Расчет систем внешнего и внутреннего электроснабжения промышленных предприятий

Содержание

Введение

. Электроприёмники

. Расчет внешнего электроснабжения ТОО "Житикара-Пласт"

. Расчет внутреннего электроснабжения ТОО "Житикара-Пласт"

.1 Определение расчетной нагрузки ТОО "Житикара-Пласт"

.2 Проектирование системы внешнего электроснабжения

.3 Выбор силовых трансформаторов

.4 Расчет токов в нормальном, аварийном и послеаварийном режимах работы

.5 Расчет токов короткого замыкания со стороны высокого, среднего и низкого напряжения

.6 Расчёт токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ

4. Выбор оборудования ТОО "Житикара-Пласт"

4.1 Выбор электрических аппаратов на стороне высокого и низкого напряжения

.1.1 Выбор высоковольтных выключателей

.1.2 Выбор разъединителей

.1.3 Выбор отделителей

.2 Выбор короткозамыкателей

5. Выбор шин, токопроводов и кабелей

5.1 Выбор токопровода для открытого распределительного устройства

.2 Выбор шин для закрытого распределительного устройства

.3 Выбор кабелей для линий потребителей

6. Выбор изоляторов

6.1 Выбор опорных изоляторов

.2 Выбор проходных изоляторов

7. Выбор трансформаторов тока и напряжения

7.1 Выбор трансформаторов тока

.1.1 Произведём выбор трансформаторов тока на сторону высокого напряжения рассчитываемой подстанции

.1.2 Выбираем трансформаторы тока на низкую сторону рассчитываемой подстанции

.1.3 Выбираем трансформатор тока для линий к потребителям по фидерам

.2 Выбор трансформаторов напряжения

.2.1 Выбираем трансформатор напряжения на стороне ВН рассчитываемой подстанции

.2.2 Выбираем трансформатор напряжения на стороне НН рассчитываемой подстанции

.3 Выбор разрядников

.4 Выбор комплектного распределительного устройства

8. Компоновка электрооборудования предприятия

8.1 Компоновка открытого распределительного устройства

.2 Компоновка закрытого распределительного устройства

.3 Расчет компенсирующей установки для шин на 10 кВ

9. Расчет заземления и молниезащиты главной понизительной подстанции

9.1 Расчет заземления

.2 Расчёт молниезащиты

. Расчет электроснабжения механического участка

11. Расчет заземления и молниезащиты механического участка

11.1 Расчёт заземления

.2 Расчёт молниезащиты

12. Релейная защита

12.1 Защита двухобмоточных трансформаторов

12.1.1 Дифференциальная токовая защита с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока

.1.2 Токовая защита трансформатора от сверхтоков внешних К.З.

.1.3 Защита трансформатора от перегрузок

.1.4 Защита от токов однофазного короткого замыкания на землю на стороне ВН

.2 Газовая защита трансформатора

. Расчет технико-экономических показателей

.1 Расчет числа и мощности трансформаторов

.2 Расчет экономической целесообразности

.2.1 Потери мощности в трансформаторах

.2.2 Капитальные затраты

.2.3 Стоимость годовых потерь

.2.4 Вычислим суммарные эксплуатационные расходы и срок окупаемости

. Охрана труда

.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

.2 Расчет молниезащиты подстанции

.3 Меры по снижению электротравматизма

.4 Техника безопасности при обслуживании подстанции

15. Промышленная экология

15.1 Общие законы экологии

.2 Искусственные электромагнитные поля

.3 Влияние электромагнитного поля на организм человека

.3.1 Влияние на нервную и эндокринную систему

.3.2 Влияние на репродуктивную функцию

.3.3 Влияние на сердечнососудистую систему

.3.4 Влияние на морфологический состав крови

.3.5 Влияние на обмен веществ

Заключение

Список использованных источников

Введение

В стратегии развития "Казахстан-2030" президент Республики Казахстан Н.А. Назарбаев указал основные приоритеты развития страны, в которой одной из важнейших задач является усовершенствование и дальнейшее развитие электроэнергетической отрасли, без которой не мыслимо функционирование других отраслей народного хозяйства.

Первым и важнейшим этапом усовершенствования и развития электроэнергетики является создание рациональных систем электроснабжения предприятий.

Производство, передача и рациональное распределение электроэнергии приобретают всё большее значение. В свете задачи всемерного повышения технического уровня и качества продукции необходимо направить усилия и в кратчайшие сроки добиться улучшения качества электроэнергии, повышения надёжности электроснабжения. В этом ключ к решению главных задач проектирования и эксплуатации современных систем электроснабжения промышленных предприятий.

Главными задачами проектирования и эксплуатации современных систем электроснабжения промышленных предприятий являются правильное определение электрических нагрузок, рациональная передача и рациональное распределение электроэнергии, обеспечение необходимого качества электроэнергии на зажимах электроприёмников с питающей сетью, экономия электроэнергии и других материальных ресурсов.

Выполнение этих задач осуществляется входящими в состав электросетей воздушными и кабельными линиями электропередачи, различными токопроводами, трансформаторными подстанциями, распределительными устройствами и коммутационными пунктами, электроустановками, генерирующими реактивную мощность, средствами регулирования напряжения и устройствами для поддержания качества электроэнергии.

Среди многочисленных отраслей народного хозяйства энергетика наряду с машиностроением занимает ведущее положение.

Уровень развития энергетики и электрификации в наиболее обобщенном виде отражает достигнутый технико-экономический потенциал любой страны.

Энергетика обеспечивает электроэнергией и теплом промышленные предприятия, сельское хозяйство, транспорт, коммунально-бытовые нужды городов, рабочих и сельских поселков.

Электрификация оказывает определяющее влияние на развитие всех отраслей народного хозяйства, она является стержнем строительства экономики коммунистичёского общества.

Отсюда объективно следует необходимость опережающих темпов развития энергетики и электрификации, непрерывного роста производства электроэнергии и тепла.

Всё это обуславливает актуальность темы дипломной работы "Расчет систем внешнего и внутреннего электроснабжения промышленных предприятий".

Цель работы состоит в детальном описании и расчете системы электроснабжения промышленного предприятия на примере ТОО "Житикара-Пласт".

Для достижения поставленной цели, нами были сформулированы следующие задачи:

) анализ теоретических сведений по электроприемникам;

) расчет электроснабжения предприятия;

) выбор и обоснование выбора электрооборудования.

Объектом работы является система электроснабжения предприятия.

Предметом исследования является электроснабжение ТОО "Житикара-Пласт".

В работе использованы теоретические и эмпирические методы. Теоретические: анализ нормативной, законодательной, научной, технической и справочной литературы по теме исследования.

Эмпирические методы: расчет электроснабжения и отдельного электрооборудования.

1. Электроприёмники

электроприемник заземление трансформатор релейный

Верное разделение приемников электроэнергии на классы по различным признакам, и в частности, по требуемой степени бесперебойного электроснабжения, обуславливающая необходимую степень надёжности питания (необходимый объём резервирования), является одним из основных критериев выбора рациональной схемы электроснабжения. Выделим основные классы, подклассы и кратко охарактеризуем те из них, которые представляют непосредственный интерес в условиях темы исследования.

Электроприёмники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. При нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады [3].

Основными приёмниками электроэнергии предприятия являются силовые общепромышленные установки, электродвигатели производственных станков, электротермические установки, сварочные аппараты и агрегаты, осветительные установки и др.

Электросварочные установки как приёмники делят на установки, работающие на переменном и постоянном токе. Электросварочные агрегаты постоянного тока состоят из двигателя переменного тока и сварочного генератора постоянного тока, при этом сварочная нагрузка распределяется по трём фазам в питающей сети переменного тока равномерно. Коэффициент мощности таких установок при номинальном режиме работы составляет 0,7-0,8; при холостом ходе коэффициент мощности снижается до 0,4 [2].

Сварочные трансформаторы характеризуются частыми перемещениями в питающей сети.

Электрические характеристики участков приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Электрическая характеристика

Наименование электроприемника	Кол-во	, кВт
1	2	3	4	5
Инструментальный участок
1М63Ф10 - Токарный	1	14,5	0,75	0,8
СУ40 - Токарный	1	52,5	0,75	0,8
16К20 - Токарно-винторезный	1	12,1	0,8	0,8
2Н135 - Радиально-сверлильный	1	4	0,75	0,8
WD32 - Координатно-расточной	1	6	0,75	0,8
2А534 - Радиально-сверлильный	1	4,5	0,75	0,8
3Д722 - Шлифовальный	1	17	0,75	0,8
3М131 - Шлифовальный	1	11,6	0,75	0,8
1	2	3	4	5
3К229А - Модельный	1	11,5	0,75	0,8
3К227 - Модельный	1	11,2	0,75	0,8
3Б12 - Круглошлифовальный	1	6,7	0,6	0,8
3Г11 - Заточной	1	10,3	0,75	0,8
6Р12 - Вертикально-фрезерный	1	9,7	0,8	0,85
6Р82Ш - Фрезерный	1	12	0,75	0,85
Освещение	-	2	1	0,8
Итого		185,60,760,8
Литейный участок
Сверлильный	1	5	0,75	0,85
53А80Н - Зубофрезерный	1	19,2	0,75	0,8
ГФ2171 - Копировально-фрезерный	1	12,6	0,8	0,8
Освещение	-	1	1	1
Итого		37,80,80,8
Кузнечно-термический участок
М4138 - Молот	1	55	0,75	0,8
МА4136 - Молот	1	30	0,75	0,8
МБ4134 - Молот	1	22	0,8	0,8
ВЧГ9 - 60 - ТВЧ	1	60	0,8	0,8
Кран мостовой 5тс	1	6,5	0,75	0,85
Освещение	-	5	1	0,8
Итого		178,50,80,8
Котельно-сварочный участок
1523 - Токарно-карусельный	1	58	0,8	0,8
1516 - Токарно-карусельный	1	26	0,8	0,8
1525 - Токарно-карусельный	1	58	0,75	0,8
1А670 - Токарный	1	125	0,75	0,8
2М57 - Вертикально-сверлильный	1	4,5	0,75	0,8
W100 - Расточной	1	15	0,8	0,8
2620ВФ1 - Расточной	1	16	0,75	0,8
2Н636ГФ1 - Расточной	1	38,8	0,8	0,85
2Л53У - Радиально-сверлильный	1	3	0,8	0,85
2Н150 - Сверлильный	1	7,5	0,7	0,85
3М197 - Шлифовальный	1	56	0,75	0,8
6560МФ3 - Фрезерный	1	14,1	0,75	0,8
6560ВФ1 - Фрезерный	1	10,4	0,75	0,8
6738 - Пресс гидравлический	1	14	0,75	0,8
7216 - Строгальный	1	191,6	0,8	0,8
НГ5222 - Пресс ножницы	1	4,8	0,8	0,85
НГ1330 - Пресс ножницы	1	13,7	0,75	0,85
1	2	3	4	5
Н3223 - Пресс ножницы	1	7	0,75	0,85
Кран мостовой 20тс	1	30	0,75	0,85
Кран мостовой 10тс	1	15	0,75
Тележка грузовая 20т	1	20,6	0,75	0,8
Освещение	-	2	1	1
Итого		7310,70,8
Модельный участок
8А531	1	6	0,75	0,8
Строгальный станок универсальный	1	8,3	0,8	0,8
Сверлильный станок	1	4	0,75	0,8
Освещение	-	2	0,9	1
Итого		20,30,80,85
Координатно-расточной участок
2Е440А - Координатно-расточной	1	5,8	0,75	0,8
2421 - Координатно-расточной	2	6	0,75	0,8
2А450 - Координатно-расточной	2	6	0,75	0,8
6Г450 - Копировально-фрезерный	1	10,6	0,75	0,8
6464 - Копировально-фрезерный	1	10,8	0,75	0,8
ГФ2171 - Вертикально-фрезерный	1	9,7	0,75	0,8
Освещение	-	10	1	0,8
Итого		70,9	0,78	0,8
Механический участок
1Н65 - Токарный	1	23,62	0,75	0,85
165 - Токарный	1	23,4	0,75	0,8
С11МВ - Токарный	4	7,5	0,8	0,8
С13 - Токарно-винторезный	3	7,5	0,8	0,8
1М63БФ101 - Токарный	3	14,3	0,75	0,8
1М63Ф10 - Токарный	3	14,5	0,75	0,8
СУ40 - Токарный	4	52,5	0,75	0,8
16К20 - Токарно-винторезный	2	12,1	0,8	0,8
16К25 - Токарно-винторезный	2	12,1	0,75	0,8
1283 - Токарно-револьверный	2	108,6	0,75	0,8
1М756ДФ313 - Токарный с ЧПУ	2	90	0,8	0,8
1М61П - Токарно-винторезный	3	4	0,75	0,8
Заточной	2	6	0,75	0,8
3У144 - Шлифовальный	1	13,3	0,8	0,8
3Б722 - Шлифовальный	2	17	0,8	0,8
3А74 - Шлифовальный	1	15,2	0,75	0,8
3М174 - Шлифовальный	2	21,6	0,8	0,8
3М151 - Шлифовальный	1	14	0,8	0,8
3Б12 - Шлифовальный	1	6,7	0,7	0,8
3Д725 - Шлифовальный	1	44	0,8	0,8
1	2	3	4	5
5А342П - Зубострогальный	2	17	0,75	0,8
5С280П - Зубофрезерный	1	24,6	0,75	0,85
5К32А - Зубофрезерный	3	18,4	0,75	0,8
5М161 - Зубострогальный	1	5,4	0,75	0,8
5140 - Зубодолбёжный	1	7,7	0,75	0,8
5А250П - Зубострогальный	1	5,4	0,75	0,8
7310Д - Долбёжный	1	5,5	0,75	0,8
7Д36 - Долбёжный	1	8,6	0,75	0,8
7Д450 - Долбёжный	1	14	0,75	0,8
7Д37 - Долбёжный	1	11,1	0,8	0,8
2М55 - Сверлильный	2	8,3	0,8	0,8
МС902 - Балансировочный	2	3	0,75	0,8
Кран мостовой 3,2тс	2	58	0,75	0,85
Освещение	-	10	0,8	1
Итого		1356,02	0,7	0,8
Обмоточный участок
2Н135 - Радиально-сверлильный	1	4	0,75	0,8
Намоточный	1	3	0,75	0,8
ТТ-20У2 - Обмоточный	1	0,5	0,75	0,85
Кран мостовой 1тс	1	1,9	0,75	0,85
Освещение	-	2	1	1
Итого		11,40,750,86
Участок штамповки
1А64 - Токарный	1	10,5	0,8	0,85
1Н65 - Токарный	2	23,62	0,75	0,85
165 - Токарный	3	23,4	0,75	0,8
1М65 - Токарный	1	23,4	0,8	0,85
6Р83Г - Фрезерный	1	14,1	0,75	0,85
6Р13 - Фрезерный	1	29,1	0,75	0,85
6Р83 - Фрезерный	1	14	0,75	0,8
6Р82 - Фрезерный	1	10	0,75	0,8
6Т82Ш - Фрезерный	1	10,4	0,75	0,8
ГФ2223С2 - Карусельно-фрезерный	1	14	0,8	0,85
6550 - Фрезерный	2	10,4	0,75	0,8
6Т83Ш - Фрезерный	1	9,6	0,75	0,8
П6328 - Пресс горизонтальный	1	22	0,75	0,8
ПА6362 - Пресс гидравлический	14	0,8	0,85
КВ2123 - Пресс однокривошипный	1	21,5	0,8	0,8
К18002 - Пресс гидравлический	1	20	0,75	0,8
Н3118 - Пресс ножницы	1	7,5	0,75	0,85
Подвесной кран 2т	3	3	0,75	0,85
Освещение	-	1,5	1	1
1	2	3	4	5
Итого		368,84	0,8	0,8
Заточной участок
3В164М - Заточной	1	10,5	0,8	0,8
3В642 - Заточной универсальный	2	12	0,8	0,8
3Д692 - Заточной дисковый	1	12	0,8	0,8
Заточной	1	6	0,75	0,8
Кран подвесной 0,5тс	1	1	0,75	0,85
Освещение	-	5	1	1
Итого		58,5	0,8	0,8
Участок обрубки литья
5К32 - Зубофрезерный	1	36,6	0,75	0,8
Н52222 - Пресс ножницы	1	4,8	0,75	0,85
И2220А - Вальцы	1	10	0,75	0,8
Освещение	-	11	0,9	0,8
Итого		62,40,780,8
Участок пластмасс
3025420671 - Пресс	2	10,4	0,75	0,8
Пресс по вырезки резины	2	12	0,75	0,8
ПГ5432М - Пресс	1	12	0,75	0,8
420901 - Вальцы	1	9,5	0,75	0,8
Дробилка	1	11,2	0,75	0,8
Освещение	-	8	0,9	0,8
Итого		85,5	0,75	0,8
Сушильно-пропиточный участок
Печь	1	14	0,8	0,85
Сушильный шкаф	1	3	0,75	0,8
Кран мостовой 3,2тс	2	58	0,75	0,85
Освещение	-	1,5	1	1
Итого		134,5	0,8	0,87
Участок роликов
С13 - Токарно-винторезный	2	7,5	0,8	0,8
16А20Ф - Токарный с ЧПУ	2	48	0,8	0,85
FWD32 - Фрезерный	1	20	0,75	0,8
FYD32 - Фрезерный	3	21	0,75	0,85
2Г942 - Фрезерно-центровочный	1	36,3	0,75	0,85
872М - Отрезной	4	9,2	0,75	0,8
9М14 - Трубоотрезной	1	12,4	0,75	0,8
83П450 - Пресс для заправки роликов	1	14	0,75	0,8
Н52222 - Вальцы	1	10	0,75	0,8
Кран мостовой 5тс	3	6,5	0,75	0,85
Тележка грузовая 5тс	1	12,4	0,75	0,8
Освещение	-	5	1	1
1	2	3	4	5
Итого		340,4	0,75	0,8
Заготовительный участок
8Г662 - Отрезной	3	23	0,75	0,8
8Г681 - Отрезной	1	23,4	0,75	0,8
Н3118 - Пресс ножницы	1	7,5	0,75	0,85
Заточной	1	6	0,75	0,8
НГ5223 - Пресс ножницы	1	4,8	0,75	0,85
ИВ3428 - Трубогиб	1	4,5	0,75	0,8
3025420671 - Пресс	1	10,4	0,75	0,8
МТР ПКПлЦ - 2,5 - 6 - Плазматрон	1	105	0,8	0,85
Кран мостовой 5тс	3	6,5	0,75	0,85
Освещение	-	5	1	0,8
Итого		255,1	0,75	0,8
Итого по ТОО ЗРДТ "КЭЦ"	-	3896,760,70,8

2. Расчет внешнего электроснабжения ТОО "Житикара-Пласт"

Определение активных, реактивных, полных нагрузок предприятия

Определяем расчетную нагрузку электрооборудования по формулам:

, кВт, (2.1)

, кВАр, (2.2)

, кВА, (2.3)

где - расчетная активная мощность, кВт;

- расчетная реактивная мощность, кВАр;

 - расчетная полная мощность, кВА;

- коэффициент спроса.

Данные для расчета показаны в таблице

Определим расчетную нагрузку токарного станка 1М63Ф10:

 кВт,

 кВАр,

 кВА.

Детальный расчет и общий расчет остальных станков аналогичен. Все данные расчета записываем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Расчетные нагрузки электроприемников

Наименование электроприемника	Кол-во	, кВт, кВт, кВАр, кВА
1	2	3	4	5	6	7	8
Инструментальный участок
1М63Ф10-Токарный	1	14,5	0,75	10,9	0,8	7,96	13,5
СУ40-Токарный	1	52,5	0,75	39,38	0,8	28,75	48,8
16К20-Токарно-винторезный	1	12,1	0,8	9,68	0,8	7,07	12
2Н135-Радиально-сверлильный	1	4	0,75	3	0,8	2,19	3,71
WD32-Координатно-расточной	1	6	0,75	4,5	3,29	5,57
2А534-Радиально-сверлильный	1	4,5	0,75	3,38	0,8	2,47	4,19
3Д722-Шлифовальный	1	17	0,75	12,75	0,8	9,31	15,8
3М131-Шлифовальный	1	11,6	0,75	8,7	0,8	6,35	10,8
6Р82Ш-Фрезерный	1	12	0,75	9	0,85	5,58	10,6
Освещение	-	2	1	0,8	2	1,5	2,5
1	2	3	4	5	6	7	8
Итого				9,3		6,7	11,48
Литейный участок
Сверлильный	1	5	0,75	3,75	0,85	2,33	4,41
53А80Н-Зубофрезерный	1	19,2	0,75	14,4	0,8	10,51	18
ГФ2171-Копировально-фрезерный	1	12,6	0,8	10,08	0,8	7,36	12,5
Освещение	-	1	1	1	1	0	1
Итого				7,3		5,05	8,9
Кузнечно-термический участок
М4138-Молот	1	55	0,75	41,25	0,8	30,11	51,1
МА4136-Молот	1	30	0,75	22,5	0,8	16,43	27,9
МБ4134-Молот	1	22	0,8	17,6	0,8	12,85	21,8
ВЧГ9-60-ТВЧ	1	60	0,8	48	0,8	35,04	59,4
Кран мостовой 5тс	1	6,5	0,75	4,88	0,85	30,03	30,4
Освещение	-	5	1	0,8	5	3,75	6,25
Итого				22,5		21,4	32,8
Котельно-сварочный участок
1516-Токарно-карусельный	1	26	0,8	20,8	0,8	15,18	25,8
1525-Токарно-карусельный	1	58	0,75	43,5	0,8	31,76	53,9
1523-Токарно-карусельный	1	58	0,8	46,4	0,8	33,87	57,5
1А670-Токарный	1	125	0,75	93,75	0,8	68,44	116
2М57-Вертикально-сверлильный	1	4,5	0,75	3,38	0,8	2,47	4,19
W100-Расточной	1	15	0,8	12	0,8	8,76	14,8
2620ВФ1-Расточной	1	16	0,75	12	0,8	8,76	14,8
2Н636ГФ1-Расточной	1	38,8	0,8	31,04	0,85	19,24	36,5
2Л53У-Радиально-сверлильный	1	3	0,8	2,4	0,85	1,49	2,82
2Н150-Сверлильный	1	7,5	0,75	5,63	0,85	3,49	6,62
3М197-Шлифовальный	1	56	0,75	42	0,8	30,66	52
6560МФ3-Фрезерный	1	14,1	0,75	10,58	0,8	7,72	13,1
6560ВФ1-Фрезерный	1	10,4	0,75	7,8	0,8	5,69	9,65
6738-Пресс гидравлический	1	14	0,75	10,5	0,8	7,67	13
7216-Строгальный	1	191	0,8	153,3	0,8	111,9	189
НГ5222-Пресс ножницы	1	4,8	0,8	3,84	0,85	2,38	4,52
НГ1330-Пресс ножницы	1	13,7	0,75	10,28	0,85	6,37	12,1
Н3223-Пресс ножницы	1	7	0,75	5,25	0,85	3,26	6,18
Кран мостовой 20тс	1	30	0,75	22,5	0,85	13,95	26,5
Кран мостовой 10тс	1	15	0,75	11,25	0,85	6,98	13,2
Тележка грузовая 20т	1	20,6	0,75	15,45	0,8	11,28	19,1
Освещение	-	2	1	1	2	0	2
Итого				25,7		18,2	31,5
Модельный участок
1	2	3	4	5	6	7	8
8А531	1	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
Строгальный станок универсал.	1	8,3	0,8	6,64	0,8	4,85	8,22	1	4	0,75	3	0,8	2,19	3,71
Освещение	-	2	0,9	1	1,8	0	1,8
Итого				3,8		2,6	4,8
Координатно-расточной участок
2Е440А-Координатно-расточной	1	5,8	0,75	4,35	0,8	3,18	5,39
2421-Координатно-расточной	2	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
2А450-Координатно-расточной	2	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
6Г450-Копировально-фрезерный	1	10,6	0,75	7,95	0,8	5,8	9,84
6464-Копировально-фрезерный	1	10,8	0,75	8,1	0,8	5,91	10
ГФ2171-Вертикально-фрезерный	1	9,7	0,75	7,28	0,8	5,31	9,01
Освещение	-	10	1	0,8	10	7,5	12,5
Итого				5,4		4,9	8,3
Механический участок
1Н65-Токарный	1	23,6	0,75	17,72	0,85	10,98	20,8
165-Токарный	1	23,4	0,75	17,55	0,8	12,81	21,7
С11МВ-Токарный	4	7,5	0,8	6	0,8	4,38	5,02
С13-Токарно-винторезный	3	7,5	0,8	6	0,8	4,38	5,02
1М63БФ101-Токарный	3	14,3	0,75	10,73	0,8	7,83	13,3
1М63Ф10-Токарный	3	14,5	0,75	10,9	0,8	7,96	13,5
СУ40-Токарный	4	52,5	0,75	39,38	0,8	28,75	48,8
16К25-Токарно-винторезный	2	12,1	0,75	9,08	0,8	6,63	11,2
16К20-Токарно-винторезный	2	12,1	0,8	9,68	0,8	7,07	12
1283-Токарно-револьверный	2	108	0,75	81,45	0,8	59,46	100
1М756ДФ313-Токарный с ЧПУ	2	90	0,8	72	0,8	52,56	89,1
1М61П-Токарно-винторезный	3	4	0,75	3	0,8	2,19	3,71
Заточной	2	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
3У144-Шлифовальный	1	13,3	0,8	10,64	0,8	7,77	13,2
3Б722-Шлифовальный	2	17	0,8	13,6	0,8	9,93	16,8
3А74-Шлифовальный	1	15,2	0,75	11,4	0,8	8,32	14,1
3М174-Шлифовальный	2	21,6	0,8	17,28	0,8	12,61	21,4
3М151-Шлифовальный	1	14	0,8	11,2	0,8	8,18	14,8
3Б12-Шлифовальный	1	6,7	0,7	4,69	0,8	3,42	5,8
3Д725-Шлифовальный	1	44	0,8	35,2	0,8	25,7	43,6
5А342П-Зубострогальный	2	17	0,75	12,75	0,8	9,31	15,7
5С280П-Зубофрезерный	1	24,6	0,75	18,45	0,85	11,44	21,7
5К32А-Зубофрезерный	3	18,4	0,75	13,8	0,8	10,07	17,1
5М161-Зубострогальный	1	5,4	0,75	4,05	0,8	2,96	5,02
1	2	3	4	5	6	7	8
5140-Зубодолбёжный	1	7,7	0,75	5,78	0,8	4,22	7,16
5А250П-Зубострогальный	1	5,4	0,75	4,05	0,8	2,96	5,02
7310Д-Долбёжный	1	5,5	0,75	4,13	0,8	30,01	30,3
7Д36-Долбёжный	1	8,6	0,75	6,45	0,8	4,71	7,99
7Д450-Долбёжный	1	14	0,75	10,5	0,8	7,67	13
7Д37-Долбёжный	1	11,1	0,8	8,88	0,8	6,48	10,9
2М55-Сверлильный	2	8,3	0,8	6,64	0,8	4,85	8,22
МС902-Балансировочный	2	3	0,75	2,25	0,8	1,64	2,78
Кран мостовой 3,2тс	2	58	0,75	43,5	26,97	51,2
Освещение	-	10	0,8	1	8	0	8
Итого				15,7		12	20,1
Обмоточный участок
2Н135-Радиально-сверлильный	1	4	0,75	3	0,8	2,19	3,71
Намоточный	1	3	0,75	2,25	0,8	1,64	2,78
ТТ-20У2 - Обмоточный	1	0,5	0,75	0,375	0,85	0,27	0,46
Кран мостовой 1тс	1	1,9	0,75	1,43	0,85	0,89	1,68
Освещение	-	2	1	1	2	0	2
Итого				1,6		1	2,1
Участок штамповки
1А64-Токарный	1	10,5	0,8	8,4	0,85	5,21	9,88
1Н65-Токарный	2	23,6	0,75	17,72	0,85	10,98	20,8
165-Токарный	3	23,4	0,75	17,55	0,8	12,81	21,7
1М65-Токарный	1	23,4	0,75	17,55	0,85	10,88	20,7
6Р83Г-Фрезерный	1	14,1	0,75	10,58	0,85	6,56	12,5
6Р13-Фрезерный	1	29,1	0,75	21,83	0,85	13,53	25,7
6Р83-Фрезерный	1	14	0,75	10,5	0,8	7,67	13
6Р82-Фрезерный	1	10	0,75	7,5	0,8	5,48	9,29
6Т82Ш-Фрезерный	1	10,4	0,75	7,8	0,8	5,69	9,65
ГФ2223С2-Карусельно-фрезерный	1	14	0,8	11,2	0,85	6,94	13,2
6550 - Фрезерный	2	10,4	0,75	7,8	0,8	5,69	9,65
6Т83Ш-Фрезерный	1	9,6	0,75	7,2	0,8	5,26	8,92
П6328-Пресс горизонтальный	1	22	0,75	16,5	0,8	12,05	20,4
ПА6362-Пресс гидравлический	1	14	0,8	11,2	0,85	6,94	13,2
КВ2123-Пресс однокривошипный	1	21,5	0,8	17,2	0,8	12,56	21,3
К18002-Пресс гидравлический	1	20	0,75	15	0,8	10,95	18,6
Н3118-Пресс ножницы	1	7,5	0,75	5,85	0,85	3,63	6,88
Подвесной кран 2тс	3	3	0,75	2,25	0,85	1,4	2,65
Освещение	-	1,5	1	1	1,5	0	1,5
Итого				11,3		7,6	13,7
Заточной участок
1	2	3	4	5	6	7	8
3В164М-Заточной	1	10,5	0,8	8,4	0,8	6,13	10,4
3В642-Заточной универсальный	2	12	0,8	9,6	0,8	7,01	11,8
3Д692-Заточной дисковый	1	12	0,8	9,6	0,8	7,01	11,8
Заточной	1	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
Кран подвесной 0,5тс	1	1	0,75	0,75	0,85	0,47	0,89
Освещение	-	5	1	1	5	0	5
Итого				5,6		4	7,6
Участок обрубки литья
5К32-Зубофрезерный	1	36,6	0,75	27,45	0,8	20,04	33,9
Н52222-Пресс ножницы	1	4,8	0,75	3,6	0,85	2,23	4,23
И2220А-Вальцы	1	10	0,75	7,5	0,8	5,48	9,29
Освещение	-	11	0,9	0,8	9,9	7,42	12,4
Итого				9,8		8,8	15
Участок пластмасс
3025420671-Пресс	2	10,4	0,75	7,8	0,8	5,69	9,65
Пресс по вырезки резины	2	12	0,75	9	0,8	6,57	11,1
ПГ5432М-Пресс	1	12	0,75	9	0,8	6,57	11,1
420901-Вальцы	1	9,5	0,75	7,13	0,8	5,2	8,82
Дробилка	1	11,2	8,4	0,8	6,13	10,4
Освещение	-	8	0,9	0,8	7,2	5,4	9
Итого				7,02		5,9	10,01
Сушильно-пропиточный участок
Печь	1	14	0,8	11,2	0,85	6,94	13,2
Сушильный шкаф	1	3	0,75	2,25	0,8	1,64	2,78
Кран мостовой 3,2тс	2	58	0,75	43,5	0,85	26,97	51,2
Освещение	-	1,5	1	1	1,5	0	1,5
Итого				14,5		8,9	17,17
Участок роликов
С13-Токарно-винторезный	2	7,5	0,8	6	0,8	4,38	5,02
16А20Ф-Токарный с ЧПУ	2	48	0,8	38,4	0,85	23,81	45,2
FWD32-Фрезерный	1	20	0,75	15	0,8	10,95	18,6
FYD32-Фрезерный	3	21	0,75	15,75	0,85	9,77	18,5
2Г942-Фрезерно-центровочный	1	36,3	0,75	27,23	0,85	16,88	32
872М-Отрезной	4	9,2	0,75	6,9	0,8	5,04	8,54
9М14-Трубоотрезной	1	12,4	0,75	9,3	0,8	6,79	11,5
83П450-Пресс для заправки роликов	1	14	0,75	10,5	0,8	7,67	13
Н52222-Вальцы	1	10	0,75	7,5	0,8	5,48	9,29
Кран мостовой 5тс	3	6,5	0,75	4,88	0,85	30,03	30,4
Тележка грузовая 5т	1	12,4	0,75	9,3	0,8	6,79	11,5
Освещение	-	5	1	1	5	0	5
1	2	3	4	5	6	7	8
Итого				12,6		10,6	17,4
Заготовительный участок
8Г662-Отрезной	3	23	0,75	17,25	0,8	12,59	21,4
8Г681-Отрезной	1	23,4	0,75	17,55	0,8	12,81	21,7
Н3118-Пресс ножницы	1	7,5	0,75	5,85	0,85	3,63	6,88
Заточной	1	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
НГ5223-Пресс ножницы	1	4,8	0,75	3,6	0,85	2,23	4,23
ИВ3428-Трубогиб	1	4,5	0,75	3,38	0,8	2,47	4,19
3025420671-Пресс	1	10,4	0,75	7,8	0,8	5,69	9,65
МТР ПКПлЦ-2,5-6-Плазматрон	1	105	0,9	94,5	0,85	58,59	111
Кран мостовой 5тс	3	6,5	0,75	4,88	0,85	30,03	30,4
Освещение	-	5	1	0,8	5	3,75	6,25
Итого				16,01		13,5	22,1
Итого ТОО ЗРДТ "КЭЦ"				168,1		131,2	223

3. Расчет внутреннего электроснабжения ТОО "Житикара-Пласт"

3.1 Определение расчетной нагрузки ТОО "Житикара-Пласт"

Расчетная нагрузка потребителей 10 кВ.

Определяем нагрузки по формулам (2.1), (2.2).

 кВт,

 кВАр.

Расчетная осветительная нагрузка

Осветительная нагрузка определяется по формуле:

, кВт, (3.1)

 кВт.

Расчетная полная мощность

Полная мощность определяется по формуле:

, кВА, (3.2)

 кВА.

Расчетная нагрузка остальных потребителей 10 кВ и потребителей 0,4 кВ ведется аналогично.

Все расчеты занесены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Расчётная нагрузка потребителей 10 кВ 0,4кВ

Наименование приёмника	, кВт	, кВАр	, кВт
1	2	3	4
ТОО ЗРДТ "КЭЦ"	3507,1	2630,3	366,4
ТОО "Бакас"	4200	2835	893,7
ТОО "Восход"	3121	2106,7	421,8
"Казцентрэлектропровод"	3239,4	2186,6	497,1
база УМТС	825	618,8	309,8
п. Затобольск	7359,2	4967,76	8319,2
ШСУ №7	560	378	212
ТОО "Онур"	5855,2	3952,2	1860,5
ЗАО "Хлебозавод № 3"	2451,1	1654,5	360,5
Итого	3111821329,813241

Определяем полную мощность ПС по формуле:

, кВА, (3.3)

 кВА.

Определяем потери мощности трансформаторов в ТП потребителей:

, кВт, (3.4)

 кВт.

, кВАр, (3.5)

 кВАр.

Расчетная активная мощность ПС с учетом коэффициента разновременности максимумов:

, кВт, (3.6)

где  - коэффициент разновременности максимума, равный 0,95.

 кВт.

Расчетная реактивная мощность:

, кВАр, (3.7)

кВАр.

Среднегодовая активная нагрузка определяется по формуле:

, кВт, (3.8)

, (3.9)

где  - годовое число использования максимума активной мощности, равное 3770 ч.;

- годовой коэффициент сменности по энергетическому использованию активной энергии;

 - годовое число часов работы компенсирующих устройств, равное 8000ч.

, кВт.

Естественный коэффициент мощности за год:

, (3.10)

где  - годовое число часов использования максимума реактивной мощности, равное 4840.

,

при , .

Необходимая мощность некомпенсирующих устройств:

, кВАр.(3.11)

 кВАр.

Не скомпенсированная реактивная мощность:

, кВАр. (3.12)

 кВАр.

Расчетная нагрузка с учетом компенсацией реактивной мощности:

, кВА. (3.13)

 кВА.

 кВт,

 кВт.

Расчетная полная мощность со стороны ВН трансформаторов ПС:

, кВА.(3.14)

 кВА.

3.2 Проектирование системы внешнего электроснабжения

В систему внешнего электроснабжения входят схема электроснабжения и источники питания предприятия. Основными условиями проектирования рациональной системы внешнего электроснабжения являются надежность, экономичность и качество электроэнергии в сети.

Экономичность определяется приведенными затратами на систему электроснабжения. Надежность зависит от категории потребителей электроэнергии и особенностей технологического процесса, неправильная оценка которых может привести как к снижению надежности системы электроснабжения, так и к неоправданным затратам на излишнее резервирование [4].

Электроснабжение ТОО осуществляется от ЦРП по двум воздушным линиям напряжением 110 кВ и понижается до 35 кВ и до 10 кВ.

На ПС устанавливаются два трансформатора, т.к. имеются потребители I категории.

3.3 Выбор силовых трансформаторов

Выбор силовых трансформаторов производится с учётом того, что нормальным режимом работы трансформатора, при котором увеличивается срок действия его работы, считается режим, при котором трансформатор загружен на 65-70% от его номинальной мощности. Поэтому мощность силового трансформатора определяется из выражения:

 (3.15)

где n - число трансформаторов.

Отсюда:

, МВА

Согласно этому по каталогу выбираем трансформатор 2×ТД-10000/35 [4.].

Основные параметры трансформатора представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Технические данные трансформаторов Т1, Т2

Тип	Номинальная мощность, МВА	кВ	кВ	%	кВт	кВт	%
ТД-10000/35	10000	38,5	6,3	0,8	12	65	7,5

Масса оборудования =20 т, занимаемая площадь: длинна 4,2, ширина 2,95, высота 3,76.

3.4 Расчет токов в нормальном, аварийном и послеаварийном режимах работы

Данная подстанция имеет два источника питания напряжением 35 кВ и тридцать восемь фидерных линий потребителей напряжением 10 кВ.

Выбор оборудования производится по условиям работы в наиболее тяжёлом режиме работы - послеаварийном [5].

Ток, протекающий через оборудование подстанции при нормальном режиме работы, определяется по формуле:

, А (3.16)

где  - ток в нормальном режиме, кА;

 - номинальное напряжение, кВ.

Для одиночных, радиальных линий ток в нормальном режиме равен току в послеаварийном режиме:

, А, (3.17)

где  - максимальный ток послеаварийного режима, А.

, А

Определения токов для остальных воздушных линий в нормальном и послеаварийном режимах производится аналогично выше приведенному расчету.

Здесь ток в послеаварийном режиме будет определяться из условия отключения одного из трансформаторов или повреждения одной из линий питания секции сборных шин, при условии работы другого трансформатора или другой линии в работе. Учитывая, что все потребители остаются в работе. Ток в такой линии будет равен сумме токов двух линий в нормальном режиме работе.

Все данные расчета токов сведены в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Токи в проводниках

Название линии	, кВА	, А	, А
1	2	3	4
ТОО ЗРДТ "КЭЦ"	223	21,4	42,8
ТОО "Бакас"	382	36,7	73,4
ТОО "Восход"	445	42,7	85,4
"Казцентрэлектропровод"	293	28,14	56,28
база УМТС	169	16,22	32,4
П. Затобольск	1300	125	250
ШСУ №7	80	7,7	15,4
ТОО "Онур"	693	66,65	133,12
ЗАО "Хлебозавод № 3"	101	9,66	19,32

3.5 Расчет токов короткого замыкания со стороны высокого, среднего и низкого напряжения

Самой главной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение КЗ в сети или в элементах электрооборудования в следствии повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а так же для быстрого восстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

При возникновении КЗ имеет место увеличение токов в фазах системы электроснабжения или электроустановок по сравнению с их значением в нормальном режиме работы. В свою очередь, это вызывает снижение напряжений в системе, которое особенно велико вблизи места КЗ.

Для расчета токов КЗ составляют расчетную схему системы электроснабжения и на ее основе схему замещения. Расчетная схема представляет собой упрощенную схему, на которой указывают все элементы системы и их параметры, влияющие на ток КЗ. Схема замещения представляет собой электрическую схему, соответствующую расчетной схеме, в которой все магнитные связи заменены электрическими и все элементы системы электроснабжения представлены сопротивлениями.

Для упрощения все короткие замыкания принимаем за металлические. Расчеты проводим для трехфазного короткого замыкания на землю по схеме изображенной на рисунке 3.1. Расчет будем вести в относительных единицах, за базисную мощность принимаем:

базисная мощность  = 1000 МВА.

сопротивление ВЛ  = 0,4 Ом/км;

За базисные напряжения принимаем:

 кВ,  кВ,  кВ.

Составим схему замещения.

Рисунок 3.1 - Схема замещения

Находим базисные токи:

, кА, (3.18)

где  - базисный ток;

 - базисное напряжение;

 - базисная мощность.

 кА,

 кА.

Вычисляем параметры элементов схемы при базисных условиях.

Для системы .

Для линии электропередач:

, о.е., (3.19)

где  - сопротивление высоковольтной линий;

 - удельное сопротивление высоковольтной линий, Ом/км;

 - длинна линий, км.

 о.е.,

Для трансформатора:

, о.е., (3.20)

 о.е.,

, о.е., (3.21)

 о.е.,

, о.е., (3.21)

 о.е.,

 о.е., (3.22)

 о.е.

Ток К.З. в точке К1:

, кА, (3.23)

Ток К.З. в точке К2:

, кА, (3.24)

 кА.

Ударные токи.

Точка №1:

, кА, (3.25)

где  - ударный коэффициент.

 определяем по таблице 3.8 [2]. КУ=1,8

 кА.

Точка №2:

 кА.

Наибольшее действующее значение тока:

, кА. (3.26)

Точка №1:

 кА.

Точка №2:

 кА.

Определяем апериодическую составляющую тока К.З.:

, (3.27)

где  - коэффициент затухания апериодического тока.

,

где  - собственное время выключателя, с.

Для современных выключателей оно не превышает 0,2 с.

 [3],

 с,

 по таблице 3.8 [2]

.

Точка №1:

 кА.

Точка №2:

 кА.

Определяем периодическую составляющую тока К.З.

Точка № 1:

 кА, ток неизменный во времени. [2] (3.28)

Точка №2:

 кА.

 

.6 Расчёт токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ

Активное сопротивление линий, индуктивное сопротивление трансформаторов тока, катушек автоматов, контакторов, контактные сопротивления разъединителей, контакторов и автоматов оказывает значительное влияние на ток короткого замыкания. Если не учитывать все эти факторы, как это делается при расчёте токов короткого замыкания в сетях напряжением выше 1кВ, то это может привести к большой ошибки, что повлечёт за собой неправильный выбор сечения проводов, кабелей и электрической аппаратуры.

Активное сопротивление цепи оказывает большое влияние на апериодическую составляющую тока короткого замыкания, которая затухает очень быстро.

Для кабеля от фидеров 35(25) до трансформатора:

, о.е., (3.29)

 о.е.,

 о.е. (3.30)

Для трансформатора:

о.е., (3.31)

 о.е.

Полное сопротивление трансформатора от фидера 35(25) до ТР:

 о.е., (3.32)

 о.е. (3.33)

Полное сопротивление цепи до точки К.З.

 о.е. (3.34)

Начальное значение периодической составляющей тока К.З. за трансформатором ВНС в точке К3:

кА (3.35)

Ударный ток:

 кА, (3.36)

где - ударный коэффициент.

Наибольшее действующее значение тока:

 кА. (3.37)

От трансформатора ток проходит по алюминиевым шинам типа ШМА 59-1(2×100×8), длина 8 м через автоматический выключатель с двумя разъединителями. На всех участках шин фазы расположены в одной плоскости и между фазами 250 мм.

Сопротивления шин:

 о.е.,

 о.е.

Сопротивления кабеля:

, о.е., (3.38)

 о.е.,

 о.е..

Сопротивления катушек автоматов (4шт):

 о.е.,

 о.е.

Переходное сопротивление контактов автоматов (4шт) и контактора (1шт):

 о.е.

Переходное сопротивление контактов разъединителей (6шт):

 о.е.

Сопротивления трансформатора тока:

 о.е.,

 о.е.

Определяем сопротивления шин в РП: тип ШМА 59-1 (2×100×8) длина 6м.

Сопротивления шин:

 о.е.,

 о.е.

Сопротивления кабеля:

 о.е.,

 о.е.

Определяем суммарные сопротивления цепи К.З.:

 о.е.,

 о.е.,

 о.е.,

 о.е.,

 о.е.,

 о.е.

Ток короткого замыкания у двигателя в точке К4:

 кА. (3.39)

Определим ударный ток К.З. от системы, при  находим , тогда:

,

 кА, (3.40)

 кА. (3.41)

Результаты расчётов сведём в таблицу 6.1.

Таблица 6.1

Результаты расчета параметров для точек К.З.

Номер точки К.З.	, кА, кА, кА, кА,кА
1	27,7	70,3	42	8	27,7
2	21,3	54	32,16	5	21,3
3	15,4	39,16	23,25	-	-
4	8,2	15	12,4	-	-

4. Выбор оборудования ТОО "Житикара-Пласт"

4.1 Выбор электрических аппаратов на стороне высокого и низкого напряжения

Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трех основных режимах: в длительном режиме, в режиме перегрузки (с повышенной нагрузкой, которая для некоторых аппаратов достигает значения до 1,4 номинальной) и в режиме короткого замыкания.

В длительном режиме надежная работа аппаратов обеспечивается правильным выбором их по номинальному напряжению и номинальному току.

В режиме перегрузки надежная работа аппаратов обеспечивается ограничением величины и длительности повышения напряжения или тока в таких пределах, при которых еще гарантируется нормальная работа электрических установок за счет запаса прочности [11].

В режиме короткого замыкания надежная работа аппаратов обеспечивается соответствием выбранных параметров устройств по условиям электродинамической и термической стойкости.

Ток, протекающий через оборудование подстанции при нормальном режиме работы, определяется по формуле:

, А, (4.1)

где - мощность подстанции, кВА;

 - напряжение на высокой или низкой стороне, кВ.

Ток, протекающий через оборудование подстанции при послеаварийном режиме работы, определяется по формуле:

, А, (4.2)

где  - ток при нормальном режиме работы, А.

4.1.1 Выбор высоковольтных выключателей

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная нагрузка. Наиболее тяжелой операцией является отключение короткого замыкания и включение на существующее короткое замыкание. [12]

К выключателям предъявляются следующие требования:

надежное отключение любых токов;

быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;

быстрое включение выключателя сразу же после отключения (АПВ - автоматическое повторное включение);

легкость ревизии и осмотра контактов;

взрыво- и пожаробезопасность;

удобство транспортировки и эксплуатации [6].

При выборе выключателей необходимо учитывать 12 различных параметров, но, так как заводами - изготовителями гарантируется определённая зависимость параметров, то допустимо производить выбор выключателей по важнейшим параметрам:

. По напряжению установки.

 (4.3)

. По длительному току  - наибольший длительный ток, который аппарат способен проводить длительное время при номинальном напряжении, номинальной частоте и номинальной температуре воздуха, при этом температура аппарата не должна превышать допустимых значений [4].

, (4.4)

. По отключающей способности:

, (4.5)

где  - номинальный ток отключения по каталогу.

. На электродинамическую стойкость:

а) по действующему значению

 (4.6)

где  - начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания (в нашем случае ),кА;

 - действующее значение предельного сквозного тока короткого замыкания (по каталогу),кА.

б) по амплитудному значению

, (4.7)

где  - ударный ток короткого замыкания в цепи, кА;

 - амплитудное значение предельного сквозного тока короткого замыкания, кА.

Ударный ток определяется из выражения:

, (4.8)

где - ударный коэффициент, равный 1,6;

 - ток короткого замыкания, А.

. По термической стойкости.

, (4.9)

где  - тепловой импульс по расчёту; ;

 - предельный ток термической стойкости (по каталогу), кА;

 - длительность протекания тока термической стойкости (по каталогу), с.

Тепловой импульс определяем по выражению:

, (4.10)

где  - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, принимаем  с;

 - время отключения, с.

Согласно ПУЭ [1], время отключения складывается из времени действия основной релейной защиты данной цепи  и полного времени отключения выключателя :

, (4.11)

где  - время срабатывания релейной защиты, =0,1с;

 - полное время отключения выключателя, с.

Таблица 4.1

Технические характеристики выключателя

Условия выбора	Выключатель ВН С-35-2000-50БУ1 (привод ШПЭ-38)		Выключатель НН ВМПЭ-10-1000-31,5У3 (привод ШПЭ-38)
	Расчётные данные	Каталожные данные	Каталожные данные	Каталожные данные

4.1.2 Выбор разъединителей

Разъединитель − это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, и который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами выведенными в ремонт.

Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному короткому замыканию и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

Однако для упрощения схем электроустановок допускается использовать разъединители для производства следующих операций:

отключение и включение нейтралей трансформаторов и заземляющих дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю;

отключения и включения зарядного тока шин и оборудования всех напряжений (кроме батарей конденсаторов);

отключения и включения нагрузочного тока до 15 А трехполюсными разъединителями наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже;

разъединителями и отделителями разрешается отключать и включать незначительный намагничивающий ток силовых трансформаторов и зарядный ток воздушных и кабельных линий.

Выбор разъединителей производится по параметрам, указанных по формулам:

по напряжению установки (4.3).

по длительному току (4.4).

на электродинамическую стойкость:

по амплитудному значению (4.7).

ударный ток определяется из выражения (4.8).

по термической стойкости (4.9).

тепловой импульс определяем по выражению (4.10).

Выбор разъединителя представлен в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Технические характеристики разъединителя

Условия выбора	Разъединитель ВН. РЛНД-35/600		Разъединитель НН. РНД-35/1000 У1
	Расчётные данные	Каталожные данные	Каталожные данные	Каталожные данные

 

4.1.3 Выбор отделителей

Отделитель предназначен для отключения токов намагничивания трансформаторов. Отделитель отключается автоматически под действием пружин при срабатывании блокирующего реле или отключающего электромагнита.

Выбор отделителей производится аналогично выбору разъединителей.

Выбираем отделитель ОД-35/630 У1. Данные отделителя записываем в таблицу 4.3.

Таблица 4.3

Технические данные отделителя

Условия выбора	ОтделительОД-35/630 У1
	Расчётные данные	Каталожные данные

4.2 Выбор короткозамыкателей

Короткозамыкатели предназначены для создания искусственного короткого замыкания при повреждениях в силовых трансформаторов. Защита, реагируя на замыкание, отключает отделитель, установленный на питающих концах линии.

Выбор короткозамыкателей производится аналогично выбору отделителей [4]. При этом короткозамыкатели не проверяются по току нагрузки.

Выбираем короткозамыкатель КЭ-110 (привод ППК). Данные короткозамыкателя записываем в таблицу 4.4.

Таблица 4.4

Технические характеристики короткозамыкателя

Условия выбора	Короткозамыкатель КРН-35 У1
	Расчётные данные	Каталожные данные

5. Выбор шин, токопроводов и кабелей

5.1 Выбор токопровода для открытого распределительного устройства

Шины предназначены для жёсткого соединения электрических аппаратов на подстанции. Главная их задача - пропускать через себя электрический номинальный ток и аварийные различные токи без разрушения.

В РУ 35 кВ применяем токопроводы выполненные проводами марки АС до трансформаторов Т1(Т2).

Выбираем провод АС-300

Таблица 5.1

Основные параметры провода марки АС 300

Марка провода	Диаметр, мм	Масса 1 км провода, кг	Допустимый ток, А (вне помещения)
АС-300	300	128	690

Выбранное сечение провода проверяем по следующим параметрам:

а) по длительному допустимому току:

А<690А

б) по термическому действию тока К.З.:

, (5.1)

где  - минимальное сечение проводника, отвечающее требованию

его термической стойкости при К.З., ;

- коэффициент по каталогу, для алюминиевых шин С=91, ;

 - сечение выбранного провода, ;

- тепловой импульс, .

,

 < 800

в) по электродинамическому действию тока К.З. (проверка на схлестывание).

Определяем усилие от длительного протекания тока К.З.:

, Н/м, (5.2)

где D - расстояние между фазами (для 35 кВ равно 1,5м), м.

 Н/м.

Определяем силу тяжести одного метра провода по формуле:

, Н/м, (5.3)

где  - масса одного метра токопровода, =3,68 кг/м (для АС -300).

 Н/м.

Стрела провеса h=2 м.

Определяем отношение:

, (5.4)

Задаваясь стрелой провеса h, определяют отношение:

, (5.5)

где  - эквивалентное по импульсу время действия быстро действующей защиты, с,

 - стрела провеса, =1,5 м (для ОРУ), [2].

Максимальная стрела провеса h зависит от пролёта, натяжения проводов, минимального допустимого расстояния до земли, условий монтажа и других факторов.

Для цепей генераторов и трансформаторов:

, (5.6)

где  - действительная выдержка времени защиты от токов К.З., с, =0,1 с

По диаграмме в зависимости от  и  определяем отклонение провода.

Отклонение провода b=0,63м

Найденное значение сравнивается с максимально допустимым, которое определяется из формулы:

, (5.7)

где  - диаметр токопровода, d=0,058 м (для провода АС - 300), [4];

 - наименьшее допустимое расстояние в свету между соседними фазами в момент их наибольшего сближения, м, м.

Проверяем условие:

г) проверка по условиям коронирования.

Определяем максимальное значение начальной критической напряжённости электрического поля:

, кВ/см, (5.8)

где  - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода, для многопроволочных проводов m=0,82);

 - радиус провода, см.

 кВ А/см.

Напряжённость электрического поля около поверхности нерасщепленного провода определяется по выражению:

, кВ/см, (5.9)

где  - линейное напряжение, кВ;

 - среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см.

При горизонтальном расположении фаз:

, см, (5.10)

 см,

 кВ/см.

Провода не будут коронировать, если наибольшая напряжённость поля у поверхности любого провода не более 0,9. Таким образом, условие для проверки провода на корону:

Провод данной марки проходит по всем параметрам.

5.2 Выбор шин для закрытого распределительного устройства

В ЗРУ 6 -10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жёсткими шинами.

По источнику [2] выбираем шины прямоугольного сечения, алюминиевые, однополосные, сечением . Допустимый ток А.

Выбранные шины проверяются по следующим параметрам:

а) по длительному допустимому току:

,

;

б) по термической стойкости при К.З. по формуле (8.2):

 ,

 < 480 .

в) по электродинамической стойкости.

Жёсткие шины, укреплённые на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под воздействием электродинамических сил. В такой системе возникают колебания. Электродинамические силы, возникающие при К.З., имеют составляющие, которые изменяются с частотой 50 и 100 Гц. Если собственные частоты колебательной системы шины - изоляторы совпадут с этими значениями, то нагрузки на шины и изоляторы возрастут, что может привести к их разрушению. Поэтому производим определение частоты собственных колебаний для алюминиевых шин по формуле:

, (5.11)

где  - длина пролёта между изоляторами, м;

 - момент инерции поперечного сечения шины относительно оси перпендикулярной направлению изгибающей силы, ;

 - поперечное сечение шины, .

Изменяя длину пролета, добиваются того, чтобы механический резонанс был исключён, т.е.  Гц.

Определим длину пролёта l исходя из условия, что частота собственных колебаний будет больше 200 Гц:

, (5.12)

а) если шины расположены на "ребро":

 , (5.13)

 .

Отсюда м.

б) При расположении шин "плашмя":

, (5.14)

 .

Отсюда  м.

Поэтому принимаем вариант расположения шин "плашмя", пролёт между изоляторами l=1,16 м, а расстояние между фазами принимаем a=0,5 м.

 Гц,

,3 Гц > 200 Гц.

Условие выполняется.

Данные шины проходят по всем параметрам.

Находим момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия:

 , (5.15)

Напряжение в материале шины при воздействии изгибающего момента:

 МПа, (5.16)

Шины механически прочны, если:

,

где  - допустимое механическое напряжение в материале шин.

Для шин АДО из алюминия допустимое механическое напряжение .

,15 МПа < 40 МПа, условие выполняется.

5.3 Выбор кабелей для линий потребителей

Потребители 10 кВ получают питание по кабельным линиям, которые сначала прокладываются в кабельных туннелях в распределительном устройстве, а затем в траншеях в земле.

В зависимости от места прокладки, свойств среды, механических усилий, воздействующих на кабель, рекомендуются различные марки кабелей.

Выбираем кабель марки СБ.

Сечение кабелей выбирается по следующим параметрам:

а) по напряжению установки:

;

б) по допустимому току:

,

где  - длительно допустимый ток с учётом на число рядом положенных в земле кабелей  и на температуру окружающей среды :

 (8.17)

где =1 - коэффициент, учитывающий число рядом положенных в земле кабелей [2];

=1 - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (для наших климатических условий) [2].

в) по термической стойкости проверяем по формуле (8.2).

Произведём выбор кабеля для линий к потребителям по вышеприведённым параметрам.

Выбираем трёхжильный кабель сечением , с номинальным допустимым током =220 А.

кВ=10 кВ;

 А,

,7 А < 300 А;

Все высоковольтные бронированные кабели проложены к потребителю в воздухе.

Кабель данного сечения проходит по всем параметрам.

Выбранные фидерные кабели приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Технические характеристики кабелей

Наименование потребителя	, А, АМарка
ТОО ЗРДТ "КЭЦ"	42,8	70	220	АСБ
ТОО "Бакас"	73,4	70	170	СБ
ТОО "Восход"	85,4	70	170	СБ
"Казцентрэлектропровод"	56,28	70	170	СБ
база УМТС	32,4	70	220	СБ в земле
п. Затобольск	250	-	-	-
ШСУ №7	15,4	70	170	СБ
ТОО "Онур"	133,12	70	170	СБ
ЗАО "Хлебозавод № 3"	19,32	70	110	СБ

6. Выбор изоляторов

6.1 Выбор опорных изоляторов

Жёсткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:

а) по номинальному напряжению:

;

б) по допускаемой нагрузке:

,

где - сила действующая на изолятор, Н;

- допустимая нагрузка на головку изолятора, Н.

,

где - разрушающая нагрузка на изгиб (по каталогу), Н.

При вертикальном или горизонтальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила определяется из выражения:

, (6.1)

где  - поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена на "ребро"

; , (6.2)

где - высота изолятора, мм.

Произведём выбор изоляторов по выше перечисленным параметрам.

Принимаем изолятор типа ОА-6ов.

а) 10 кВ = 10 кВ;

б)  Н,

 Н,

Н < 2250 Н.

Коэффициент в данном случае равен =1, так как шины расположены плашмя.

Выбранный изолятор удовлетворяет всем параметрам.

6.2 Выбор проходных изоляторов

Проходные изоляторы выбираются последующим параметрам:

а) по номинальному напряжению:

;

б) по номинальному току:

;

в) по допускаемой нагрузке;

.

Для проходных изоляторов расчётная сила определяется из выражения:

, Н. (6.3)

Осуществим выбор проходных изоляторов.

Принимаем изолятор типа ПВ-6/1000.

а) 10 кВ = 10 кВ;

б) 962 А = 1000 А;

в)  Н,

 Н,

Н < 750 Н.

Предложенный изолятор проходит по все параметрам.

7. Выбор трансформаторов тока и напряжения

7.1 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока предназначены для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерительных приборов и защиты от первичных цепей электрооборудования. От точности информаций поступающей от трансформатора тока к измерительным приборам зависит надёжная и правильная работа релейной защиты.

Трансформаторы выбираются по следующим параметрам:

а) по напряжению установки:

;

б) по току:

,

;

в) по электродинамической стойкости:

, (7.1)

где - ударный ток К.З. по расчету, А;

- кратность электродинамической стойкости (по каталогу);

 - номинальный первичный ток трансформатора тока, А.

г) по термической стойкости:

, (7.2)

где  - кратность термической стойкости (по каталогу).

д) по вторичной нагрузке:

.

Индуктивное сопротивление токовых цепей не велико, поэтому . Вторичная нагрузка определяется из выражения:

, Ом,

где  - сопротивление приборов, Ом;

- сопротивление соединительных проводов, Ом;

- сопротивление контактов, Ом.

Сопротивление приборов определяется по выражению:

, Ом, (7.3)

где - мощность, потребляемая приборами, ВА;

- вторичный номинальный ток прибора, =5 А.

Сопротивление контактов принимается равным 0,1 Ом. Сопротивление соединительных проводов зависит от их длинны и сечения. Чтобы выбранный трансформатор работал в выбранном классе точности, необходимо соблюдать условие:

. (7.4)

Откуда

. (7.5)

Далее определяем сечение соединительных проводов:

, , (7.6)

где - расчётная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока.

.1.1 Произведём выбор трансформаторов тока на сторону высокого напряжения рассчитываемой подстанции

Принимаем трансформатор типа ТФНУ-35, =1,2 Ом, класс точности 0,5

а) ;

в)  кА,

;

г)  ,

;

д) для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке составляем таблицу 7.1.

Таблица 7.1

Вторичная нагрузка трансформатора тока ВН

Приборы	Тип	Нагрузка, ВА, фазы
		А	В	С
Амперметр (выключатель)	Э-335	0,5	0,5	0,5
Амперметр (линия 35кВ)	Э-335	0,5	0,5	0,5
Счётчик активной энергии	И-680	2,5	-	2,5
Счётчик реактивной энергии	И-676	2,5	-	2,5
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Итого:		6,5	1	6,5

 Ом,

 Ом,

 .

Принимаем кабель АКВРГ сечением 2,5 .

Трансформатор тока проходит по всем параметрам.

.1.2 Выбираем трансформаторы тока на низкую сторону рассчитываемой подстанции

Принимаем трансформатор тока типа ТПОЛ-10 с номинальным током первичной обмотки 1000 А и классом точности 0,5, для цепи трансформатора и секционного выключателя:

а);

б); ;

в) кА,

;

г),

;

д) для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке составляем таблицу 7.2.

Таблица 7.2

Вторичная нагрузка трансформатора тока НН

Приборы	Тип	Нагрузка, ВА, фазы
		А	В	С
Амперметр (общий)	Э-335	0,5	0,5	0,5
Амперметр (секционный)	Э-335	0,5	0,5	0,5
Счётчик активной энергии	И-680	2,5	-	2,5
Счётчик реактивно энергии	И-676	2,5	-	2,5
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Варметр	Д335	0,5	-	0,5
Итого:		7	1	7

 Ом,

 Ом,

.

Принимаем кабель АКВРГ сечением 3 .

Трансформатор тока проходит по всем параметрам.

.1.3 Выбираем трансформатор тока для линий к потребителям по фидерам

Принимаем трансформатор тока типа ТВЛ-6 с номинальным током первичной обмотки 400 А и классом точности 0,5 и сводим в таблицу 7.3.

а) ;

б);

в)  кА,

;

г)  ,

.

Таблица 7.3

Трансформаторы тока по потребителям

Наименование потребителя	Номинальные данные		Кратность устойчивости
	U,кВ	I,А	kT	kЭД
ТОО ЗРДТ "КЭЦ"	6	100	40-75	45-225
ТОО "Бакас"	6	100	40-75	45-225
ТОО "Восход"	6	200	40-75	45-225
"Казцентрэлектропровод"	6	100	40-75	45-225
база УМТС	6	100	40-75	45-225
П. Затобольск	6	300	40-75	45-225
ШСУ №7	6	100	40-75	45-225
ТОО "Онур"	6	100	40-75	45-225
ЗАО "Хлебозавод № 3"	6	100	40-75	45-225

Для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке составляем таблицу 7.4.

Таблица 7.4

Вторичная нагрузка трансформатора тока

Приборы	Тип	Нагрузка, ВА, фазы
		А	В	С
Амперметр	Э-335	0,5	0,5	0,5
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Счётчик активной энергии	И-680	2,5	-	2,5
Счётчик реактивной энергии	И-676	2,5	-	2,5
Итого:	-	6	0,5	6

 Ом,

 Ом,

.

Принимаем кабель АКВРГ сечением 2,5 .

Трансформатор тока проходит по всем параметрам.

7.2 Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения предназначены для понижения высокого напряжения до стандартной величины и для отделения цепей измерительных приборов и релейной защиты от цепей высокого напряжения. Для безопасности обслуживания один из выводов вторичной обмотки заземляют.

Для питания защит трансформаторы напряжения могут устанавливаться на шинах электростанций или подстанций и питать защиты всех присоединений или устанавливаться на каждом присоединений и питать защиту только этого присоединения.

Для питания цепей релейной защиты используются междуфазные напряжения и фазные - относительно земли, а также симметричные составляющие этих напряжений.

Трансформаторы напряжения выбираются по следующим параметрам:

а) по напряжению установки:

;

б) по вторичной нагрузке:

,

где  - номинальная мощность в выбранном классе точности, ВА;

 - нагрузка всех измерительных приборов, присоединённых к трансформатору напряжения.

, ВА. (7.7)

.2.1 Выбираем трансформатор напряжения на стороне ВН рассчитываемой подстанции

Принимаем 3 однофазных трансформатора типа НОМ-35, класс точности

,5,  =3×150=450 ВА.

а) 35 кВ=35 кВ;

б) подсчёт нагрузки основной обмотки сведён в таблицу 7.5.

 ВА,

,4 ВА < 450 ВА.

.2.2 Выбираем трансформатор напряжения на стороне НН рассчитываемой подстанции

Принимаем 3 однофазных трансформатора типа НОМ-6, класс точности 3,

 =3×400=1200 ВА.

а) 6 кВ=6 кВ;

б) Подсчёт нагрузки основной обмотки сведён в таблицу 7.6.

 ВА.

,4 ВА < 1200 ВА.

Таблица 7.5

Нагрузка основной обмотки трансформатора напряжения ВН

Приборы	Тип	, ВАP, ВтQ, ВА
Вольтметр	Э-335	2	1	2	4	-
Счетчик активной энергии	И-680	2, Вт	2	1	4	9,7
Счётчик реактивной энергии	И-676	3, Вт	2	1	6	14,5
Ваттметр	Д-335	1,5	2	2	6	-
Варметр	Д-335	1,5	2	1	3	-
Итого:	-	-	-	-	23	24,2

Таблица 7.6

Нагрузка основной обмотки трансформатора напряжения НН

ПриборыТип, ВАP, ВтQ, ВА
Вольтметр	Э-335	2	1	2	4	-
Счетчик активной энергии	И-680	2, Вт	2	26	106	252,2
Счётчик реактивной энергии	И-676	3, Вт	2	26	156	377
Итого:	-	-	-	-	264	629,2

Выбранные трансформаторы будут работать в данном классе точности.

7.3 Выбор разрядников

Разрядники являются основным средством защиты оборудования распределительных устройств от электромагнитных волн перенапряжения, приходящих по линиям электропередачи.

Разрядники выбираются по номинальному напряжению. Выбираем вентильный разрядник РВП - 6.

Для стороны высокого напряжения принимаем вентильные разрядники типа РВС-35У1.

Для стороны низкого напряжения принимаем вентильные разрядники типа РВП-10У1.

Технические данные разрядников представлены в таблице 7.7.

Таблица 7.7

Технические данные разрядников

Тип	, кВ, кВ, при частоте 50 Гц, кВИмпульсное пробивное напряжение
			Не менее	Не более	Не более, кВ	, мк.сек
РВС-35У1	35	40,5	78	98	125	1,5
РВП-10У1	10	12,7	26	30,5	50	1,5 - 20

7.4 Выбор комплектного распределительного устройства

Комплектное распределительное устройство (КРУ) - это распределительное устройство, состоящее из шкафов с встроенными в них аппаратами, измерительными и защитными приборами и вспомогательными устройствами. Применение КРУ позволяет значительно повысить скорость монтажа. Для КРУ 6-10кВ применяются выключатели обычной конструкции, а вместо разъединителей - втычные контакты.

Шинный ввод питания, а также секционирование сборных шин будет осуществляться в двух смежных ячейках, параметры которых представлены в таблице 7.8.

Таблица 7.8

Параметры КРУ

Номинальное напряжение, кВ	Номинальный ток, А	Номинальный ток сборных шин, А	Номинальный ток отключения, кА	Предельный сквозной ток, кА	Тип выключателя	Тип привода
10	1600	1600	31,5	ВМПЭ-10	Встроенный электромагнитный

Отвод питания к потребителям по фидерам будет осуществляться в ячейке с параметрами, приведёнными в таблице 7.9.

Таблица 7.9

Параметры КРУ

Номинальное напряжение, кВ	Номинальный ток, А	Номинальный ток сборных шин, А	Номинальный ток отключения, кА	Предельный сквозной ток, кА	Тип выключателя	Тип привода
10	630	1600	31,5	81	ВМПЭ-10-630-31,5У3	Встроенный электромагнитный

Общее число шкафов в ЗРУ составляет 38 штук, включая 2 шкафа с резервом и 2 шкафа с трансформаторами напряжения, по одному на каждую секцию шин.

Проверка выключателей типа ВМПЭ-10 на потребителей производится по тем же параметрам что и выключатели ВН и НН по потребителю с наибольшим максимальным током и сведена в таблицу 7.10.

Таблица 7.10

Проверка выключателей ВМПЭ-10-630-31,5У3

Условия выбора	Выключатель ВН С-35-2000-50БУ1 (привод ШПЭ-38)
	Расчётные данные	Каталожные данные

8. Компоновка электрооборудования предприятия

8.1 Компоновка открытого распределительного устройства

В ОРУ 35кВ входят следующие электрические аппараты:

2 силовых трансформатора ТД-10000/35,

3 выключателя С-35-2000-50БУ1,

8 разъединителей РЛНД-35/600,

2 отделителя ОД-35/630 У1,

2 короткозамыкателя КЭ-110.

Перечисленные электрические аппараты соединяются гибкими токопроводами марки АС - 300, которые крепятся на порталах при помощи подвесных изоляторов.

Расстояние между токоведущими частями элементов подстанции должно выбираться в соответствии с требованиями ПУЭ.

Все аппараты ОРУ располагаются на не высоких металлических основаниях. По территории ОРУ предусматривается проезд для возможности механизации монтажа и ремонта оборудования.

Под силовыми трансформаторами и маслобаковыми выключателями предусматривается маслоприёмник. Кабели оперативных цепей, цепей управления, релейной защиты, автоматики прокладываются в лотках без заглубления их в почву.

8.2 Компоновка закрытого распределительного устройства

Закрытые распределительные устройства обычно сооружаются при напряжении 3-20 кВ.

ЗРУ должно обеспечивать надёжность работы электроустановки, что может быть выполнено только при правильном выборе и расстановке электрооборудования.

Неизолированные токоведущие части во избежание прикосновений к ним должны быть помещены в камеры или иметь специальное ограждение. Высота такого ограждения должна быть не менее 1,9 м. Ограждение должно запираться на замок.

Не изолированные токоведущие части, расположенные над полом на высоте 2,5 м Должны ограждаться сетками, причём высота прохода должна составлять не менее 1,9м. Осмотр оборудования производится из коридора обслуживания, ширина которого должна быть не менее 1м при одностороннем расположении оборудования.

Из помещения ЗРУ предусматривается 2 выхода наружу, так как ЗРУ будет иметь длину более 7 м.

 

.3 Расчет компенсирующей установки для шин на 10 кВ

Для уменьшения потерь, возникающих в результате присутствия реактивной мощности, используем компенсирующую установку на сборных шинах ГПП. Она компенсирует реактивную мощность, возникающую при работе активно-индуктивных приемников, изменением коэффициента мощности от первоначального значения на шинах ГПП () до необходимого заданного значения ().

, кВАр, (8.1)

где  - коэффициент загрузки приемников по активной мощности;

 - определяется согласно известному .

 кВАр.

Мощность конденсаторных установок:

кВАр.           (8.2)

По рассчитанным данным выбираем 15 конденсаторных установок типа КМ - 6,3.

Применяем автоматическое регулирование мощности конденсаторной установки по напряжению на шинах подстанции. Принципиальная схема автоматического одноступенчатого регулирования мощности конденсаторной батареи по напряжению приведена на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1 - Схема автоматического одноступенчатого регулирования мощности конденсаторной батареи по напряжению

В качестве пускового органа схемы используют реле минимального напряжения, имеющее один замыкающий и один размыкающий контакты. При понижении напряжения на подстанции ниже заданного предела реле 1Н срабатывает и замыкает свой размыкающий контакт 1Н в цепи реле В-1. Реле В-1 с заданной выдержкой времени замыкает свой размыкающий контакт в цепи электромагнита включения выключателей и выключатель автоматически включается. При повышении напряжения на шинах подстанции выше предельного значения реле 1Н возвращается в исходное состояние, размыкает свой контакт 1Н в цепи реле В-2. Реле В-2 срабатывает и с заданной выдержкой времени отключает выключатель 1В. Конденсаторная батарея отключается. Для отключения конденсаторной батареи от защиты предусмотрено промежуточное реле П. При действии защиты реле П срабатывает и в зависимости от положения выключателя осуществляет отключение выключателя, если он включен, или предотвращает включение выключателя на К.З. размыканием размыкающего контакта П.

При многоступенчатом регулировании напряжение срабатывания пускового реле для каждой ступени выбирают в зависимости от заданного режима напряжения в сети.

9. Расчет заземления и молниезащиты главной понизительной подстанции

 

.1 Расчет заземления

По требованию ПУЭ все электроустановки должны быть заземлены. Для данной подстанции сооружаем заземлитель с внешней стороны здания с расположением вертикальных электродов по периметру.

В качестве вертикальных заземлителей принимаем стальные трубы диаметром 30 мм и длиной 2 м, которые вертикально погружают и забивают в траншею глубиной 0,7 м окантуривающую подстанцию. В траншею так же укладываются, горизонтальные полосы из той же стали и привариваются к вертикальным электродам. Верхние концы электродов располагают на высоте не более 0,5 м от поверхности земли.

Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства для электроустановок 10-35 кВ и мощности свыше 100 кВА не должно превышать 4 Ом.

Заземляющее устройство выполняем в виде контура из полосы 40*4 мм, Ограда подстанций занимает площадь 32×28 м, а контур на расстояний 2 м от внутренней стороны ограды. Общая длина полосы 104 м.

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта:

, Ом·м, (9.1)

где  - удельное сопротивление грунта;

- коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта, принятый по таблице 284.

Для суглинок: Ом·м,

 Ом·м.

Определяем сопротивление заземляющий полосы:

, Ом,         (9.2)

где- расчетное сопротивление земли для горизонтальных заземлителей, Ом·м;

 - длина полосы, м;

 - ширина полосы, м;

 - глубина заложения, м.

 Ом.

Предварительно принимаем в контуре 30 вертикальных заземлителей, по таблице 4.3 для a/l=1 находим коэффициент использования полосы , тогда сопротивление полосы в контуре из 30 вертикальных заземлителей:

 Ом, (9.3)

Сопротивление вертикальных заземлителей:

 Ом, (9.4)

Сопротивление одного вертикального заземлителя:

, Ом, (9.5)

где  Ом·м - расчетное удельное сопротивление грунта;

 - длина стержня, м;

 - диаметр стержня, м;

 - расстояние от поверхности земли до середины стержня, м.

 Ом.

Количество вертикальных заземлителей:

. (9.6)

Принимаем 34 электрода.

9.2 Расчёт молниезащиты

Открытые распределительные устройства подстанций 20-35 кВ должны защищаться от прямых ударов молний отдельно стоящими стержневыми молниеотводами, устанавливаемыми по углам подстанций.

Проверка защищаемого пространства осуществляем по следующей формуле для молниеотвода высотой h <30 м:

м, (10.7)

где - радиус зоны защиты, м;

- максимальная высота токоведущей части электрооборудования от поверхности земли, м;

 м,

=19,5 м - высота молниеотвода.

Установка четырёх молниеотводов полностью защищает территорию подстанций от прямых ударов молний.

Необходимым условием защищённости всей площади между четырьмя молниеотводами является расстояние по диагонали, образованного четырьмя молниеотводами не должно превышать:

м, (10.8)

где D - расстояние между двумя молниеотводами по диагонали, м.

 

10. Расчет электроснабжения механического участка

Расчет производим по тем же формулам, что и расчет электроснабжение завода. Полученные данные сводим в таблицу 10.1.

Таблица 10.1

Нагрузки механического участка

Наименование электроприемника	Кол-во	, кВт, кВт, кВАр, кВА
1	2	3	4	5	6	7	8
Механический участок
1Н65-Токарный	1	23,6	0,75	17,72	0,85	10,98	20,8
165-Токарный	1	23,4	0,75	17,55	0,8	12,81	21,7
С11МВ-Токарный	4	7,5	0,8	6	0,8	4,38	5,02
С13-Токарно-винторезный	3	7,5	0,8	6	0,8	4,38	5,02
1М63БФ101-Токарный	3	14,3	0,75	10,73	0,8	7,83	13,3
1М63Ф10-Токарный	3	14,5	0,75	10,9	0,8	7,96	13,5
СУ40-Токарный	4	52,5	0,75	39,38	0,8	28,75	48,8
16К25-Токарно-винторезный	2	12,1	0,75	9,08	0,8	6,63	11,2
16К20-Токарно-винторезный	2	12,1	0,8	9,68	0,8	7,07	12
1М756ДФ313-Токарный с ЧПУ	2	90	0,8	72	0,8	52,56	89,1
1М61П-Токарно-винторезный	3	4	0,75	3	0,8	2,19	3,71
Заточной	2	6	0,75	4,5	0,8	3,29	5,57
3У144-Шлифовальный	1	13,3	0,8	10,64	0,8	7,77	13,2
3Б722-Шлифовальный	2	17	0,8	13,6	0,8	9,93	16,8
3А74-Шлифовальный	1	15,2	0,75	11,4	0,8	8,32	14,1
3М174-Шлифовальный	2	21,6	0,8	17,28	0,8	12,61	21,4
3М151-Шлифовальный	1	14	0,8	11,2	0,8	8,18	14,8
3Б12-Шлифовальный	1	6,7	0,7	4,69	0,8	3,42	5,8
3Д725-Шлифовальный	1	44	0,8	35,2	0,8	25,7	43,6
5А342П-Зубострогальный	2	17	0,75	12,75	0,8	9,31	15,7
5С280П-Зубофрезерный	1	24,6	0,75	18,45	0,85	11,44	21,7
5К32А-Зубофрезерный	3	18,4	0,75	13,8	0,8	10,07	17,1
5М161-Зубострогальный	1	5,4	0,75	4,05	0,8	2,96	5,02
5140-Зубодолбёжный	1	7,7	0,75	5,78	0,8	4,22	7,16
5А250П-Зубострогальный	1	5,4	0,75	4,05	0,8	2,96	5,02
7310Д-Долбёжный	1	5,5	0,75	4,13	0,8	30,01	30,3
7Д36-Долбёжный	1	8,6	0,75	6,45	0,8	4,71	7,99	1	14	0,75	10,5	0,8	7,67	13
7Д37-Долбёжный	1	11,1	0,8	8,88	0,8	6,48	10,9
2М55-Сверлильный	2	8,3	0,8	6,64	0,8	4,85	8,22
МС902-Балансировочный	2	3	0,75	2,25	0,8	1,64	2,78
Кран мостовой 3,2тс	2	58	0,75	43,5	0,85	26,97	51,2
Освещение	-	10	0,8	1	8	0	8
Итого:		596,452,7348,1583,5

Согласно этому по каталогу выбираем трансформатор ТМ-630/10. Основные параметры трансформатора представлены в таблице 10.2.

Таблица 10.2

Технические данные трансформаторов Т3 (Т4)

Тип	Номинальная мощность, МВА	кВ	кВ	%	кВт	кВт	%
ТМ-630/10	630	6,3	0,4	2	1,5	7,6	5,5

Масса оборудования =2,7 т, занимаемая площадь: длинна 1,88, ширина 1,47, высота 1,27.

Выбор конденсаторной установки для шин на 0,4 кВ

Мощность конденсаторной установки равна:

, кВАр, (10.1)

 кВАр,

,

 кВАр.

Выбираем 2 конденсатора марки КМ2 - 0,38. К установки принимаем 2 комплекта.

11. Расчет заземления и молниезащиты механического участка

 

.1 Расчёт заземления

По требованию ПУЭ все электроустановки должны быть заземлены.

Заземление - это гальваническое соединение электроустановки с заземляющими устройствами, при котором все металлические корпуса электроприёмников и металлические конструкций, которые могут оказаться под опасным напряжением из-за повреждения изоляций, должны быть преднамеренно и надёжно соединены с землёй.

Присоединение заземляющих проводников к заземлителям, заземляющей магистрали и к заземляемым конструкциям выполнено сваркой, а к корпусу аппаратов, машины и опорам воздушных линий электропередачи - сваркой или надёжными болтовым соединением и удовлетворяет требованиям ГОСТ 10434-82.

Открыто проложенные заземляющие проводники имеют чёрную окраску в соответствий с требованиям ГОСТ.

Использование земли в качестве фазного или нулевого провода запрещается [9].

Для определения технического состояния заземляющего устройства периодически производится:

а) внешний осмотр видимой части заземляющего устройства;

б) осмотр с проверкой цепи между заземлителем и заземляемыми элементами (отсутствие обрывов и неудовлетворительных контактов в проводнике, соединяющей аппарат с заземляющем устройством), а также проверка пробивных предохранителей трансформаторов;

в) измерение сопротивления заземляющего устройства;

г) проверка цепи фаза - нуль;

д) проверка надёжности соединений естественных заземлителей;

е) выборочное вскрытие грунта для осмотра элементов заземляющего устройства, находящихся в земле.

Внешний осмотр заземляющего устройства производится вместе с осмотром электрооборудования РУ, трансформаторных подстанций и распределительных пунктов, а также цеховых и других электроустановок.

Об осмотрах, обнаруженных неисправностях и принятых мерах делаются соответствующие записи в журнале осмотра заземляющих устройств или оперативном журнале.

Значения сопротивлений заземляющих устройств поддерживаются на уровне, определенном требованиями ПУЭ, с целью обеспечить напряжения прикосновения в соответствий с действующими нормами [10].

На каждое находящееся в эксплуатаций заземляющее устройство имеется паспорт, содержащий схему заземления, основные технические данные, данные о результатах проверки состояния заземляющего устройства, о характере ремонтов и изменениях, внесённых в данное устройство.

11.2 Расчёт молниезащиты

Проверка защищаемого пространства завода осуществляется по следующей формуле для молниеотвода высотой  <30 м:

 м, (11.1)

где  - радиус зоны защиты, м;

 - максимальная высота от поверхности земли молниеотвода, м;

 =19,5 - 7,5=12 м,

где h=19,5 м - высота молниеотвода.

Установка двух молниеотводов полностью защищает территорию завода и трансформаторную подстанцию от прямых ударов молний.

12. Релейная защита

12.1 Защита двухобмоточных трансформаторов

12.1.1 Дифференциальная токовая защита с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока

Для выполнения защиты используем реле с НТТ типа РНТ-565.

Определяем первичный номинальный ток защищаемого трансформатора:

, А, (12.1)

где  - номинальная мощность защищаемого трансформатора, МВА;

 - номинальное напряжение трансформатора, кВ.

На стороне звезды силового трансформатора соединение вторичных обмоток трансформаторов тока осуществляется в треугольник, а на стороне треугольника силового трансформатора в звезду. Это осуществляется для компенсации сдвига токов по фазе в плечах защиты.

Определяем коэффициент трансформации трансформаторов тока:

, (12.2)

где  - коэффициент схемы.

Вторичный ток в плечах защиты, соответствующий номинальной мощности трансформатора определяется по формуле:

, А (12.3)

Определяем ток срабатывания реле:

, А, (12.4)

где  - ток срабатывания защиты, А.

Ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания определяется по формуле:

, А. (12.5)

Ток срабатывания защиты по условию отстройки от максимального тока небаланса определяем по формуле:

, А, (12.6)

где  - полная погрешность трансформаторов тока, 10%;

 - диапазон изменения напряжения, 10%;

- ток внешнего К.З., А.

Определяем расчётное число витков обмотки РНТ для основной стороны:

, (12.7)

где  - сила срабатывания реле, А (принимаем равным 100 А).

Расчётное число витков обмотки РНТ для не основной стороны определяется по формуле:

, (12.8)

где  - вторичный ток основного плеча защиты, А;

 - вторичный ток не основного плеча защиты, А;

 - число витков обмотки РНТ для основной стороны.

Составляющая первичного тока небаланса, обусловленная округлением расчетного числа витков неосновной стороны определяется по формуле:

, А, (12.9)

где - число витков обмотки РНТ для не основной стороны.

Первичный расчетный ток небаланса с учетом составляющей первичного тока небаланса из выражения (17.9), определяется по формуле:

, А. (12.10)

Уточненное значение тока срабатывания реле на основной стороне определяется по формуле:

, А. (12.11)

Определяем уточненное значение тока срабатывания защиты на основной стороне:

, А. (12.12)

Значение коэффициента отстройки определяется по формуле:

, (12.13)

Значение коэффициента отстройки должно быть больше 1,3. В противном случае изменяют число витков основной стороны и повторяют расчет.

Результаты расчета дифференциальной защиты трансформаторов Т1, Т2, приведены в таблице 12.1.

12.1.2 Токовая защита трансформатора от сверхтоков внешних К.З.

Максимальная токовая защита применяется как резервирующая защита от токов внешнего К.З. На трансформаторах мощностью более 1 МВА применяется максимальная токовая защита с комбинированным пусковым органом напряжения. Защита выполняется с помощью токового реле РТ-40, реле напряжения РН-58, реле времени ЭВ112.

Выдержка времени принимается равной 0,5 с.

Ток срабатывания защиты определяется по формуле:

, А, (12.14)

где  - коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,2;

 - коэффициент возврата, принимаемый равным 0,8;

- коэффициент самозапуска, принимаемый равным 2,5;

Определяем вторичный ток срабатывания реле:

, А. (12.15)

Напряжение срабатывания защиты минимального реле напряжения, исходя из отстройки от напряжения самозапуска при включении от УАПВ или УАВР заторможенных двигателей определяется по формуле:

, кВ, (12.16)

где -коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,2;

- напряжение самозапуска, принимаемый равным 0,7 Uном.

Напряжение срабатывания защиты реле напряжения обратной последовательности определяется по формуле:

, кВ. (12.17)

Коэффициент чувствительности защиты:

, (12.18)

где , А - ток двухфазного К.З.

12.1.3 Защита трансформатора от перегрузок

Перегрузка обычно является симметричной, поэтому защита от перегрузки выполняется одним реле тока РТ-40, включенным в цепь одного из трансформаторов тока защиты от внешних коротких замыканий.

Определяем вторичный ток срабатывания реле

, А, (12.19)

где  - коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,05.

12.1.4 Защита от токов однофазного короткого замыкания на землю на стороне ВН

Применяем токовую отсечку нулевой последовательности.

Ток срабатывания защиты отсечки определяется по формуле:

 А. (12.20)

Таблица 12.1

Параметры срабатывания дифференциальной защиты

Наименование величины	Трансформаторы Т1, Т2
	высшего напряжения	низшего напряжения
Первичный номинальный ток защищаемого трансформатора, А по (17.1)	165	962
Схема соединения обмоток защищаемого трансформатора	Υ	Δ
Схема соединения трансформаторов тока	Δ	Υ
Коэффициент схемы	1
Коэффициенты трансформации трансформаторов тока по (17.2)	57	192,4
Принятый коэффициент трансформации	300/5	1000/5
Вторичный ток в плечах защиты, А по (17.3)	4,75	4,81
Ток срабатывания реле, А по (17.4)	27,7
Ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания, А по (17.5)	1250,6
Ток срабатывания защиты по условию отстройки от максимального тока небаланса, А по (17.6)	5538
Расчётное число витков обмотки РНТ для основной стороны определяется по (17.7)	3,6
Предварительно принятое число витков для основной стороны, WОСН.	4
Расчётное число витков обмотки РНТ для не основной стороны определяется по (17.8)	4,05
Предварительно принятое число витков для неосновной стороны	4
Первичный расчетный ток небаланса с учетом составляющей первичного тока небаланса из выражения (17.9), А по (17.10)	3171,3
Уточненное значение тока срабатывания реле на основной стороне, А по (17.11)	25
Уточненное значение тока срабатывания защиты на основной стороне, А по (17.12)	5000
Значение коэффициента отстройки по (17.13)	1,6

Результаты расчета максимальной токовой защиты, защиты от перегрузок и защиты от К.З. на землю для трансформаторов Т1, Т2 представлены в таблице 12.2.

Таблица 12.2

Параметры срабатывания защит.

Номер трансформатора

Название защиты

Параметры защиты

                  ,

А,

А,

кВ,

кВ

Т1, Т2	Максимальная токовая	619	10,3	20,4	2,1	39
	От перегрузок	--	3,6	--	--	--
	Нулевой последовательности	--	0,5	--	--	--

12.2 Газовая защита трансформатора

Газовая защита получила широкое распространение в качестве весьма чувствительной защиты от внутренних повреждений трансформаторов. Она основана на явлении газообразования в баке повреждённого трансформатора. Интенсивность газообразования зависит от характера и размеров повреждения. Это даёт возможность выполнить газовую защиту, способную различать степень повреждения, и в зависимости действовать на сигнал или отключение.

Основным элементом защиты является газовое реле, устанавливаемое в трубе, соединяющей кожух трансформатора с расширителем так, чтобы через него проходили газ и поток масла, устремляющиеся в расширитель при повреждениях в трансформаторе.

Достоинствами газовой защиты являются высокая чувствительность и реагирование практически на все повреждения внутри бака, сравнительно небольшое время срабатывания, простота исполнения, а также способность защищать трансформатор при недопустимом понижении уровня масла по любым причинам. К недостаткам относятся не реагирование её на повреждения, расположенные вне бака, ложное срабатывание при попадании воздуха в бак трансформатора. В связи с этим газовую защиту нельзя использовать как единственную защиту от внутренних повреждений.

Для защиты трансформаторов применяется реле тип РГЧЗ-66. Чувствительность лопасти реле регулируется в пределах от 0,6 до 1,2 м/с. Время действия реле при работе колеблется от 0,5 до 0,05 с. в зависимости от скорости движения масла.

 

13. Расчет технико-экономических показателей

Основными требованиями, которым должна удовлетворять любая система электроснабжения, являются: надежность электроснабжения, хорошие качества электроэнергии, безопасность и экономичность всех элементов системы.

Основой рационального решения всего сложного комплекса технико-экономических вопросов при проектировании электроснабжения современного предприятия является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов проектируемой системы электроснабжения, и ее технологических показателей. От правильной оценки ожидаемых результатов нагрузок зависят капитальные затраты в системе электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы.

Если в расчетах будет допущена ошибка в сторону уменьшения электрических нагрузок, то это вызовет повышенные расходы на потери электроэнергии в системе, ускорит износ оборудования, может ограничить производительность, как отдельных агрегатов, так и всего предприятия. Поэтому потребуется вскоре после ввода предприятия в эксплуатацию увеличивать сечение проводов электрических сетей и производить замену электрооборудования. Лишнее увеличение расчетных нагрузок повлечет за собой увеличение капитальных затрат и неполное использование дефицитного электрооборудования и проводников. В ряде случаев это может привести к росту потерь электроэнергии.

С целью уменьшения эксплуатационных расходов и капитальных затрат в системах электроснабжения проводят технико-экономические расчеты. Их выполняют для выбора:

-        наиболее рациональной схемы электроснабжения цехов и предприятий в целом;

-        экономически обоснованного числа, мощности и режима работы трансформаторов подстанции и ТП;

-        рациональных напряжений в системе внешнего и внутреннего электроснабжения;

-        экономически целесообразных средств компенсации реактивной мощности и мест размещения компенсирующих устройств;

-        электрических аппаратов и токоведущих устройств;

-        сечений проводов, шин и жил кабелей;

-        целесообразной мощности собственных электростанций и генераторных установок в случае их необходимости;

-        трасс и способов прокладки электросетей с учетом коммуникаций электрохозяйства в целом.

Расчетная мощность предприятия SР = 3843,8 кВА.

ТОО ЗРДТ"КЭЦ" - приемник первой категории надежности электроснабжения потребляет 65% мощности.

Коэффициент изменения потерь = 0,02 кВт/ кВАр.

Время в течении которого трансформатор подключен к сети электроснабжения =8760 ч.

Время использования максимума составляет  = 4000 ч.

Стоимость 1 кВт.ч потребляемой электроэнергии составляет =2,9 тенге/кВт·ч.

13.1 Расчет числа и мощности трансформаторов

Учитывая то, что предприятие является потребителем электроэнергии первой категории электроснабжения, к установке принимаем два трансформатора, номинальные мощности которых определяются по формуле:

, (13.1)

 кВ·А.

Принимаем к рассмотрению два варианта:

трансформатор марки ТД мощностью 10000 кВА 35/10;

трансформатор ТД 16000 кВА 35/10.

Находим коэффициент загрузки соответственно для первого и второго вариантов:

, (13.2)

,

.

Проверяем нагрузочную способность трансформаторов в аварийном режиме при отключении одного трансформатора, при этом должно выполняться условие:

, (13.3)

 кВА,

 кВА.

Оба трансформатора удовлетворяют условиям перегрузочной способности.

 

13.2 Расчет экономической целесообразности

На основе технико-экономических данных приведенных в таблице 13.1 определяем экономическую целесообразность режима работы трансформаторов.

Таблица 15.1

Технико-экономические показатели трансформаторов

Тип трансформатора	Мощность, кВ·А	Напряжение ВН, кВ	Потери, кВт		UК.З., %	IХХ , %	К, тыс.тг
			Х .Х.	К.З.
ТД 10000/35	10000	35	19,6	85	8	0,8	1648
ТД 16000/35	16000	35	28,4	105	10	0,75	2160

.2.1 Потери мощности в трансформаторах

Потери мощности в трансформаторах определяют реактивной мощностью холостого хода трансформатора, которые определяются по ниже приведенной формуле.

Реактивная мощность холостого хода трансформатора:

, кВАр, (13.4)

где  - номинальная мощность трансформатора, кВА;

 - ток холостого хода, %.

Для первого варианта:

 кВАр.

Для второго варианта:

 кВАр.

Реактивная мощность короткого замыкания определяется по формуле:

, кВАр, (13.5)

где  - напряжение короткого замыкания, %.

Для первого варианта:

 кВАр.

Для второго варианта:

 кВАр.

Приведенные потери холостого хода трансформатора, учитывая потери активной мощности в самом трансформаторе и создаваемые им в элементах всей системы элетроснабжения в зависимости от реактивной мощности потребляемой трансформатором определяется из выражения:

, кВт, (13.6)

где - потери холостого хода трансформатора, кВт;

 = 0,02 кВт / кВАр - коэффициент изменения потерь;

- реактивная мощность холостого хода, кВАр.

Для первого варианта:

 кВт.

Для второго варианта:

 кВт.

Приведенные потери короткого замыкания определяются по формуле:

, кВт, (13.7)

где  - потери мощности короткого замыкания, кВт;

 - реактивная мощность короткого замыкания, кВАр.

Подставив данные получим соответственно для первого и второго вариантов:

 кВт,

 кВт.

Приведенные потери в трансформаторах найдены по формуле:

, кВт, (13.8)

где  - приведенные потери холостого хода кВт;

 - приведенные потери короткого замыкания, кВт;

 - коэффициент загрузки трансформаторов.

Подставив данные получим для обоих сравниваемых вариантов соответственно:

 кВт.

.2.2 Капитальные затраты

Капитальные затраты на соответственно первый и второй варианты составят:

, тыс.тг, (13.9)

 тыс.тг,

, тыс.тг,

 тыс.тг.

Амортизационные отчисления определены по формуле:

, тыс.тг/год, (13.10)

где  - коэффициент амортизационных отчислений;

К - капитальные затраты для каждого варианта.

.2.3 Стоимость годовых потерь

Стоимость годовых потерь электроэнергии при том, что стоимость 1 кВтч потребляемой электроэнергии составляет = 2,9 тенге определена из выражения:

 тыс.тг/год, (13.11)

где  - число часов работы трансформатора в год, ч;

 - приведенные потери холостого хода, кВт;

 - приведенные потери короткого замыкания, кВт;

 - число часов работы трансформаторов при максимуме загрузки, ч.;

Подставив данные для каждого сравниваемого варианта получим:

 тыс.тг/год,

 тыс.тг/год.

.2.4 Вычислим суммарные эксплуатационные расходы и срок окупаемости

Суммарные эксплуатационные расходы равны:

, тыс.тг/год, (13.12)

где  - амортизационные отчисления, тыс.тг/год;

 - стоимость годовых потерь, тыс.тг/год.

Подставив значения получим:

Для первого варианта:

 тыс.тг/год.

Для второго варианта:

 тыс.тг/год.

Из расчетов видно, что ,  поэтому срок окупаемости дополнительных капитальных вложений не рассчитываем.

Из приведённых расчётов видно, что и капитальные затраты и суммарные ежегодные расходы на эксплуатацию трансформаторов ТД 10000/35 значительно ниже, что делает этот вариант экономически целесообразным, учитывая то, что он полностью отвечает условиям нормального и аварийного режимов работы.

На оснований вышеизложенного, принимаем к установке два трансформатора ТД 10000/35.

14. Охрана труда

Закон "О труде" регулирует трудовые отношения, возникающие в процессе реализации гражданами конституционного права на свободу труда в Республике Казахстан. Законодательство Республики Казахстан о труде основывается на Конституции Республики Казахстан и состоит из настоящего Закона и иных нормативных правовых актов, регулирующих трудовые отношения отдельных категорий работников, нормы которых не могут быть ниже норм настоящего Закона. Трудовые отношения между работодателем и работником регулируются нормативными правовыми актами, индивидуальным трудовым, коллективным договорами, заключенными в соответствии с законодательством о труде.

Закон "О промышленной безопасности на опасных производственных объектах" регулирует правовые отношения в области обеспечения безопасной эксплуатации опасных производственных объектов и направлен на предупреждение аварий на опасных производственных объектах, обеспечение готовности организаций к локализации и ликвидации их последствий, гарантированного возмещения убытков, причиненных авариями физическим и юридическим лицам, окружающей среде и государству. Правовое регулирование в области трудовых отношений и охраны труда, экологической, пожарной безопасности, безопасности при использовании атомной энергии и космического пространства, уничтожении химического и ядерного оружия, использовании и утилизации боеприпасов осуществляется специальным законодательством Республики Казахстан.

Опыт цивилизованных стран показывает, что соблюдение и уважение прав работника на безопасность их труда экономически выгоднее для любого предприятия [14].

14.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

На подстанциях при производстве возникают опасные и вредные факторы, отрицательно влияющие на условия труда: это производственная пыль, газо- и паро- выделение, ионизирующее излучение, шум, вибрация.

Воздух рабочей зоны производственных помещений определяют следующие параметры: температура воздуха в помещении, относительная влажность воздуха, скорость его движения, интенсивность радиации. Эти параметры по отдельности и в комплексе влияют на организм человека, определяя его самочувствие. В здании подстанции температура воздуха - 17-25°С., относительная влажность воздуха - 75%, скорость движения воздуха - 0,3 м/с.

На подстанции первым источником опасного фактора является электрический ток. Короткие замыкания в сети представляют собой опасность для жизни человека, поэтому при работе с электроустановками работник должен следовать инструкциям техники безопасности.

Освещение рабочей зоны должно обеспечивать хорошую видимость и создавать благоприятные условия труда. Фактическое освещение подстанции 110 лк при норме 200 лк, т.е. меньше нормы в 2 раза. Фактическая освещенность ниже нормы по причине большого количества неработающих светильников.

Шум и вибрация ухудшают условия труда, оказывая вредное действие на организм человека. Трансформаторы являются первой причиной шума и вибрации на подстанции. При длительном воздействии шума на организм происходят нежелательные явления: снижается острота зрения и слуха, повышается кровяное давление, снижается внимание. Вибрации могут быть причиной функциональных расстройств нервной и сердечно-сосудистой систем, а также опорно-двигательного аппарата.

Подстанция является пожароопасной зоной. Наибольшую пожарную опасность представляют маслонаполненные аппараты - трансформаторы, баковые выключатели высокого напряжения, а также кабели с бумажной изоляцией, пропитанной маслоканифолевым составом. В силовых трансформаторах с масляным охлаждением может возникнуть межвитковое КЗ в результате которого в части обмотки возникает настолько большой ток, что изоляция быстро разлагается с выделением горючих газов. Это может вызвать взрыв газовой смеси с разрушением стенок кожуха и последующим выбросом горящего масла наружу.

К источникам электромагнитных полей относятся космические лучи, излучение солнца, а также искусственные источники (различные генераторы, трансформаторы, антенны, лазерные установки, микроволновые печи, мониторы компьютеров). На предприятии ТОО ЗРДТ "КЭЦ" источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются измерительные приборы, устройства защиты и автоматики, соединительные шины и многое другое. Источниками электромагнитных полей на разработанном рабочем месте являются генераторы и приборы для поверки вольтметров.

В установках индукционного нагрева источником излучения является индукционная катушка, отдельные элементы генераторов, в установках диэлектрического нагрева - рабочий конденсатор.

14.2 Расчет молниезащиты подстанции

При проектировании зданий и сооружений системы электроснабжения необходимо учитывать и предотвращать возможность их поражения ударами молнии.

Здания закрытых подстанций и РУ обычно защищаются от прямых ударов молнии в случаях, когда длительность грозовой деятельности превышает 20ч/год, путем заземления железобетонных несущих конструкций кровли или металлического покрытия кровли.

Открытые РУ и подстанции защищаются от прямых ударов молнии, начиная с номинального напряжения 20кВ. Защита выполняется стержневыми молниеотводами, устанавливаемые, как правило, на конструкциях РУ.

Подходы к подстанциям воздушных линий 35 кВ и выше защищаются тросовыми молниеотводами на длине 1 - 4км в зависимости от напряжения и конструктивного исполнения линий. Линий 110 кВ и выше на железобетонных и металлических опорах защищаются молниезащитными тросами по всей длине.

Проведем поверочный расчет молниезащиты подстанции "Затобольская". Подстанция состоит из ОРУ и ЗРУ и занимает площадь 80*100 , выбираем двойной молниеотвод (при расположении двух одинаковых молниеприемников на одной уровне и на определенном расстоянии друг от друга), зона защиты которой обеспечивает полную защиту подстанции от молний и показана на рисунке 16.1.

Рисунок 14.1 - Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Верхняя граница зоны защиты =15 м, расстояние между молниеприемниками L=60 м.

. Определяем оптимальную высоту молниеотводов по формуле:

,м, (14.1)

 м

. Радиус окружности, дуга которой верхнюю границу зоны, определяем из выражения:

, (14.2)

 м.

. Ширина зоны защиты на определенном уровне от земли определяем по формулам:

, м, (14.3)

при ≥0 и ≤(2/3),

где  - уровень от земли, м;

,м, (14.4)

при >(2/3).

Рассчитаем для уровней 10 м, 15 м соответственно:

 м,

 м.

Из сделанных расчетов можно сказать, что зона защиты выбранных молниеотводов обеспечивает полную защиту подстанции от ударов молнии, так как радиус зоны защиты молниеотводов обхватывает площадь подстанции [13].

14.3 Меры по снижению электротравматизма

Причины несчастных случаев от электротока разнообразны и многочисленны, но основными из них при работе с электроустановками напряжением до 1000 В можно считать:

-        случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

-        прикосновение к нетоковедущим частям электроустановок, случайно оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции или другой неисправности;

         попадание под напряжение во время проведения ремонтных работ на отключенном электрооборудовании из-за ошибочного его включения;

         замыкание провода на землю и возникновение шагового напряжения на поверхности земли или основания, на котором находится человек.

Мероприятия по защите обеспечивают недоступность токоведущих частей для случайного прикосновения; пониженное напряжение; заземление и зануление электроустановок; автоматическое отключение; индивидуальную защиту и другие.

Пониженное напряжение (36 В) должно применяться в помещениях с повышенной опасностью или особо опасных для местного освещения, а также для общего освещения при размещении светильников на высоте менее 2,5 м от пола. Токи пониженного напряжения применяют в электросварочных аппаратах.

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрического или технологического оборудования, которые могут оказаться под напряжением.

Защитное заземление является простым, эффективным и широко распространенным способом защиты человека от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим поверхностям, оказавшимся под напряжением. Обеспечивается это снижением напряжения между оборудованием, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасной величины.

Сопротивление заземляющего устройства для установок напряжением до 1000 В должно быть не менее 4 Ом; если мощность источника тока меньше 100 кВА, то допускается 10 Ом.

Заземление электроустановок необходимо выполнять: при напряжении 500 В и выше переменного и постоянного тока - во всех случаях; при напряжении выше 36 В переменного и 110 В постоянного тока - в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках; при всех напряжениях переменного и постоянного тока - во взрывоопасных помещениях.

Заземление электроустановок не требуется при номинальных значениях напряжения 36 В и ниже переменного и 110 В и ниже постоянного тока во всех случаях, за исключением взрывоопасных установок.

Использование земли в качестве фазного или нулевого провода запрещается.

Присоединение заземляющих проводников к заземлителям и заземляемым конструкциям выполняется только сваркой, а к корпусам аппаратов, машин и другим - сваркой или надежным болтовым соединением.

Зануление является одним из средств, обеспечивающих безопасную эксплуатацию электроустановок. Оно выполняется присоединением к неоднократно заземленному нулевому проводу корпусов и других корпусов и других конструктивных металлических частей электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при повреждении изоляции.

Задачей зануления является превращение замыкания на корпус в короткое замыкание между фазным и нулевым проводом. При этом в результате протекания через токовую защиту большого тока обеспечивается быстрое отключение поврежденного оборудования от сети.

Важно понимать, особенности зануления, заключающиеся в том, что в течении некоторого времени с момента замыкания фазы на зануленный корпус и до момента срабатывания защиты на нулевой проводе сохраняется опасное напряжение.

Защитное отключение выполняется в дополнение или взамен заземления. Отключение осуществляется автоматами. Защитное отключение рекомендуется в тех случаях, когда безопасность не может быть обеспечена путем устройства заземления или когда его трудно выполнить [8].

Защитное отключение обеспечивает быстрое - не более 0,2 с - автоматическое отключение установки от питающей сети при возникновении в ней опасности поражения током.

Преимуществами защитного отключения являются: возможность его применения в электрических установках любого напряжения и при любом режиме нейтрали, срабатывание при малых напряжениях на корпусе - 20-40 В и быстрота отключения, равная 0,1-0,2 с.

Мероприятия по защите от электротравматизма на подстанции:

Электроустановки устанавливаем на необходимой высоте и ограждаем от случайного прикосновения.

При работе с электроустановками применяем электрозащитные средства, такие как изолирующие штанги, клещи; диэлектрические перчатки, боты, коврики; индивидуальные экранирующие комплекты; защитные очки, рукавицы.

На подстанции во избежании пожаров должны иметься огнетушители: огнетушитель углекислотный ОУ, для тушения загораний диоксидом углеродов газообразном или твердом виде; углекислотно-бромэтиловый огнетушитель ОБУ, поскольку бромистый этил не проводит электрический ток; порошковый огнетушитель ОПС.

Проводим периодические осмотры электроустановок.

Высоту молниеотводов подстанции, по сделанным расчетам, увеличиваем на 1,5 м.

Обслуживающий персонал должен знать меры первой доврачебной медицинской помощи при попадании человека под действие электрического тока.

Должны проводиться ежегодные проверки знания служащих по технике безопасности.

14.4 Техника безопасности при обслуживании подстанции

Оборудование подстанций осуществляется в соответствии с ПУЭ, которые предусматривают соответствующие меры электробезопасности для обслуживающего электротехнического персонала. Согласно ПТЭ проводятся периодические осмотры электрооборудования РУ, при этом необходимо обращать внимание на общее состояние помещения, исправность дверей, замков и окон, отсутствие течи в кровле и перекрытиах, исправность освещения, заземляющего устройства, наличие электрозащитных средств и другие.

Перед допуском к ремонту коммутационных аппаратов помимо общих мер безопасности необходимо выполнить дополнительно следующие:

-   в цепи оперативного тока автоматических выключателей необходимо снять плавкие предохранители на обоих полюсах;

-   для воздушных выключателей (на открытых подстанциях) закрыть вентили на системе подачи воздуха в рабочий трубопровод пневмопривода, на закрытых вентилях повесить плакаты "Не открывать - работают люди";

-   в грузовых приводах выключателей груз должен быть опущен в нижнее положение, а устройство его подъема деблокировано;

-   если работа предстоит на воздушном выключателе, то вентиль на системе подачи воздуха в баке должен быть заперт на замок, а штурвал с него снят;

-   на всех ключах и кнопках дистанционного управления следует повесить плакаты "Не открывать - работают люди".

На время ремонта комплектного распределительного устройства (КРУ) тележка с выключателем выкатывается наружу, причем отключаются втычные контакты разъединителя, в результате чего снимается напряжение с ремонтируемого выключателя, создается видимый разрыв цепи [7].

Если предполагается работать на отходящих от КРУ кабельных и воздушных линиях или присоединениях к ним электродвигателях и других электроприемниках, то тележку с выключателем следует выкатывать полностью, после чего запереть на замок шторку отсека, в котором токоведущие части остались под напряжением, и вывесить плакат "Не включать - работают люди". На отходящие кабели в отсеках КРУ следует наложить переносные заземления. Если предстоит работать на кабельной воронке, находящейся в отсеке КРУ за выключателем, то тележка с выключателем выкатывается полностью, на дверцах или на задней стенке отсека вывешивается плакат "Не включать - работают люди", а автоматические шторки запирают на замок и на них помещают плакат "Стой. Напряжение". После этого для доступа в отсек, где находится кабельная разделка, снимается специальная перегородка, на ремонтируемом кабеле проверяется отсутствие напряжения, после чего накладывается переносное заземление. В самом отсеке вывешивается плакат "Работать здесь".

Силовые трансформаторы периодически осматривают, обращая при этом внимание на состояние их кожухов, показания термометров, уровень масла в расширителях, состояние изоляции вводов, пробивных предохранителях, заземления, а также общее состояние помещения.

Для начала ремонтных работ на силовом трансформаторе после всестороннего его отключения и проверки отсутствия напряжения на всех выводах обмоток на них накладываются переносные заземления-закоротки, чем гарантируется невозможность появления напряжения на участке ремонтируемого трансформатора.

15. Промышленная экология

15.1 Общие законы экологии       

Как известно доля участия энергетических предприятий в загрязнении окружающей среды продуктами сгорания органических видов топлива, содержащих вредные примеси, а отходами низко потенциальной теплоты весьма значительна. Поэтому весьма важно проанализировать влияние энергетики на экологию и принять соответствующие решения [15].

Экология, как и всякая наука, имеет свои законы, которые кратко можно представить так:

-        все связано со всем;

-        все должно куда - то деваться (любая природная система может развиваться только за счет использования энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды);

         природа "знает" лучше (пока мы не имеем абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы легко можем навредить природе, пытаясь ее улучшить);

         ничто не дается просто так (глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничто не может быть выиграно или потеряно, не может быть объектом всеобщего улучшения; все извлечено в процессе человеческого труда должно быть возмещено).

Среди других законов, принципов и правил можно отметить следующее:

-        вещество, энергия, информация, качество отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих факторов вызывает качественные, количественные и функциональные всех систем и их иерархии;

-        слабые воздействия могут и не вызывать отдельных реакций природной системы, но, накопившись, они приведут к развитию бурного, непредсказуемого динамического процесса;

         жизненные возможности лимитируются экологическими факторами, количество и качество которых близки к необходимому экосистеме минимуму, снижение их ведет к гибели организма или деструкции экосистемы;

         любая природная система может развиваться только за счет использования материально - энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное развитие не возможно;

         при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется;

         явление, удаленное во времени и пространстве, кажется менее существенным (в природопользовании этот принцип особенно часто становиться основой неверных практических действий);

         вид организма может существовать до тех пор пока окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособленности вида к колебаниям и изменениям природной среды, в которой обитает данный вид организма;

         экологическая ниша, то есть место вида в природе, обязательно заполняется.

Бурное развитие научно - технического прогресса привело к тому, что электромагнитные поля созданные человеком, в отдельных районах превышают в сотни раз естественные поля.

В условиях современного города на организм человека оказывают влияние электромагнитные поля, источниками которых являются различные радиопередающие устройства, электрифицированные транспортные линии и линии электропередач.

15.2 Искусственные электромагнитные поля

Искусственные электромагнитные поля существенно нарушают естественную электромагнитную обстановку, и большая часть населения живет в условиях повышенной активности электромагнитного поля. Наиболее хорошо изучено неблагоприятное воздействие на здоровье человека электромагнитного поля низкой интенсивности в производственных условиях. Установлено нарушение в системах, органах и тканях, а также различные функциональные нарушения изменения в деятельности сердечно - сосудистой системы и эндокринной систем. Электромагнитное поле малой интенсивности не может вызвать серьезных изменений в организме в целом , однако неблагоприятные слабые изменения могут возникнуть и результаты проявиться через несколько поколений. Под влиянием электромагнитного поля низкой и средней интенсивности обычно возникают изменения в органах и системах, осуществляющих приспособление организма к условиям окружающей среды. При увеличении интенсивности сверхвысокочастотных полей в организме развиваются приспособительные и компенсаторно-приспособительные реакции, проявляющиеся главным образом в изменении окислительно-восстановительных процессов и кислородном режиме тканей.

Переменные электромагнитные поля способны также оказывать негативное воздействие на организм человека, последствия которого зависят от напряженности электрического и магнитного полей, частоты излучения, размера облучаемой поверхности тела человека и индивидуальных способностей его организма. Ткани человеческого организма поглощают энергию электромагнитного поля, в результате этого происходит нагрев тела человека [16].

Воздействие электромагнитного поля с интенсивностью меньшей теплового порога, также небезопасно для здоровья человека. Оно нарушает функции сердечно - сосудистой системы, ухудшает обмен веществ, приводит к изменению состава крови. При длительном воздействии на работающих электромагнитного излучения различной частоты возникает повышенная утомляемость, сонливость, боли в области сердца, торможения рефлекса и так далее.

Произошедшие под действием электромагнитного поля нарушения в организме обратимы, если в нем не произошло патологических изменений. Для этого необходимо либо прекратить контакт с излучением, либо разработать мероприятия по защите от него.

При воздействии на организм человека постоянных магнитных и электростатических полей с интенсивностью, превышающей безопасный уровень, могут развиться нарушения деятельности сердечно - сосудистой системы, органов дыхания и пищеварения и другие.

В качестве предельно - допустимых уровней приняты следующие значения напряженности электрического поля:

-        внутри жилых зданий 0.5 кВ/м;

-        на территории зоны жилой застройки 1 кВ/м;

         в населенной местности, вне зоны жилой застройки (земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны, курорты, земли поселков городского типа, в пределах этих пунктов), а также на территории парков и садов 5 кВ/м;

         на участках пересечения высоковольтных линий с автомобильными дорогами с первой по четвертую категории 10 кВ/м;

         в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы часто посещаемые людьми, доступные для транспорта, и сельскохозяйственные угодья) 15 кВ/м;

         в труднодоступной местности (не доступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения 20 кВ/м.

Электромагнитные волны возникают при ускоренном движении электрических зарядов. Электромагнитные волны - это взаимосвязанное распространение в пространстве изменяющихся электрического и магнитного полей. Совокупность этих полей, неразрывно связанных друг с другом, называется электромагнитным полем. Несмотря на то, что длина электромагнитных волн и их свойства различны, все они, начиная от радиоволн и, заканчивая, гамма - излучением, одной физической природы. Исследованный в настоящее время диапазон электромагнитных волн состоит из волн с длинами, соответствующими частотам от 103 до 1024 Гц.

Источником электромагнитных волн является атмосферное электричество, космические лучи, излучения солнца, а также искусственные источники: различные генераторы, трансформаторы, антенны, лазерные установки, микроволновые печи и другие.

На предприятиях источником электромагнитного поля промышленной частоты являются высоковольтные линии электропередач, измерительные приборы, устройства защиты и автоматики.

Начиная от источника излучения всю область распространения электромагнитных волн принято условно разделять на три зоны: ближнюю, промежуточную и дальнюю.

Ю.Д. Думанский и другие ученые изучали функциональное состояние системы гипофиз-корка надпочечника, играющей важную роль в осуществлении защитно-приспособительных реакций организма. При напряженности электрического поля 5000 В/м у животных первой группы содержание 17-ти нетостероидов за время облучения возрастало в полтора, два раза. У животных второй группы (напряженность поля 2000 В/м) 17-ти нетостероидов увеличивалось через месяц.

В настоящее время согласно методическим рекомендациям по нормированию электромагнитных полей радиочастот рекомендованы для условий населенных мест следующие предельно допустимые уровни электромагнитной энергии, которые представлены в таблице 15.1.

Таблица 15.1

Предельно допустимые уровни электромагнитной энергии

Наименование диапазона волн	Частота, Гц	Предельно допустимый уровень напряжения, В/м
Средние	105 - 1,5×106	10
Короткие	6×106 - 3×107	4
Ультракороткие	3×107 - 3×108	2

В качестве функции, описывающей зависимость предельно допустимой напряженности электрической составляющей от частоты электромагнитного поля, можно принять выражение типа:

 (15.1),

Где А = 5000 В/м;

tн - нижняя частота диапазона электромагнитного поля, Гц;

tв - верхняя частота диапазона электромагнитного поля, Гц.

С помощью нерялеционной зависимости можно определить допустимый уровень облучения электрическим полем в частотном диапазоне до 300 МГц с погрешностью t (10¸40%).

Отсутствие экспериментальных данных о допустимых уровнях облучения для широкого диапазона частот затрудняет получение более точной корреляционной зависимости.

На основании установленной корреляционной зависимости можно ориентировочно рекомендовать для условий населенных мест, в которых расположены линии электропередач и открытые распределительные устройства, следующие предельно допустимые уровни облучения: постоянное электрическое поле промышленной частоты - 1000 В/м [14].

15.3 Влияние электромагнитного поля на организм человека

15.3.1 Влияние на нервную и эндокринную систему

Результат исследования действия электромагнитного поля на условно-рефлекторную деятельность и регистрации электрической активности мозга позволили выявить следующие общие особенности реакции: нарушение подвижности нервных процессов в сторону повышения возбудимости в начале облучения и ослабление активного торможения; затем угнетение условно-рефлекторной деятельности и нарастание коркового торможения. Об этом свидетельствовало увеличение количества запаздывающих реакций, выпадение условных рефлексов и полное отсутствие двигательной деятельности.

Следовательно, при воздействии электромагнитного поля малой интенсивности наблюдаются четыре фазы изменения тормозного процесса: первая (начальная) фаза характеризуется незначительной силой процесса торможения, вторая нарастанием его, третья - некоторым снижением и четвертая резким увеличением силы процесса торможения. На этом этапе облучения значительное снижение условно-рефлекторной деятельности с выраженными фазовыми явлениями сменялось стремлением к нормализации ее, приближением к исходному уровню показателей (латентного периода и силы двигательной реакции). Волнообразность течения условно-рефлекторной деятельности увеличивалась при более низких напряженностях электромагнитного поля. Третий период - восстановление функций - находился в прямой зависимости от напряженности поля и наступал через три - пять недель после прекращения его воздействия. Важную роль в защитно-приспособительных реакциях организма на воздействие неблагоприятных факторов окружающей среды играет система гипофиз - кора надпочечников. В период последствия наблюдается тенденция к нормализации функции коркового слоя надпочечников [16].

15.3.2 Влияние на репродуктивную функцию

Изучение биологической активности электромагнитных волн малой интенсивности показало, что электромагнитное поле оказывает значительное влияние на половую функцию. Нарушение половой функции облученных, очевидно связанно не только с прямым действием электромагнитных волн малой интенсивности на половые органы и эмбрионы, но и с реакциями, опосредованными через нервную и эндокринную систему.

15.3.3 Влияние на сердечнососудистую систему

Изменения со стороны нервной и эндокринной системы приводят к нарушениям сердечнососудистой системы. Данные многочисленных исследований показали, что электромагнитное поле вызывает заметные сдвиги в деятельности сердца. Начальное воздействие электромагнитного поля напряженностью 3-6 В/м приводило к значительному повышению частоты пульса. В более поздние сроки облучения наблюдалось снижение частоты сердечных сокращений. Электромагнитное поле напряженностью 0,5 и 1 В/м вызывало замедление ритма сердца, а дальнейшие изменения носили фазовый характер.

Экспериментальные данные по изучению действия электромагнитного поля сверхвысокого диапазона различной интенсивности на сердечнососудистую систему свидетельствуют о том, что электромагнитная энергия малой интенсивности при длительном воздействии неблагоприятно влияет на вегетативную, нервную и сердечнососудистую системы.

15.3.4 Влияние на морфологический состав крови

По данным экспериментальных исследований электромагнитное поле вызывало изменения (в пределах физиологической нормы) в количественном составе эритроцитов, лейкоцитов, ретикулоцитов и тромбоцитов.

По мнению ученых, снижение количества лейкоцитов и ретикулоцитов в первые периоды облучения связано с нервно-рефлекторной реакцией организма на действие электромагнитных волн, а в последующие периоды - с возникшими изменениями в миелоидной, лимфоидной и ретикуло-эндотелиальной тканях.

15.3.5 Влияние на обмен веществ

Электромагнитное поле оказывает также влияние на обмен веществ и, в частности, на обмен нуклеиновых кислот, которые играют важную роль в жизнедеятельности организма. Электромагнитное поле вызывает выраженные изменения в количественном содержании рибононуклеиновой и дибоксонуклеиновой кислот, уменьшение их в головном мозге (количество дибоксонуклеиновой кислоты снижается более резко) и повышение в селезенке и печени, что связано со стремлением организма к восстановлению нормальной функции органов. На это указывают признаки морфологической регенерации этих органов - увеличение размеров и массы, гиперпластические изменения фолликулов селезенки.

Электромагнитное поле вызывает изменение минерального обмена, а именно происходит значительное перераспределение жизненно важных элементов (меди, цинка, железа и кобальта) и изменение их количественного содержания в отдельных органах и тканях. Это расценивается как проявление защитной реакции организма на воздействие электромагнитного поля. Изменение содержания микроэлементов, участвующих в биологическом окислении, существенно сказывается на состоянии окислительно-восстановительных процессов в организме.

Наряду с функциональными изменениями под влиянием электромагнитного поля происходят морфологические изменения в органах и тканях организма. При хроническом воздействии электромагнитных волн в малой интенсивности в организме происходили дистрофические изменения, расстройства кровообращения и в отдельных случаях воспалительные явления.

Оценивая биологическое влияние электромагнитного поля в целом, можно отметить, что воздействия слабых электромагнитных полей в целом на организм чаще всего приводят к нарушениям физиологических функций (ритма сердечных сокращений и уровня кровяного давления, электрической активности мозга и возбудимости нервных клеток, обменных процессов и иммунной активности и так далее).

Под действием слабых электромагнитных полей также могут возникнуть чувственные ощущения - зрительные, слуховые, осязательные. При определенных параметрах, электромагнитное поле может служить раздражителем для выработки условных рефлексов - сосудистых, пищевых, оборонительных.

Особенно резкие нарушения под действием слабых электромагнитных полей наблюдаются в период роста и развития организмов. На этих стадиях биологические процессы могут быть не только нарушены, но и полностью подавленны. Резкие нарушения физиологических функций под действием слабых электромагнитных полей происходит при патологических состояниях организма.

Наиболее высока чувствительность организмов к многократным воздействиям электромагнитного поля. При этих условиях наблюдается коммулятивный эффект: реакции возникают в результате ряда воздействий, каждое из которых самостоятельно не вызывает реакции. Подобные суммарные эффекты наблюдаются и при длительном непрерывном воздействии электромагнитного поля.

Заключение

В дипломном проекте произведен расчет электроснабжения ТОО "Житикара-Пласт" с детальной разработкой электроснабжения цеха. При разработке электроснабжения были рассчитаны нагрузки на воздушную линию электропередачи, номинальные и токи короткого замыкания на напряжение 35/10/0,4 кВ. Было выбрано электрооборудование главной понизительной подстанции питающей предприятие, а именно понижающие трансформаторы напряжения, выключатели, разъединители, отделители, короткозамыкатели, шины, изоляторы, кабели и токопроводы, а также трансформаторы тока для высокой стороны напряжения. Рассчитана схема заземления ГПП и защита от ударов молний.

Сравнительный анализ токов короткого замыкания в дипломном проекте с реальной схемой на предприятии показал, что токи К.З. рассчитанные в дипломном проекте в 1,5-2 раза больше. Это связано с тем, что при расчётах реальной заводской схемы электроснабжения сопротивление системы принимают =12. В дипломном проекте сопротивление системы принято =0.

По нагрузке механического участка выбраны трансформаторы и рассчитана и выбрана кабельная сеть, шины, автоматические выключатели, разъединители, контакторы, пускатели. Рассчитаны заземление электрооборудования механического участка и защита здания и ТП от ударов молний.

Была выбрана и рассчитана дифференциальная релейная защита двухобмоточного трансформатора напряжения на ГПП. Приняты газовая защита трансформаторов и АВР.

Принята схема и рассмотрены варианты работы АВР при различных режимах работы механического завода.

Рассмотрен вопрос выбора оптимального варианта по технико-экономическим показателям трансформаторов на ГПП. С целью уменьшения капитальных затрат и эксплуатационных расходов произведен расчет, при котором сравниваются два трансформатора: ТД - 10000/35 и ТД - 16000/35. В результате произведенных расчетов был принят к установке трансформатор ТД - 10000/35.

В разделе "Охрана труда" произведен анализ состояния противопожарной защиты завода и механического участка и рассмотрены методы и мероприятия улучшающие противопожарную защиту, а также изложены требования к электроустановкам по противопожарной безопасности.

В разделе "Промышленная экология" рассмотрены вопросы влияния производственного процесса завода ТОО "Житикара-Пласт" на окружающую среду и мероприятия по её улучшению.

 

Список использованных источников

1.      Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 640 с.

2.      Федоров А.А., Ристхейм Э.М. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов. - М.: Энергия, 1981. - 360 с.

.        Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.: ил.

.        Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учеб. пособие для техникумов. - 2-е изд., перераб. - М.: Энергия,1980. - 600 с., ил.

.        Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: Учеб. пособие. - Новосибирск: НГТУ, М.: ООО "Издательство АСТ", 2003. - 283 с.

.        Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608с.

.        Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Энергоатомиздат, 1984. - 448 с., ил.

.        Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Электроустановки угольных шахт: Справочник / В.Ф. Антонов, Ш.Ш. Ахмедов, С.А. Волотковский и др. Под общей ред. В.В. Дегтярева, В.И. Серова, Г.Ю. Цепелинского - М.: Недра, 1988. - 727 с.: ил.

.        Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов по спец. "Электроснабжение". - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1991. - 496 с.: ил.

.        Чернобровов Н.В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд. 5-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1974. - 880 с., ил.

.        Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Промышленные электрические сети. / под общей редакцией А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. - М.: Энергия, 1986.

.        Охрана труда в электроустановках: Учебник для вузов / Под ред. Б.А. Князевского. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983.- 336 с.

.        Анастасиев П.И., Зеленецкий М.М., Фролов Ю.А. Молниезащита зданий и сооружений: Учебник для вузов - М. - Л.: "Энергия", 1966. - 144 с.

.        Полтев М.К. Охрана труда в машиностроении: Учебник. - М.: Высш. школа, 1980. - 294 с., ил.

.        Рифлекс Р.А. Основы общей экологии: Учебное пособие. - М.: "Мир",1979. - 306 с.

.        Куклев Ю.И. Физическая экология: Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 2003. - 438 с.