанцій

Регулювання напруги в центрах живлення може здійснюватися за допомогою трансформаторів і автотрансформаторів зміною коефіцієнта трансформації, вольтододаткових трансформаторів, джерел реактивної потужності – синхронних компенсаторів, батарей статичних конденсаторів, статичних тиристорних компенсаторів.

Трансформатори і автотрансформатори мають основні виводи та відгалуження від обмоток. Приєднуючи до основного виводу те чи інше відгалуження, можна змінювати коефіцієнт трансформації.

За конструктивним виконанням розрізняють трансформатори двох типів: з перемиканням регулювальних відгалужень без збудження, тобто з вимкненням трансформатора від мережі (скорочено трансформатори з ПБЗ), і з перемиканням регулювальних відгалужень під навантаження (скорочено трансформатори з РПН).

Трансформатори з ПБЗ встановлюються в розподільних мережах 6  220 кВ. Перемикання відгалужень пристрою ПБЗ здійснюється в основному двічі на рік за сезонної зміни навантаження. Пристрій ПБЗ має одне основне і чотири додаткових відгалуження. Діапазон регулювання становить 5%=22,5%. Він задається у формі

де N – кількість відгалужень половини діапазону регулювання;

– ступінь регулювання - відсоток додаткових витків.

Пристрої РПН мають значно більше відгалужень і ширші діапазони регулювання. При наявності на трансформаторі пристрою РПН у позначення його типу стоїть буква Н, в нашому випадку ТДН.

Двообмоткові трансформатори напругою 35 кВ і вище мають РПН у нейтралі обмотки високої напруги ВН, триобмоткові трансформатори мають РПН в нейтралі обмотки ВН і ПБЗ на лінійному кінці обмотки середньої напруги СН.

Зміна відгалуження обмотки ВН трансформатора пизводить до зміни напруги обмоток СН та НН одночасно. Зменшення числа витків обмотки ВН викликає зростання ЕРС одного витка і збільшення напруги обмоток СН та НН. Незалежно від НН регулювання напруги СН може здійснюватися сезонно за допомогою ПБЗ.

6.5 Вибір відгалужень обмоток трансформаторів

З метою забезпечення необхідної якості електроенергії на споживачах напруги рухомі контакти РПН та ПБЗ понижувальних трансформаторів слід встановлювати на такі відгалуження, щоб на шинах середньої та низької напруги значення напруг були близькими до бажаних з умови централізованого регулювання. Вибір відгалужень зводиться до визначення позицій Х%, де треба розмістити рухомі контакти РПН і ПБЗ.

Для розв’язання цієї задачі необхідно знати напруги на шинах СН –  та НН –  трансформаторів, зведені до напруги обмотки ВН.

Для вибору відгалужень обмоток використовується ряд величин, які характеризують трансформатор.

 1. Номінальний коефіцієнт трансформації – це відношення номінальних чисел витків обмоток, яке відповідає положенню рухомих контактів РПН і ПБЗ на відгалуженні 0%:

Номінальні коефіцієнти трансформації визначають за довідниковими чи паспортними даними як відношення номінальних напруг обмоток. Тому для вибраного нами трансформатора ТДН-10000 115/11 визначаємо:

 

             2. Процент доданих витків – це число доданих витків у відсотках від номінального числа витків обмотки:

 3. Відносне число витків обмотки – це відношення дійсного числа витків до номінального. Воно залежить від позиції Х% рухомих контактів РПН чи ПБЗ:

 4. Дійсний коефіцієнт трансформації – це відношення дійсних чисел витків обмоток з врахуванням позиції контактів РПН та ПБЗ.

Для триобмоткових трансформаторів (РПН у нейтралі обмотки ВН і ПБЗ на лінійному кінці обмотки СН):

 Вибір відгалужень проводиться після розрахунку напруг  та  і при заданих бажаних напругах UC.баж та UН.баж .

Для триобмоткового трансформатора відгалуження Х%РПН обмотки високої напруги вибираємо за умови:

З наведеного вище отримуємо:

Відгулуження Х%ПБЗ обмотки середньої напруги вибираємо з умови:

Значення Х%РПН та Х%ПБЗ округлюємо до значень, кратних ступеню регулювання U%.

6.6 Планування усталених режимів електричної мережі та вимоги до якості електроенергії

Якість електроенергії є суттєвою характеристикою ефективної роботи електричних систем. Вона характеризується показниками, що визначають ступінь відповідності напруги і частоти по відношенню до їх номінальних значень. Показники якості нормуються по ГОСТ 13.09-87.

Якість електроенергії за напругою визначається відхиленням, коливанням, несиметрією та несинусоїдальністю напруги. В даному проекті аналізується тільки відхилення напруги:

.

Щоб забезпечити відхилення напруги у споживачів у допустимих межах, в електричних мережах здійснюється регулювання напруги.

Споживачі електричної енергії живляться через розподільчі мережі від шин районних підстанцій, центрів живлення. Регулювання напруги може здійснюватися наступними методами:

- на джерелах енергії;

- впливаючи на втрати напруги в поздовжніх елементах на шляху від джерела до споживача;

- зміною коефіцієнта трансформації силових трансформаторів на живлячих підстанціях.

Регулювання напруги, що забезпечується зміною напруги джерел та центрів живлення називається централізованим. Всі інші види регулювання є локальними (місцевими).

В умовах зустрічного регулювання напруги в центрах живлення доцільно підтримувати напругу (1,051,1)Uном у максимальному режимі і (1,031,05)Uном - у мінімальному. Напруга на шинах СН і НН підстанцій повинна становити:

- у максимальному режимі Umax = 1,08Uном;

- у післяаварійному режимі Uп.а. = 1,05Uном;

- у мінімальному режимі Umіп = 1,03Uном.

6.6.1  Комп’ютерний розрахунок, аналіз та планування максимального режиму електричної мережі

Основною метою електричного розрахунку мережі є визначення координат режиму, тобто напруг у вузлах, струмів та потужностей на всіх ділянках мережі.

Координати режиму мережі в процесі її експлуатації неперервно змінюються, оскільки мають місце зміни навантаження, може змінюватись і сама схема мережі внаслідок експлуатаційного чи аварійного вимкнення окремих елементів.

Максимальний режим - режим, при якому споживачі характеризуються максимальним споживанням потужності. У цьому режимі мають місце максимальні втрати напруги та потужності.

Максимальний режим оптимального варіанту мережі був виконаний у попередньому розрахунку варіантів за допомогою програмного комплексу «DAKAR».

Результати розрахунку приведені на рис. 6.6 та у дод. Б1.

Бажані напруги на шинах підстанцій визначаються за принципом зустрічного регулювання.

В дод. Б1 наведено результати розрахунку максимального режиму для максимально можливих навантажень на шинах ПС (з номінальними коефіцієнтами трансформації). Аналізуючи їх можна зробити наступні висновки:

 втрати активної потужності в мережі складають P=3,347 МВт;

 струми в лініях (та інших вітках електричної мережі) не перевищують допустимих значень, тобто виконується умова Imax  Ідоп.

З рис. 6.6 видно, що в максимальному режимі напруги на шинах підстанцій відповідають бажаним з умов зустрічного регулювання.

Рисунок 6.6 - Режим роботи мережі за максимальних навантажень

6.6.2 Комп’ютерний розрахунок, аналіз та планування мінімального режиму електричної мережі

Мінімальний режим - режим, у якому споживачі характеризуються мінімальним споживанням потужності. Величина навантаження у мінімальному режимі складає 65% навантаження максимального режиму.

Бажані напруги на шинах підстанцій визначаються за принципом зустрічного регулювання.

В дод. В1 наведено результати розрахунку мінімального режиму для мінімально можливих навантажень на шинах ПС (з номінальними коефіцієнтами трансформації). Аналізуючи їх можна зробити наступні висновки:

 втрати активної потужності в мережі складають P=1,389 МВт;

 струми в лініях (та інших вітках електричної мережі) не перевищують допустимих значень, тобто виконується умова Imax  Ідоп.

Напруги на шинах підстанцій (див. рис. 6.7) не виходять за допустимі межі.

З рис. 6.7 видно, що в мінімальному режимі напруги на шинах підстанцій відповідають бажаним з умов зустрічного регулювання.

Рисунок 6.7 - Режим роботи мережі за мінімальних навантажень

6.6.3 Комп’ютерний розрахунок та аналіз післяаварійного режиму електричної мережі

Післяаварійний режим - режим, що поступає після аварійного вимкнення окремих елементів мережі. За розрахунковий післяаварійний режим прий маємо найважчий з режимів, який виникає при вимкненні найбільш завантаженої лінії в період максимального навантаження в мережі. Цей режим характеризується найбільшими втратами напруги та потужності і тому є режимом, за координатами якого перевіряємо правильність проектування мережі з точки зору допустимих відхилень напруги та допустимих струмів. Оскільки цей режим неосновний, то в ньому допускається короткочасне зниження напруги на шинах ВН підстанції до 0,95Uном.

Бажана напруга на шинах підстанції – 1,03Uном.

Вимкнення лінії Львів-Південна330 - Арена

В дод. Г1 наведено результати розрахунку післяаварійного режиму (з номінальними коефіцієнтами трансформації). Аналізуючи їх можна зробити наступні висновки :

 втрати активної потужності в мережі складають P = 3,409 МВт;

 струми в лініях (та інших вітках електричної мережі) не перевищують допустимих значень тобто виконується умова Imax  Ідоп;

Напруги на шинах підстанцій (див. рис. 6.8) не виходять за допустимі межі.

Рисунок 6.8 - Післяаварійний режим роботи мережі

(Вимкнено лінію Львів-Південна330 - Арена)


7 ПРОЕКТ ПІДСТАНЦІЇ «
АРЕНА»

7.1 Вибір головної схеми електричних з’єднань ПС «Арена»

Вибір головної схеми електричних з’єднань є визначальною складовою при проектуванні електричної частини підстанції, оскільки вона визначає повний склад елементів та зв’язків між ними.

Вибрана головна схема є вихідною при складанні принципових схем електричних з’єднань, схем власних потреб, схем вторинних з’єднань, монтажних схем.

При виборі схеми були враховані наступні фактори:

 значення та роль підстанції для енергосистеми;

 розміщення підстанції, схема та напруга приєднаних мереж;

 категорія споживачів за ступінню надійності електропостачання;

 перспективарозширення та проміжні етапи розвитку підстанції;

 пристосованість електроустановок до проведення ремонтів;

 оперативна гнучкість електричної схеми;

 економічна доцільність схеми.

На ПС «Арена» встановлено два трансформатори типу ТДН-10000/110/10.

До сторони вищої напруги 110 кВ підходять дві одноколові лінії 110 кВ.

Згідно норм технологічного проектування підстанцій змінного струму з вищою напругою 6-750 кВ [5] застосовуємо на стороні 110 кВ схему «Схема з вимикачем в колах силових траннсформаторів і ремонтною перемичкою зі сторони ПЛ 110 кВ».

Для низької сторони 10 кВ згідно [5] застосовуємо схему «Одна одинока, секціонована вимикачем, система шин».

Визначаємо кількість приєднань: РПС 11,5 МВт - активна потужність підстанції «Арена»; Рн.НН 3,92 МВт - активна потужність навантаження низької напруги.

де  - натуральна потужність лінії 10 кВ.

Отже,

приймаємо 5 приєднання

         

Рисунок 7.1 - Головна схема електричних з’днань ПС «Арена»

7.2 Розрахунок струмів короткого замикання (КЗ)

Для вибору апаратів (комутаційних, захисних, вимірювальних тощо) визначаємо струми короткого замикання на шинах високої, середньої та низької напруги підстанції. Розрахунок струмів КЗ здійснюємо за допомогою графічно-розрахункового комплексу «DAKAR». Розрахунок виконуємо для режиму максимального навантаження мережі.

Струми трифазного КЗ на шинах підстанції «Арена», згідно розрахунків, відповідно дорівнюють:

  на стороні ВН – ;

  на стороні НН – .

Результати розрахунку струмів трифазного КЗ наведені  у дод. Б1.

7.2.1 Розрахунок аперіодичної складової струму КЗ

Значення аперіодичної складової струму в місці КЗ визначаємо за формулою:

де  – амплітудне значення аперіодичної складової струму КЗ для моменту часу (t=0 c);

 – час, для якого визначаємо струм КЗ;

tвимкн.вим - час вимкнення вимикача;

Та – постійна часу мережі, що визнається за формулою

Для шин ВН підстанції отримаємо значення:

Постійна часу Та =0,005 с.

Для шин НН підстанції отримаємо значення:

Постійна часу Та =0,02 с.

7.2.2 Розрахунок ударного струму КЗ

Значення ударного струму КЗ визначаємо за формулою:

де  – ударний коефіцієнт струму КЗ.

Для стороні ВН підстанції отримаємо:

Для стороні НН підстанції отримаємо:

7.2.3 Розрахунок теплового імпульсу струму КЗ

Значення теплового імпульсу струму КЗ визначаємо за формулою:

Для стороні ВН підстанції отримаємо:

Для стороні НН підстанції отримаємо:

Отримані результати заносимо в табл. 7.1.

Таблиця 7.1

Результати розрахунку струмів КЗ на шинах ВН, СН та НН підстанції

Місце КЗ

Іп0 , кА

іа , кА

іуд , кА

ВК , кА2с

ВН

6,727

0,0193

12,93

 1,4

НН

18,72

1,692

    42,358

22,77

7.2.4 Розрахунок номінальних та максимальних струмів на шинах підстанції

  Номінальний струм на стороні ВН та НН трансформатора двотрансформаторної підстанції визначаємо за формулою:

де – номінальна потужність трансформатора;

– номінальна напруга на стороні ВН та НН.

Максимальний струм навантаження визначаємо за формулою:

Номінальний струм навантаження визначаємо за формулою:

Максимальний струм навантаження визначаємо за формулою:

Виходячи з вищевказаних формул отримаємо значення струмів для всіх сторін підстанції.

Сторона ВН (110 кВ) підстанції:

 

Сторона НН (10 кВ) підстанції:

7.3 Вибір комутаційної та вимірювальної апаратури

7.3.1 Вибір вимикачів та роз’єднувачів

Вибір вимикачів проводять за такими основними параметрами:

за напругою установки ;

за довготривалим струмом , ;

за вимикаючою здатністю , ;

за електродинамічною стійкістю ;

за термічною стійкістю .

Вибір роз’єднувачів здійснюється за тими ж параметрами, крім вимикаючої здатності.

Вибір вимикачів на стороні ВН 110 кВ.

На стороні ВН вибираємо елегазові вимикачі типу GL311-F1/4031/VR і розєднувачі типу SGF123 1600II-100У1+2E ([15]).

Таблиця 7.2

Вибір вимикачів та роз’єднувачів на стороні ВН

Каталожні дані

Розрахункові дані

Вимикач типу       GL311-F1/4031/VR

Роз’єднувач SGF123 1600II-100У1+2E

1

2

3

Uуст = 110 кВ

Uном = 145 кВ

Uном = 110 кВ 

Іmax = 69,19 А

Іном = 3150 А 

Іном = 1600 А 

Іп. = 6,727 кА

Івимк.вим = 40 кА

іа. = 0,0193 кА 

Іп.0 = 6,727 кА 

іу = 12,93 кА

ВК = 1,4 кА2с 

Вибір вимикачів на стороні НН 10 кВ.

На стороні НН вибираємо універсальні модулі з вакуумними вимикачами типу ВР2-10-20/1600 У1 [15].

Таблиця 7.3

Вибір вимикачів на стороні НН

Вимикач

ВР2-10-20/1600 У1

Розрахункові дані

Каталожні дані

1

2

Uуст = 10 кВ 

Uном = 10 кВ 

Іmax = 243,456 А 

Іном = 1600 А 

Іп. = 18,72 кА

Івимк.вим = 20 кА

іа. = 1,692 кА 

Іп.0 = 18,72 кА 

Ідоп.пос = 20 кА

іу = 42,358 кА 

ідоп.пос = 52 кА 

ВК =22,77 кА2с 

7.3.2 Вибір трансформаторів струму та напруги

Для того, щоб вибрати трансформатори струму та напруги, необхідно вибрати вимірювальні прилади на підстанції у відповідних класах напруг.

Встановлюємо наступні вимірювальні прилади, табл. 4.9 [11].

ВН:

– Амперметр в кожну фазу;

– Ватметр, варметр;

– Фіксуючий прилад для визначення місця к.з.;

– Вольтметр з перемикачем для можливості контролю міжфазної напруги;

– Реєструючий вольтметр.

СН,НН:

– Амперметр;

– Ватметр;

– Лічильники активної і реактивної енергії;

– Вольтметр для вимірювання міжфазної напруги і вольтметр з перемикачем для вимірювання трьох фазних напруг;

– Реєструючий вольтметр.

Умови вибору трансформаторів струму і напруги вибираємо згідно [8].

Трансформатори стуму вибираємо за наступними параметрами:

1. Напругою уставки ;

2. Струмами , ;

3. Конструкцією і класом точності;

4. Електродинамічною стійкістю ;

5. Термічною стійкістю ;

6. Вторинним навантаженням .

Трансформатори напруги вибираємо за:

1. Напругою уставки ;

2. Конструкцією і схемою з’єднання обмоток;

3. Класом точності;

4. Вторинним навантаженням .

Вибір трансформаторів струму та напруги на стороні ВН 110 кВ.

Вибираємо трансформатор струму ТФЗМ-110Б-ІУ1; 150-300/5 А0,5/10Р/10Р.

Таблиця 7.4

Розрахункові дані

Каталожні дані

Uуст = 110 кВ 

Uном = 110 кВ 

Іmax = 69,19 А 

Іном = 200 А 

іу = 12,93 кА 

ВК = 1,4 кА2с 

ВК = 62  3 = 108 кА2с 

 

Визначаємо вторинне навантаження трансформатора струму на кожну фазу. Результати зводимо в табл. 7.5.

Таблиця 7.5

Прилад

Тип

Навантаження, ВА

А

В

С

Амперметр

Э-335

0,5

0,5

0,5

Ватметр

Д-335

0,5

0,5

Варметр

Д-335

0,5

0,5

Всього:

1,5

0,5

1,5

Опір приладів:

Визначаємо опір з’єднувальних проводів

Визначаємо переріз проводів

де  – для алюмінієвих жил;

 м – згідно [8].

Отже, вибираємо контрольний кабель АКВРГ з перерізом проводу 4 мм2.

Вибираємо трансформатор напруги на стороні 110 кВ, для цього визначаємо вторинне навантаженя трансформатора напруги. Результати зводимо в табл. 7.6.

Таблиця 7.6

Прилад

Тип

Sобм, ВА

Число обмоток

cos 

sin

Кількість приладів

Загальна потуж-ність, Р

Вольтметр

Э-335

2

1

1

0

1

2

Ватметр

Д-335

1,5

2

1

0

1

3

Варметр

Д-335

1,5

2

1

0

1

3

Вольтметр реєструючий

И-335

10

1

1

0

1

10

Всього:

18

Вторинне навантаження .

Вибираємо трансформатор напруги [7] типу

НКФ-110-8341      

, клас точності 0,5.

Вибір трансформаторів струму та напруги на стороні НН 10 кВ.

Вибираємо трансформатор струму типу ТПЛК-10/1500, що комплектується з закритими РЗ типу КРУ/ТEL.

Таблиця 7.7

Розрахункові дані

Каталожні дані

Uуст = 10 кВ 

Uном = 10 кВ 

Іmax = 243,456 А 

Іном = 1500 А 

іу = 42,358 кА 

ВК = 22,77 кА2с 

ВК = 70,832  3 = 15050,6 кА2с

Опір приладів:

Визначаємо опір з’єднувальних проводів

Визначаємо переріз проводів

Отже, вибираємо контрольний кабель АКВРГ з перерізом проводу 4 мм2.

Вторинне навантаження трансформатора напруги таке ж, як і на стороні 35 кВ, а саме . Вибираємо трансформатор напруги типу:

ЗНОЛ 06-10У3      

7.4 Вибір струмоведучих частин

У ВРЗ 35 кВ і вище використовують гнучкі шини, виконані проводами АС.

Переріз гнучких шин і струмопроводів вибирається за тривалим допустимим струмом:

Перевіряємо за електродинамічною дією струму к.з. (на схльостування шин).

Так як збірні шини за економічною густиною струму не вибираються, то переріз приймається за допустимим струмом при максимальному навантаженні на шинах. Згідно ПУЕ [2], гнучкі шини на термічну дію не перевіряються.

Розрахунок на електродинамічну дію в більшості випадків не виконують. Згідно ПУЕ на електродинамічну дію струму к.з. при потужності к.з. більший 20 кА.

Також для гнучких шин 35 кВ і вище виконується перевірка на коронування:

де

m – коефіцієнт, що враховує шороховатість поверхні проводу, m=0,82;

 – радіус проводу, см.

Напруженість електричного поля біля поверхні нерозщепленого проводу рівна:

де  – лінійна напруга, кВ;

 – середня геометрична відстань між фазами, см.

де  відстань між сусідніми фазами.

7.4.1 Вибір струмопроводів на стороні 110 кВ

Вибираємо провід АС-150/24 з Ідоп 450 А, що підходить до підстанції «Арена».

Перевірка на допустимий струм

Іmax = 112,458 А < Ідоп = 450 А 

Згідно ПУЕ на електродинамічну дію струму к.з. при потужності к.з. більший 20 кА.

Перевірка на коронування

Напруженість електричного поля

Отже, провід АС-150/24 проходить за умови на коронування.

7.4.2 Вибір шин на стороні 10 кВ

 

Приймаємо однополосні шини 808, з Ідоп 1320 А.

Прийняте січення 640 мм2.

Іmax = 1244,2 А < Ідоп = 1320 А 

Перевірка шин на термічну стійкість

За кривою на рис. 3-46 [8] визначаємо .

Тоді

За кривою на рис. 3-46 [8] визначаємо

Визначаємо проліт l з виразу при умові, що частота власних коливань буде більшою 200 Гц.

При розміщенні шин наступним чином (табл.4.2 [8]):

тоді

Приймаємо розміщення шин горизонтально, проліт 1,5 м, віддаль між фазами 0,7 м.

Напруженість в матеріалі шин від взаємодії фаз

де

 

 Таким чином шини стійкі.

7.5 Вибір трансформаторів власних потреб ПС «Арена»

Склад споживачів власних потреб підстанції залежить від її типу, потужності трансформаторів, наявності синхронних компенсаторів, типу електрообладнання. При постійному оперативному ситрумі додатковими споживачами власних потреб є зардний і підзарядний пристрої.

Найбільш відповідальними споживачами власних потреб (ВП) є оперативні кола, система зв’язку, телемеханіки, система охолодження трансформаторів, аварійне освітлення, система пожежогасіння.

Потужність споживачів ВП невелика, тому вони приєднуються до мережі 380/220 В, яка отримує живлення від понижувальних трансформаторів.

На всіх двотрансформаторних підстанціях 35-750 кВ встановлюються два трансформатори ВП. Для визначення потужності трансформатора власних потреб користуються формулою:

де  – коефіцієнт попиту. Для ПС приймаємо рівним 0,7.

Склад споживачів власних потреб наводимо у табл. 7.8.

Таблиця 7.8

Споживач

Потужність навантаження

Р, кВт

І, А

1

2

3

Освітлення ЗРЗ

1,42

2,1

Освітлення ВРЗ

8,1

12,3

Освітлення ОПУ

2,28

3,5

Освітлення ОПУ

27,0

41,0

Обігрів приводів вимикачів і ящиків:

ВРЗ - 110 кВ

8,5

14,5

Завід пружних вимикачів

1,1

3,0

Вентиляція ОПУ

0,8

2,2

Регулювання напруги Т1, Т2 (РПН)

2,2

4,6

Апаратура зв’язку

5,0

7,6

Зварка ВРЗ

24,6

64,7

Організація оперативного випрямленого  струму

3,0

4,6

Охолодження трансформатора

2,0

4,2

Живленя випростуючих пристроїв

33

50,2

Всього

119

214,5

Тому:

Вибираємо трансформатор типу ТМ 63/10, Uном = 10/0,4 кВ.

7.6 Вибір акумуляторної батареї

Акумуляторна батарея є незалежним джерелом енергії і використовується для живлення споживачів власних потреб станцій і підстанцій. Основне їх призначення полягає в тому, щоб живити кола систем керування, автоматики, сигналізації, зв’язку, а також електропостачання особливо відповідальних робочих машин і мережі освітлення при порушенні нормального режиму роботи. Акумуляторні батареї вибирають за ємністю, рівнем напруги в аварійному режимі та схемою приєднання до шин.

Згідно норм технологічного проектування понижувальних підстанцій 35–750 кВ на ПС з постійним оперативним струмом рекомендується встановлювати одну акумуляторну батарею 220 В.

У відповідності з ПТЕ напруга на шинах установки постійного струму приймається на 5% вищою за номінальну, тобто 230 В.

Зважаючи на те, що на підстанції Південна встановлені вимикачі з пружинним приводом, які не потребують живлення постійним струмом приводів вимикачів, а основними споживачами постійного струму є кола релейного захисту, керування, зв’язку та телемеханіки загальною потужністю 6,2 кВт, вибираємо стаціонарний свинцевий акумулятор типу Vb VARTA.

Пристрій безперебійного живлення повинен забезпечувати споживачів постійною номінальною напругою 220 В з відхиленням 10%.

Батарея повинна на протязі 1 год забезпечувати постйний струм 200 А. Нам необхідно визначити кількість елементів та необхідну ємність батареї.

Вихідні дані:

Uкін = 220 В

Umax = 242 В

Umin = 197,6 В

I = 200 A

t = 1 год

За паралельної, резервного режиму експлуатації допускається максимальна напруга заряду .

Тому

Отже, необхідна кількість елементів складає 108 елементів. Однак, напруга при розряді не повинна бути нижчою, ніж Umin. Тому кінцева напруга на елемент складає:

В кінці розряду, тобто після 1 год, кінцева напруга не повинна бути не нижчою, ніж 1,83 В на елемент. Розрахунок необхідного типу батареї виконуємо з допомогою таблиці для .

В горизонтальному рядку знаходимо час розряду 1 год, в стовбці знаходимо значення струму, а з лівої сторони знаходимо тип батареї: Vb 2308.

 Отже, для встановлення безперебійного живлення слід застосувати батарею: 108 елементів Varta Vb 2308 (400 Агод).


8 ОРГАНІЗАЦІЙНО-ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

8.1 Планування основного виробництва

Розрахунок втрат потужності електроенергії

Вихідними даними для розрахунку втрат потужності в трансформаторах понижуючих підстанцій і лініях електропередач мережного району є технічні характеристики ЛЕП, трансформаторів, дані про перетоки потужності по лініях електропередач і максимальні навантаження понижуючих підстанцій. Використовуємо результати розрахунку максимального режиму (додаток Б.1).

Витрати електричної енергії визначаються для кожної лінії електропередачі і автотрансформаторів з врахуванням фактичного часу роботи обладнання на протязі року, що розрахований при складанні плану ремонтів основного обладнання

Р= РvarconstТроб =2,205 +0,171 = 10,26 МВт·год,

де Рvar, Pconst  – втрати активної потужності у елементах електричної мережі, що залежать і не залежать від навантаження, МВт; Тробфактичний час роботи обладнання на протязі року, год; - час максимальних втрат, год.

Планування передачі електричної енергії. Складання електробалансу мережного району.

Планування виробничої програми і складання електробалансу району мереж включає в себе визначення корисного відпуску електроенергії споживачам з шин підстанції, що входить до складу району мережі

Евід= Рmax ·Тmax = 11.5· = 96,360 млн. кВт·год.,

де Рmax  - максимальне навантаження підстанції, МВт; Тmax – кількість годин використання на рік максимального навантаження підстанції, год.

Далі визначається кількість електричної енергії, що надходить в мережу від системи та від станцій  :

99,82 млн. кВт год,,

Складемо електробаланс даного району (табл.9.1).

                                                                                                              Таблиця 8.1

Баланс електроенергії мережного району.

Прихід

Витрати

Назва

тис. кВт·год.

% до підсумку

Назва

тис. кВт·год.

% до підсумку

Надходження електроенергії від станцій

-

-

Відпуск ел. ен. споживачам з шин ПС

96,36

97,1

Втрати ел. ен. в ПЛ і трансформаторах

2,2

    2,9

Отримання електроенергії від ен. с-ми.

96,36

100

Відпущено в ен. систему

-

-

Всього

96,36

100

Всього

96,36

100

8.2 Планування праці і заробітної плати

Розрахунок чисельності персоналу підприємства електричних мереж проводиться на основі нормативів чисельності, що затверджені Міністерством енергетики та електрифікації України [30] розрахуємо чисельність персоналу підприємства ЕМ ( ПЕМ ).

Персонал електричних мереж включає:

  •  чисельність персоналу по ремонту, оперативному обслуговуванню підстанцій 35 кВ та вище;
  •  чисельність персоналу по ремонту, оперативному обслуговуванню РП;
  •  чисельність персоналу по ремонту, оперативному і технічному обслуговуванню повітряних ліній електропередач;
  •  чисельність персоналу енергоінспекції;
  •  чисельність персоналу по ремонту, технічному обслуговуванню релейного захисту, автоматики та проведенню електровимірів;
  •  чисельність персоналу по оперативно-диспетчерському управлінню;
  •  чисельність персоналу по загальному керівництву.

Виходячи з нормативів чисельності, визначається розрахункова чисельність персоналу електричних мереж. Дані розрахунків зводимо в табл. 8.2.

                                                                                                        

                                                                                                             Таблиця 8.2

Розрахунок чисельності персоналу ПЕМ

Найменування елементів мережі

Одиниці виміру

Кількість улаштувань

Нормативна чисельність

Розрахункова чисельність, осіб

1. Підстанції

1) Силові тр-ри 110 кВ

2) Приєднання з вимикачами

  •  110 кВ
  •  35 кВ
  •  10 кВ

100 ул

42

37

29

19

2. Лінії електропередачі

  •  110 кВ одноколові

100 км

2

3. Енергоінспекція

4. Пристрої РЗА

компл.

5.Оперативно-диспетчерське управління

6.Загальне керівництво

Всього

Електричні мережі розташовані в районі електромереж, який відноситься до III групи по оплаті праці.

Визначена сумарна чисельність персоналу ПЕМ коректується коефіцієнтом, що

враховує умови експлуатації електроустановок [30], і становить :

1,08 =

Приймаємо чисельність персоналу  чоловік.

Таблиця 8.3

Роботи  ПЕМ

Найменування елементів мережі

Одиниці виміру

Кількість обладнання

Кількість умовних одиниць на одиницю виміру, людино/годин.

За нормативом

Розрахункова

1. Підстанції

   Силові тр-ри 110 кВ

2. Приєднання з вимикачами

  •  110 кВ
  •  35 кВ
  •  10 кВ

од

18

7,8

26

11

5,5

3. Лінії електропередачі

  •  110 кВ одноколові

100 км

130

Всього

На основі вибраної організаційної структури і розрахованої нормативної чисельності робочих, КФС та службовців складемо штатний розпис (табл. 8.4).

Таблиця 8.4

Штатний розпис

п/п

Посада

Чисельність

Посадовий оклад грн.

1

Директор ПЕМ

2

Головний інженер

3

Начальник ОДС

4

Начальник енергонагляду

5

Юрист-консульт

6

Бухгалтер

7

Інженер групи діагностики

8

Диспетчер

9

Інспектор

10

Інженер РЗА

11

Інженер СПС

12

Інженер СЛ

13

Інженер охорони праці

14

Хімік

15

Майстер ремонтної бригади

16

Майстер підстанції

17

Електромонтер РЗА IV-VІ

18

Електромонтер CЛ

19

Електромонтер ІV

20

Електромонтер V

21

Монтер-водій

22

Водій

23

Прибиральниця

           2106

24

Група охорони об’єктів

106


Таблиця 8.5

Розрахунок фонду оплати праці

п/п

Посада

Посадовий оклад

(міс. тарифна ставка), грн.

Доплата до тариф. ставки (п. о.), грн.

Надбавка до тариф. ставки

(п. о.), грн.

Премія, грн.

Кількість осіб

Всього річний фонд оплати праці, тис. грн.

За важкі і шкід-ливі умови праці

За стаж роботи.

За роботу в бага- то зм. режимі

Інші доплати

За високу проф. майстерність

За високе досяг-нення в праці

Інші

1

Директор ПЕМ

2

Головний інженер

3

Начальник ОДС

4

Начальник енергонагляду

5

Юрист-консульт

6

Бухгалтер

7

Інженер групи діагностики

8

Диспетчер

9

Інспектор

10

Інженер РЗА

11

Інженер СПС

12

Інженер СЛ

13

Інженер охорони праці

14

Хімік

15

Майстер ремонтної бригади

16

Майстер підстанції

17

Електромонтер РЗА IV-VІ

18

Електромонтер CЛ

19

Електромонтер ІV

20

Електромонтер V

21

Монтер-водій

22

Водій

23

Прибиральниця

2106

24

Група охорони об’єктів

   2106       

25

Всього


Доплати встановлені в таких розмірах: за роботу у важких і шкідливих умовах до 12%; за роботу в особливо важких і особливо шкідливих умовах 24% тарифної ставки; за роботу в багатозмінному режимі – 20% годинної тарифної ставки за кожну годину роботи у вечірню зміну і 40% - за кожну годину роботи у нічну зміну; за керівництво бригадою – 10-20%; за стаж роботи від 5% (понад 3 роки) до 25% (понад 25 років).

Надбавки: за високу професійну майстерність від 12% (ІІІ розряд), 16% (ІV розряд), 20% (розряд), до 24% (VІ розряд); за класність водіям 10-25%; за високі досягнення в праці до 50 %; премія до 75 % тарифної ставки.

8.3 Планування витрат на технічне обслуговування електричних мереж

В ринкових умовах ціна товару визначається попитом та пропозицією. Але електричні мережі є природнім монополістом, тому держава повинна контролювати та стимулювати зростання цін на послуги електричних мереж.

Річні експлуатаційні витрати на технічне обслуговування електричних мереж включають в себе наступні економічні елементи

  •  матеріальні витрати - Вм;
  •  витрати на оплату праці - Воп;
  •  Єдиний соціальний внесок- ВЄСВ;
  •  амортизаційні відрахування - Вам;
  •  інші витрат - Він;

Розрахуємо амортизаційні витрати по балансовій вартості основних фондів і діючим нормам амортизації. Дані вносимо в табл. 8.6.

Балансову вартість розраховуємо з врахуванням залишкової вартості основних фондів:

де - залишкова вартість основних фондів;

- початкова вартість основних фондів;

- коефіцієнт амортизації;

Т – термін експлуатації.

Таблиця 8.6

Амортизаційні відрахування

Найменування елемента ЕМ

Балансова вартість основних фондів, тис. грн.

Норма амортизації, %

Річні амортизаційні відрахування, тис. грн.

ЛЕП

5

Підстанції

15

Всього

Розрахуємо плановий кошторис витрат на технічне обслуговування ЕМ (табл. 8.7.)

Таблиця 8.7

Плановий кошторис витрат

№ п/п

Елементи витрат

Величина, тис. грн.

Структура

витрат, %

1

Матеріальні витрати

2

Витрати на оплату праці

3

Єдиний соціальний внесок

4

Амортизаційні відрахування

5

Інші витрати

6

Всього

До матеріальних витрат відносять витрати на обслуговування виробничого процесу: придбання матеріалів, пального, проведення поточного ремонту, технічного огляду основних виробничих фондів та інше. Для ПС і ПЛ вони складають відповідно 1,2 % і 2,4 % від вартості основних фондів

Вм =   0,024 +   0,012 =  тис. грн.;

Відрахування на єдиний соціальний внесок :

                          ВЄСВ = 0,38 ФЗП = 0,38  = 1039,55 тис. грн;

До складу інших витрат входять :

  •  платежі страхування майна підприємства приймаємо в розмірі 0.3% для ЛЕП та 0.4% для ПС від балансної вартості основних фондів

ВСТ =   0,003 +   0,004 =  тис. грн.;

  •  витрати на відрядження: становлять 1 %  від фонду оплати праці

0,01  =  тис. грн.;

  •  оплата послуг зв’язку: становить –  тис. грн.;
  •  витрати на оплату відсотків за короткотермінові банківські кредити

ВБК = ( · t · n · k) / 100 ,

де   – місячна ставка короткотермінового банківського кредиту (18%);

t – термін кредитування, нормальний термін кредиту – 2 місяці;

n – кількість звернень за кредитом в рік приймаємо 2 рази;

k – розмір кредиту, нормальний розмір кредиту – 25% від щомісячних витрат на оплату праці:

ВБК =

  •  комунальний податок:

Вкп = 0,112 Фсер Чф ,

де Фсер – неоподаткований мінімум доходів громадян, Чф – фактична чисельність працюючих на підприємстві:

Вкп = 0,1 12 0,017 =  тис. грн.;

  •  відрахування на будівництво, реконструкцію та управління автомобільних доріг загального користування, в фонд охорони праці, до Державного та галузевого інноваційних фондів та оплата послуг банків планується за встановленими законодавством нормами від обсягу реалізації електроенергії: приймаємо  1,5  тис. грн.

             8.4 Планування прибутку підприємства

Заплануємо прибуток підприємства від реалізації послуг по обслуговуванню ЕМ та передачі по ним електроенергії (табл. 9.8.).

Чистий прибуток дорівнює:

ПЧ = 0,3   В ,

де 0,3 – базовий рівень рентабельності, В – сумарні річні експлуатаційні витрати .

Податок на прибуток, згідно чинного законодавства, становить 25 % від чистого прибутку.

Визначаємо площу землі, що використовується:

  •  підстанції 110 кВ –   га;
  •  ЛЕП 110 кВ –  га.

Податок на землю визначається вартістю орендованої площі  га по ціні  грн/га за 50 % землі,  грн/га за 40 % землі,  грн/га за 10% землі. Тоді це становитиме   тис. грн.,

Балансовий прибуток визначається сумою чистого прибутку, податок на прибуток, податку на землю, податку на транспортні засоби.

Виручка від реалізації послуг визначається сумою витрат на технічне обслуговування ЕМ та балансового прибутку.

                                                                                                             Таблиця 8.8

Зведений прогноз прибутків і видатків

№ п/п

Показник

Одиниця виміру

Величина

1

Витрати на технічне обслуговування ЕМ

тис. грн.

2

Чистий прибуток

тис. грн.

3

Податок на прибуток

тис. грн.

4

Податок на землю

тис. грн.

5

Податок на транспортні засоби

тис. грн.

6

Балансовий прибуток

тис. грн.

7

Виручка від реалізації послуг

тис. грн.

   

8

Мережна складова тарифу

коп. /кВт·год

Мережна складова тарифу визначається як відношення виручки від реалізації послуг до величини реалізованої електроенергії.

Остаточні розрахунки оформляємо у вигляді зведених техніко-економічних показників (табл. 8.9.).

Таблиця 8.9

Зведені техніко-економічні показники

№ п/п

Показник

Одиниця виміру

Величина

1

Кількість електроенергії, що поступила в мережний район.

тис. кВт год.

96360

2

Відпуск електроенергії з шин ПС

тис. кВт год

96360

3

Технологічні втрати електроенергії на транспорт

тис. кВт год.

2,200

4

Те саме у відсотках річного відпуску електроенергії

%

2,9

5

Собівартість передачі електроенергії

коп. /кВт·год

6

Мережна складова тарифу

коп. /кВт·год

7

Середньомісячна заробітна плата одного працюючого

грн.

     

8

Питомі капіталовкладення на 1 кВА встановленої трансформаторної потужності

грн. /кВА

9

Питомі капіталовкладення на 1 км ПЛ

тис. грн. /км

Порівнюючи отримані техніко-економічні показники із фактичними по діючим ПЕМ, робимо висновок, що вибраний оптимальний варіант розвитку ЕМ є прийнятним з точки зору господарської діяльності.

                                        9 ОХОРОНА ПРАЦІ

Метою даного розділу є здійснення охоронних заходів і засобів, спрямованих на забезпечення безпеки праці, пожежо-, вибухо-, електробезпеки, попередження травматизму та професійних захворювань і отруєнь обслуговуючого персоналу на ПС 110/10 кВ «Арена».

ПС оснащена технікою, в основу якої закладені принципи охорони праці. Безпечні конструкції електричних машин, механізмів, апаратів і інших пристроїв повинні забезпечити здоров’я і безпечні умови праці для обслуговуючого персоналу, який стикається з цими електроустановками в процесі передачі і розподілу електроенергії. Але, оскільки в процесі роботи можливі пошкодження ізоляції електрообладнання, несправність електротехнічних захисних засобів, різних електротехнічних апаратів, приладів, пристроїв і блокувань, а також порушення технології робіт, можуть виникнути аварії і статись нещасні випадки з людьми. Крім того, порушення правил техніки безпеки і виробничих інструкцій обслуговуючим персоналом можуть бути причиною травм і професійних захворювань.

В справі охорони праці важливе значення має стан повітряного середовища виробничих приміщень, їх освітлення, вентиляція, наявність електромагнітних випромінювань, вібрації, шуму.

 

9.1 Промислова санітарія

Промислова санітарія – один з важливих засобів охорони праці, що забезпечує санітарно-гігієнічні умови праці, зберігає здоров’я працівників на виробництві .

Промислова санітарія на ПС полягає в забезпечені приміщень системами опалення, вентиляції, водопостачання, каналізації і освітлення відповідно до вимог і норм.

Системи опалення і вентиляції

При проектуванні опалення  і вентиляції необхідно правильно врахувати всі фактори, які впливають в кінцевому рахунку на вибір і розміри будівельних і несучих конструкцій приміщень. Вимоги до опалення приміщень повинна випливати із нормальної робочої температури повітря при експлуатації, а також враховувати частковий нагрів приміщень від електричного обладнання.

Освітлення

Згідно вимог ДБНу ІІ норми освітленості приведені в табл. 9.1.

Після цифр і літер вказаний розряд та під розряд зорових робіт, позначення +1 та –1 вказують, що освітлення збільшено або зменшено на одну ступінь шкали освітлення, приведених в ДБН II.

Для відкритих розподільчих пристроїв 110/10кВ для освітлення використовують прожектори з лампами ДРЛ (ДРН), освітлювальні прибори з лампами ДКсТ. Для забезпечення необхідної якості освітлення використовують люмінесцентні лампи типу ЛДР-80.

                                                                                                      Таблиця 9.1

Приміщення

Розряд та підрозряд робіт по

ДБН ІІ

Мінімальна освітленість, Лк

Комбіноване освітлення

Одне загальне освітлення

заг.+ місцеве

від загаль-ного

Електроприміщення:

1) приміщення щитів з постійним перебуванням людей та наглядом за щитом з відстані більше 0.5м

IV г +1

-

-

250*

2) задня сторона щита

IV г -1

-

-

100

3) пульт управління, стіл диспетчера

IV г -1

-

-

100

Приміщення статичних конденсаторів

IV г -1

-

-

100

Приміщення акумуляторів

IV г –1

-

-

100

Склади закриті:

Ємність хімічних та легкозаймистих рідин (кислот, лугів)

Без розливу на складі

VIII в

-

-

30

*Освітлення в вертикальній площині на плані камери щита .

9.2 Електробезпека

Проектована підстанція у частині електробезпеки відповідає ГОСТу12.1.019-79, в якому встановлені загальні вимоги по попередженню небезпечної та шкідливої дії на обслуговуючий персонал електричного струму, електричної дуги та електромагнітного поля.

Ступінь небезпечної та шкідливої дії на персонал електричного струму й електромагнітних полів залежить від:

  •  роду й величини напруги та струму;
  •  частоти електричного струму;
  •  тривалості дії електричного струму на організм людини.

Електробезпека в електроустановках забезпечується за рахунок:

  •  конструкції електроустановки;
  •  технічних способів і засобів захисту;
  •  організаційних та технічних заходів.

9.3. Технічна безпека

Металеві та інші провідні частини електроустановок, які нормально не знаходяться під напругою, можуть опинитися короткочасно або тривало під напругою, внаслідок порушення ізоляції. Дотик людини до таких частин може привести до ураження  її електричним струмом. Небезпека ураження людини електричним струмом може бути зумовлена також стіканням електричного струму з будь-якої частини електроустановки в землю і протіканням електричного струму в землі при пошкодженні ізоляції.

Одним із заходів захисту від ураження людини електричним струмом є захисне заземлення, тобто спеціальне з’єднання частин електроустановки, які в нормальних умовах не знаходяться під напругою із заземлюючим пристроєм.

Заземлюючий пристрій  це сукупність конструктивно об’єднаних заземлювачів (одного або кількох металевих електродів, заглиблених на відповідну глибину в грунт) і заземлюючих провідників, що з’єднують заземлене електрообладнання з заземлювачами. 

Заземлювач - це провідна частина (провідник) або сукупність з'єднаних між собою провідних частин (провідників), що перебуває в електричному контакті із землею безпосередньо або через проміжне струмопровідне середовище.

Заземлюючий провідник - це частини обладнання, що підлягають заземленню, приєднуються до заземлюючого пристрою за допомогою заземлюючих провідників.

Суть захисного заземлення, як заходу захисту від ураження електричним струмом, полягає в наступному:

  •  з частини електроустановки, яка виявилася під напругою внаслідок порушення ізоляції, стікає в землю й іде по землі електричний струм. Значення напруг на цій частині електроустановки, відносно точок землі поза зоною розтікання, будуть залежати від значень струму замикання на землю і опору протікання струму (при наявності заземлюючого пристрою - від опору заземлення). Розподіл напруги у зоні розтікання залежать, крім того, від питомого опору землі, а також від кількості і розташування елементів заземлювача (вплив факторів тут не розглядається).
  •  при замиканні на землю, небезпеку може являти напруга дотику Uд, різниця потенціалів між двома точками в системі заземлення, при одночасному торкані до них людини ( найчастіше між рукою і ногою).
  •  небезпеку в зоні розтікання струму може являти і крокова напруга Uкр., різниця потенціалів між двома точками в системі заземлення, де можуть опинитися ноги людини (довжина кроку в середньому дорівнює 0.8 м) .
  •  значення напруги дотику і крокової напруги, при інших незмінних умовах, будуть прямо пропорційними значенню струму замикання на землю.
  •  зменшення опору заземлення, шляхом раціонального розміщення або збільшення кількості елементів заземлюючого пристрою, приводить до зниження напруг дотику і крокової. Найбільші допустимі значення напруги дотику і крокової залежить від ряду умов: тривалість дії електричного струму, його частоти, опору шляху струму через тіло людини, опору в місці дотику та деяких інших.

                        

9.4 Конструктивне виконання та розрахунок заземлювальних пристроїв

На проектованій підстанції встановлено два трансформатори типу ТДН  10000/110. Загальна площа підстанції складає Sпс =  м2.

Допустима напруга дотику  для часу t = 0.2 c. Для підстанції довжина горизонтальних смуг заземлення становить Lg =  м; при а = 10 м, довжина вертикального заземлювача lb = 5 м; t = 0,7 м.

Розрахункові опори верхнього та нижнього шарів землі (ґрунт – глина) згідно [1] становлять: ρ1 =  Ом∙м, ρ2 = . Ом∙м.

При відношенні ρ1/ ρ2 =   параметр М =  згідно [1].

Товщина верхнього шару землі становить h=  м. Коефіцієнт дотику визначаємо за формулою:

,

де b – коефіцієнт, що визначається за опором тіла людини.

,

опір тіла людини;

опір розтікання струму від ступні в землю.

                                      b =   = ;

                                     Кп = =  . 

Значення потенціалу на заземлювачі становить:

                                                                    ,

                                            =   В.

Отже, напруга на заземлювачі є в допустимих межах, тобто менша за 35 кВ.

Розрахунковий струм замикання на землю становить:

,

де  – значення струму на шинах ВН підстанції при однофазному замиканні.

                                                                ∙ 0,6 = - кА.

Допустимий опір заземлювального пристрою становить:

,

                                    

                                                           =  ОМ.

План заземлювального пристрою перетворюємо в квадратну розрахункову модель зі стороною:

                                                           3950,2 = .

Визначаємо число комірок на стороні квадрату:

,

де  – довжина горизонтальних смуг заземлення.

                           m = = ,

приймаємо = .

Довжина кола в розрахунковій моделі становить:

,

                                       2 ∙ √3950,2 ∙ ( + 1) =   м.

Довжина сторін комірки рівна:

,

                                 

                                                                     = .

Визначаємо число вертикальних заземлювачів:

,

                                                 =  штук.

Приймаємо .

Загальна довжина вертикальних заземлювачів становить:

,

                                                                  ∙  =  м .

Відносна глибина рівна: ,

=  м

 Згідно [1] для  ρ1/ ρ2 =   ;  та   визначаємо відношення  ρе/ ρ2.

Значення відносного еквівалентного питомого опору визначаємо за формулою:

ρе = 1,14 ∙ ρ2 ,

                                  ρе = 1,14 ∙  =   Ом∙м .

Визначаємо загальний опір заземлювача підстанції: 

Rз = ,

                                     =   Ом.

Напругу дотику визначаємо за формулою:

,

                                          ∙  ∙  =  В.

Здійснюємо перевірку:

                                  Ом   Ом.

                                       В.

Таким чином, значення опору заземлювального контуру підстанції і напруги дотику не перевищують допустимих величин. Діючий план заземлювального пристрою наведено на рис. 9.1.

Рисунок  9.1 - Фрагмент заземлювального пристрою ВРП

9.5 Розрахунок на конструктивне виконання пристроїв грозозахисту

Грозозахист включає комплекс заходів та пристроїв, призначених для забезпечення безпеки людей, будівель, споруд, обладнання та матеріалів від вибуху, пожежних руйнувань, які можливі при дії блискавки.

Блискавкозахист виконується з врахуванням норм і вимог керівного документа ДСТУ В.2.5.38-2008. Загальна площа підстанції складає Sпс =  м2 ( м).

Заплановане розташування блискавковідводів на території підстанції наведено на рис. 9.2

Розраховуючи блискавкозахист приймаємо, що висота об’єкту на всій території підстанції становить 12 м.

Приймаємо висоту порталу рівною   м.

Оскільки висота порталу рівна 12 м, то висота захисту блискавковідводів повинна становити:

;    + 1 =  м.

Так як , тоді розрахунок проводимо за формулами:

                             ;           +  =  м;

                                            ;           +  = 19,77 м;

             Вибираємо висоту блискавковідводу рівною  м.

Перераховуємо  величину :

 

- за довжиною        ;           +  = 12,64 м;

     

- за шириною   ;           -  = 16,23 м;

Визначаємо активну висоту блискавковідводу:

 -  =   м.

Знаходимо радіус взаємо екрануючої дії для блискавковідводів за кривими з (рис. 2.3) згідно [1]:

– за довжиною  м;

– за шириною  м.

Визначаємо радіус захисту:

 ∙  =   м.

Для того, щоб весь простір між блискавковідводами був захищений потрібно щоб виконувалася умова:

                          ,

де D – велика діагональ чотирикутника з блискавковідводами в його вершинах.

D = √2 + 2 =   м

D =  < 6 ∙  =  м

Отже умова виконується.

Схема розташування окремо стоячих стрижневих блискавковідводів та зон їх захисту зображена на рис. 9.2.

Рисунок 9.2 - Розташування стрижневих блискавковідводів

9.6 Пожежна безпека

Важливим при проектуванні об’єктів електропостачання є прийняття мір по захисту електрообладнання кабелів та основних і допоміжних приміщень від пожежі та вибуху. В комплекс протипожежних заходів, на підстанціях та кабельних спорудах, входять: протипожежний водопровід, стаціонарні установки пожежегасіння, відвід масла від масляних вимикачів при аварії. Електротехнічні будівлі та споруди по ступені пожежної небезпеки прирівнюються до виробництв, категорію яких визначаємо з табл. 9.3. та повинні виконуватися з негорючих матеріалів; їх основні будівельні конструкції повинні мати границю вогнестійкості не нижче мінімального встановленого СНіПом, для відповідних конструкцій будівель та споруд I або II ступеня вогнестійкості.

Пожежна безпека електроустановок регламентується стандартом безпеки праці “Пожежна безпека ГОСТ 12.1.004-85”, правилами пожежної безпеки і інструкцією по забезпеченню пожежної безпеки ДСТУ В.2.5.38-2008.

Згідно ППБ 139-89, для генеруючих енергетичних установок:

  •  пуск в роботу змонтованих або відремонтованих енергетичних установок, повинен проводитися в об‘ємі пускового комплексу або в відповідності спеціальних інструкцій і вимог правил технічної експлуатації (ПТЄ);
  •  перед початком вказаних робіт, повинні бути підготовлені всі засоби пожежегасіння, в основних місцях, у зоні енергетичної установки. При необхідності можуть виставлятися пости на весь період налагоджувальних робіт;
  •  повинен бути встановлений постійний контроль вогнетривкої теплоізоляції  в усіх горючих поверхнях, розташованих ближче 10 м від олійних проводів. Поверхня повинна бути покрита металічними листами або іншими негорючими матеріалами;
  •  електроосвітлювальна арматура у місцях водневого охолодження, оглядові люки олійної системи, термопар, для визначення температури олії енергетичної установки повинні бути у захищеному виконанні, у відповідності з зоною вибухо-безпеки згідно з правилами влаштування електроустановок (ПУЄ).

Термінова аварійна зупинка енергетичних установок повинна виконуватися у випадках:

  •  при появі вібрації агрегату або гідро ударів, які можуть призвести до руйнації агрегату або олійної системи, а також викликати руйнування системи ущільнення водневого охолодження , що приведе до пожежі;
  •  при появі диму або іскор з підшипників і кільцевих ущільнень;
  •  якщо є сильний підтік олії із корпусу агрегату з загрозою його розтікання і загоряння;
  •  якщо є загоряння олії, або проолієної ізоляції на агрегаті;
  •  при виникненні пожежі на допоміжному обладнанні, в зоні установки, якщо вогонь або висока температура може пошкодити обладнання агрегату, а прийняті міри ліквідації пожежі виявляться малоефективними;
  •  при пожежі в машинному залі, якщо фактори пожежі (дим, висока температура, продукти горіння та ін.) загрожують обслуговуючому персоналу і унеможливлюють нормальну експлуатацію агрегату;
  •  в інших випадках, визначених правилами технічної експлуатації.

На корпусах генераторів і на обладнанні олійної системи з водневим охолодженням, повинні бути знаки безпеки “Забороняється курити”, а на видимих місцях олійної системи - попереджуючі знаки “Обережно! Легкозапалюючі речовини”.

При виникненні пожежі в електричних установках або у допоміжному обладнанні, якому загрожує нагрів несучих металічних конструкцій перекриття, повинні бути прийняті міри по їх охолодженню.

Всі ці міри повинні бути передбачені у конкретному плані гасіння пожежі.

Пожежна безпека забезпечує:

  •  систему попередження пожежі;
  •  система пожежного захисту.

Згідно діючих норм і правил, об’єкт відноситься до виробничих приміщень категорії “В”.

Приміщення, де розміщені пристрої релейного захисту й автоматики, повинні відповідати всім вимогам діючих норм і правил пожежної безпеки.

У всіх приміщеннях повинен виконуватися протипожежний режим для забезпечення нормальних і безпечних умов праці персоналу згідно з “Правилами пожежної безпеки” і “Інструкцією про заходи пожежної безпеки у службових приміщеннях”.

Приміщення, де розміщена апаратура релейного захисту і автоматики, повинні бути забезпечені двома вогнегасниками типу ВВ і в коридорі повинен бути ящик з піском об’ємом 0.5 м2. Вогнегасники і ящик з піском повинні розміщуватися при вході в приміщення.

Всі проходи контрольних і силових кабелів через перекриття до панелей релейного захисту і автоматики заробляються матеріалом, який не горить, з границею вогнестійкості не менше 0.75 год.

Таблиця 9.2

Приміщення

Категорія виробництв по ДБН

Клас приміщень по ПУЕ

Приміщення головного та диспетчерського щита управління

Д

-

Кабельні приміщення

В

П-2а

Приміщення стаціонарних кислотних акумуляторних та зарядних переносних акумуляторів

А

В-1б

Високовольтні РЗ та приміщення з олієнаповненими вимикачами і обладнанням без обмеження кількості

В

П-1

Приміщення закритих складів олії

В

П-1

               10 БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

                                        

      Відповідно до завдання, передбачається розвиток електричної мережі у районі вул. Стрийської – кільцевої дороги – проектованої вул. В. Вернадського у місті Львові, розроблений на основі завдання на проектування, технічних умов і вихідних даних на відповідні розділи проекту,  містить в собі комплекси проектної документації на будівництво. Проектований  обє’кт призначаються для електропостачання споживачів, розміщених в зоні дії їх мережі. ПС розміщена на території села Солонка,  Пустомитівського району біля кільцевої розв’язки на стадіон  «Арена Львів». Траса ПЛ 110 кВ проходить по землях села Солонка,  Пустомитівського району, а КЛ 10 кВ через тунель під дорожньою розв’язкою в районі кільцевої дороги і стадіону, далі по території комплексу «Арена Львів». Вибір площадки під підстанцію і трасу ПЛ зроблений відповідною комісією і оформлений рішенням сільської ради  села Солонка. Проектована ПС буде спорудженна на околиці міста Львів,  на відстані 1,2 км від  найбільш  людяного місц в цьому районі гіпермаркета «Ашан». Персонал об’єкту становить 5 чоловік.

     Відповідно до норм технологічного проектування підстанція  «Арена» за ступенем оснащення протипожежними заходами відноситься до ІІІ групи, а будівлі на підстанції за вибухопожежною та пожежною небезпекою відносяться до категорії Д. Пожежогасіння на проектовані ПС передбачається аварійними бригадами і місцевими пожежними командами, які прибувають на ПС за викликом, для чого проектом передбачається відповідні технічні засоби протипожежного захисту, комплект інвентаря. Відстань до найближчої пожежної частини або пожежного поста складає до 4 км. Передбачені протипожежні заходи:

  •  Відключення дією релейного захисту  окремих елементів ПС при виникненні коротких замикань;
  •  Вибір елементів ПС, стійких до термічних і динамічних дій струмів к.з.;
  •  Використання вогнетривких конструкцій і матеріалів для встановлення обладнання;
  •  Набір первинних засобів вогнегасіння (вогнегасники, ящик для піску, лопати, багор, сокири, лом, відра, кошми). В районі спорудження підстанції немає небезпечних обєктів.

    Проект розроблений з дотриманням «Правил пожнжної безпеки в Україні», НАПБ В.01.034-99/111(ГДК 34.03.3030-99), «Норм пожежноїавтоматики будинків і споруд» ДБН В.2.5-13-98, «Норм пожежної безпеки об’єктів будівництва», ДБН В.1.1-7-2002, «Інструкції з протипожежного захисту розподільчих пристроїв, підстанцій і трансформаторів», НАПБ В. 05.032-2002 та «Правил улаштування електроустановок» (ПУЕ-1986 та 2007р.р.).

При виникненні пожежі на об’єкті господарської діяльності, особливо на промисловому об’єкті, поширення пожежі здійснюється часто за рахунок радіаційного випромінювання. Розглянемо методику визначення можливості поширення пожежі та ураження людей.

Для розв’язання подібного завдання необхідно знати наступні величини:

Фізико-хімічні властивості продукту горіння (ступінь чорноти факела, середня температура факела, теплота згоряння продукту, масова швидкість вигоряння з одиниці площі пожежі), які враховуються у вигляді коефіцієнта Кф. Коефіцієнт Кф визначається із довідників або обчислюється за спеціальними формулами. Для основних горючих речовин коефіцієнт Кф наведений у табл.10.1.                                                                                       

                                                                                              Таблиця 10.1

             Коефіцієнт Кф горючих речовин 

Вид палива

Бензин

Газ

Дизельне паливо

Траннсформаторна олива

Нафта

Кф·10-4

6,57

4,57

5,05

2,02

2,25

Характеристику джерела горіння  (ширина, довжина, радіус резервуару з пожежонебезпечним продуктом), що визначається коефіцієнтом β, який обчислюється за формулами:

                           при >1,5,                                                   (10.1.)

                        

                                 при ≤1,5,                                                  (10.2.)

                        .                                            (10.3.)

де: а і b — ширина і довжина джерела горіння, м;

Rp — радіус резервуару, м; Ro6 — радіус обвалування, м.

Формули (10.1.) і (10.2.) застосовуються для відкритого протяжного джерела горіння, (10.3.) — для джерела горіння в обвалуванні. Значення щільності теплового потоку, яке визначає задану зону пожежонебезпеки (q).

Рисунок 10.1 - Взаємозалежність критерія щільності теплового потоку і відстані при пожежі

Порядок прогнозування та оцінки пожежної обстановки:

Визначаються геометричні розміри джерела горіння.

За формулами (10.1.)-(10.3.) обчислюється коефіцієнт β.

Визначається відстань від вогню до об’єкта r.

За графіком (рис. 10.1.) визначається критерій оцінки щільності теплового потоку Q.

Визначається щільність теплового потоку q в районі об’єкта за формулою

                 (кВт/м2).                                                        (10.4.)

Робиться висновок про можливість спалахування об’єкта шляхом порівняння розрахованого значення q з табличними, які відповідають щільності теплового потоку при спалахуванні тих чи інших матеріалів або визначається час дії джерела горіння на об’єкт до моменту спалаху

                       (с),                                                                (10.5.)

Темама дипломного проекту «Розвиток електричної мережі 110/10 кВ ПАТ «Львівобленерго». Проект підстанції «Арена» .

Завдання розділу:

  •  аналіз об'єкту проектування на можливість виникнення тієї чи іншої надзвичайної ситуації на об’єкті чи прилеглій території, виходячи з наявності і оцінки джерел небезпеки;
  •  оцінка обстановки, яка може скластися на території об'єкту і прилеглій території у разі виникнення надзвичайної ситуації і припустимі обсяги шкоди;
  •  орієнтовний характер і обсяг заходів для запобігання виникненню надзвичайної ситуації та локалізації і ліквідації, та її наслідків;
  •  заходи захисту працівників та населення від вражаючих факторів надзвичайної ситуації;
  •  зміст та обсяги рятувальних та інших невідкладних робіт (РНР) при виникненні надзвичайної ситуації на об'єкті.

Аналіз об'єкту проектування:

На проектованій підстанції будуть встановлені трансформатори, які наповнені трансформаторною оливою, ємність (бак) вміщає 3000 т оливи. На відстані r0=160 м від ємкості знаходиться лабораторія по контролю за якістю палива (будова цегляна з бітумно-рубероїдним дахом), працює одна людина.  Визначити можливість ураження будови і людини під час можливої пожежі при руйнації ємності.

Оцінка обстановки:

Визначається площа розливу (припускаємо товщину шару розливу h=0,05 м, форма розливу близька до кола). Густина трансформатоної оливи

d = 0,895 т/м3.

                                        м2.

Визначається β з