Создание электрической подстанции "Шершнёвская" ЗАО "Лукойл-Пермь"

Рассчитываем значение коэффициента чувствительности согласно условия:

где для дифференциальной защиты трансформатора с соединением обмоток:

так как Iс.з. на стороне НН.

На стороне ВН:

условие выполняется.

На стороне НН: Iк.min=2760(А); Ксх.=√3 ,так как считаем на стороне НН.

Кч = √3*2760/( 3*856,8)=3,22>1,5, условие также выполняется.

Все подсчитанные выше величины сведены в табл. 2.8.

Таблица 2,8.

Максимальная токовая защита (МТЗ) силового трансформатора.

Для защиты от внешних к.з. применяем МТЗ с выдержкой времени. Защита содержит две ступени: одну - токовую отсечку без выдержки времени, другую - максимально токовую защиту. Однолинейная схема защиты приведена на рис. 2.8.

При срабатывании защита действует на выключатели трансформаторов с обеих сторон через выходное промежуточное реле, общее для всех защит трансформатора от повреждений.

Выбор параметров срабатывания.

Селективность отсечки обеспечивается выбором ее тока срабатывания по выражению:

Iс.з =Котс. Iк.вн.мах.; кА,

где,

Iк.вн.мах. - максимальный ток к.з, на шинах 6,3кВ КРУ.

Котс.=1,2¸1,3 - коэффициент отстройки для реле, типа РТ-40 с промежуточным выходным реле.

Iс.з.=1,3*3,19=4,147(кА)

Сопротивление трансформатора достаточно велико, поэтому при к.з. со стороны питания 35кВ ток повреждения значительно превышает I к.вн.мах. - это дает возможность использовать токовую отсечку без выдержки времени. Недостаток отсечки без выдержки времени состоит в неполной защите трансформатора.

Для устранения этого недостатка токовая отсечка дополняется МТЗ.

Ток срабатывания защиты определяется из выражения:

Iс.з.=Котс.* Ксз.п * Iраб.мах./кВ

где,

Ксз.п=2,5 коэффициент самозапуска;

Кв=0,8 - коэффициент возврата.

Iс.з.=1,3*2,5*156/0,8=633,75(А)

Выдержка времени принимается на ступень больше максимальной выдержки времени защит предыдущих элементов.

Защита от перегрузок

Так как перегрузки обычно бывают симметричными, поэтому защита от перегрузок выполнена одним реле тока, включенным в цепь одного из трансформаторов тока защиты от внешних к.з.

Ток срабатывания реле определяется по выражению:

Котс.=1,05 - учитывает только погрешность в токе срабатывания.

Ic.p.=1.05*104/(0,8*40)=3,4(А)

Для отстройки от кратковременных перегрузок и коротких замыканий предусмотрено реле времени. Выдержка времени принимается на ступень селективности больше, чем время срабатывания защиты трансформатора от внешних к.з.

2.12 Защита отходящих линий 6,3кВ

На отходящих линиях 6,3кВ подстанции "Шершнёвская" применяется токовая отсечка без выдержки времени и МТЗ с независимой выдержкой времени.

Выбор тока срабатывания реле токовой отсечки производим по выражению:

где

Котс.=1,2¸1,3 - коэффициент отстройки;

Kсх.=1 - коэффициент схемы;

Iк.вн.мах. - максимальный ток к.з. проходящий через реле;

Кт - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Ток срабатывания реле отходящих линий:

от фидера №12 Iс.р.=34(А)

от фидера №11 Iс.р.=22(А)

от фидера №8 Iс.р.=29(А)

от фидера №7 Iс.р.=19(А)

от фидеров №21; 22; 23 Iс.р.=36(А)

от фидеров №18; 2 Iс.р.=38(А)

Токовые защиты отходящих линий реализованы на реле тока типа РТ-40 по схеме полная звезда (Ксх=1).

Произведем расчет параметров максимальной токовой защиты.

Выбираем ток срабатывания защиты:

Iс.з =Котс.* Ксз.п * Iном/Кв, где

Kотс. - коэффициент отстройки;

Ксз.п.- коэффициент самозапуска Ксз.п.=2,5;

Кв=0.8 - коэффициент возврата;

Iном. - номинальный ток отходящей линии, А.

Iном.= ∑Sном./ √3 Uном.; А, где

Sном. - суммарная номинальная мощность всех КТП, питающихся от данной линии;

Uном. - номинальное напряжение линии.

Ток срабатывания реле защиты определяется по формуле:

Определяем коэффициент чувствительности по формуле:

где

Iк.min - минимальный ток к.з. в самой удаленной точке, защищаемой линии, кА.

Определяем выдержку времени МТЗ:

tнез. =Dtр.в + tо.в + tзап , где

Dtр.в. - погрешность реле времени;

tо.в. время отключения выключателя;

tзап.- время запаса, учитывающее неточность регулировки токового реле.

tнез.=0,06+0,1+0,1=0,26(сек.) Результаты расчетов приведены в табл. 2.9.

Таблица 2.9.

2.13 Автоматизация основных электропотребителей

Подстанция 35/6кВ "Шершнёвская" оборудуется типовыми cxeмaми защиты и управления, выполненными для комплектных подстанций и защищающими от поврежцений и аварийных режимов как силовые трансформаторы, так и отходящие линии 6,3кВ.

2.14 Защита от перенапряжений

Перенапряжениями называют такие повышения, напряжения, которые представляют собой опасность для электрических установок.

Различают два вида перенапряжений в электрических установках: внутреннее и атмосферное.

Внутреннее перенапряжение возникает в результате коммутаций, как нормальных (включение и отключение ненагруженных линий, отключение ненагруженных трансформаторов), так и послеаварийных (дуговые замыкания на землю в системах с изолированной нейтралью, отключения к.з., АПВ). Эти перенапряжения воздействуют на изоляцию сравнительно кратковременно, но значение их может превышать в несколько раз номинальное напряжение.

Атмосферные перенапряжения возникают в результате разрядов молний в электроустановку или вблизи неё. Значения этих перенапряжений при отсутствии специальных мер защиты может достигать миллионов вольт.

Для защиты электроустановок от внутренних перенапряжений применяем: вентильные разрядники типа РВО-6 на шинах низкого напряжения, отключение с помощью масляных выключателей на стороне высокого напряжения.

Перенапряжение, возникающее при отключении ненагруженного трансформатора, гасятся молниезащитными разрядниками, установленными на высокой стороне подстанции, пропускная способность которых достаточна для того, чтобы рассеять энергию, выделяющуюся при перенапряжениях этого вида.

Атмосферные перенапряжения в элементах системы электроснабжения возникают как при прямом ударе молнии, так и при разряде молнии в окрестности проводников (индуктированное перенапряжение). Защита от прямых попаданий молнии в электроустановки рассмотрена ниже, осуществляется молниеотводами. Однако применение молниеотводов полностью не исключает поражение электроустановок молнией. Волны перенапряжения, возникающие на линиях электропередач в результате ударов молнии, достигают подстанции (набегающие волны) и представляют опасность для изоляции установленного там оборудования. Перекрытие изоляции на подстанций, в большинстве случаев, означает дуговое к.з. вблизи сборных шин, которое может привести к системным авариям.

Основным аппаратом защиты от набегающих волн является вентильный разрядник, у которого разрядное напряжение, напряжение искрового промежутка не менее чем на 10% ниже гарантированной прочности заземляемой изоляции при полном импульсе. На подстанции установлены разрядники РВС-35.

2.15 Защита от молний

Молниезащита - комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранность зданий и сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загораний и разрушений, возникающих при воздействии молний.

Открытые распределительные устройства подстанции 35кВ защищаются от прямых ударов молний отдельно стоящими стержневыми молниеотводами.

Расчет молниеотводов заключается в определении такой зоны защиты, которая бы охватывала все оборудование подстанции с учетом его высоты.

Для защиты оборудования подстанции от прямых ударов молний используется стержневой молниеотвод высотой 30 метров.

Определяем допустимое расстояние от молниеотвода до конструкции подстанции при прямом ударе молнии по воздуху и по земле.

Ев=500(кв/м) - напряженность электрического поля по воздуху;

Ез=300(кв/м) - напряженность электрического поля по земле;

Im–ток молнии, кА.

По Пермской области значение составляет 1500(кА).

Rимп.=10(Ом) - импульсное сопротивление заземления;

Uмаx.-амплитудное импульсное напряжение.

h-высота молниеотвода.

Определяем зону защиты молниеотвода по формуле:

где

hx=7(м) - защищаемого оборудования;

ha=h-hx=30-7=23(м) - активная высота;

x - радиус защитной зоны на уровне hx ; м.

Зона защиты с полученным радиусом охватывает всю территорию подстанции и обеспечивает защиту всего оборудования.

2.16 Заземление оборудования подстанции

Заземление - преднамеренное гальваническое соединение металлических частей электроустановок с заземляющим устройством. Заземление применяется для обеспечения электробезопасности при замыкании токоведущих частей на землю и для обеспечения нормальных режимов работы электроустановки.

Ввиду отсутствия в районе подстанции естественных заземлителей принимаем в расчет только искусственные заземлители. Сопротивление искусственного заземлителя определяется по выражению:

Rзм.=Uрасч./Iрасч.; Ом,

где

Uрасч. - расчетное напряжение на заземляющем устройстве по отношению к земле, принимается равным 125(В), так как заземляющее устройство используется для электроустановок напряжением выше I000(В) с малыми токами замыкания на землю и для электроустановок с напряжением ниже I000(В);

Iрасч. - расчетный ток заземляющего устройства замыкания на землю; А.

Для заземляющих устройств, к которым не присоединены устройства компенсации емкостного тока, расчетный ток замыкания на землю принимаем равным:

В качестве расчетного сопротивления заземления принимаем

Rзм.расч.=4(Ом).

Эквивалентное удельное сопротивление грунта на площадке подстанции составляет Р=100(Ом.м), табл. 8.1 /10/.

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта расч., с учетом повышающих коэффициентов, учитывающих высыхание грунта летом и промерзания зимой.

По таблице 8,2 /10/ выбираем повышающие коэффициенты для вертикальных и горизонтальных электродов.

Кп.в.=1,8; Кп.ч.=4,5

Расчетные удельные сопротивления находим:

ρрacч.=100*Кп; Ом,

ρрасч.в= 100*1.8=180(Ом); pacч.ч=100*4,5=450(Ом).

Определяем сопротивление растеканию одного вертикального электрода - уголка №50 длиной 2,5 метра при погружении ниже уровня земли на 0,7(м) по выражению:

dу.эк=0,95*В - эквивалентный диаметр уголка;

В=0.05(м) – ширина стороны уголка;

d.у.эк.=0,95*0.05=0,0475

L- длина уголка, м;

t - расстояние от верхности земля до середины электрода, м ;

t=0,7+2,5/2=1,95(м)

Определяем примерное количество вертикальных заземлителей при предварительно принятом коэффициенте использования Ки.в.зм=0,74, выбранном по таблице 8.5 /10/ по выражению:

n=R в.о/(Ки.в.зм*Rи ), шт.; где

Rи - необходимое сопротивление искусственного заземления ,Ом

n=54,93/(0,74*4)=18,56(шт.)

Следовательно, требуется не менее 19 вертикальных электродов.

Определяем сопротивление растеканию горизонтальных электродов (полосы 30х4мм), которые соединяют вертикальные электроды.

где

Ки.г=0,45 - коэффициент использования горизонтальных электродов, определяется по таблице 8.6 /10/;

L=90(м) - длина горизонтальных заземлителей по контуру заземления;

в=0,03(м) - ширина полосы;

t - расстояние от поверхности земли до горизонтального заземлителя, м.

Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтальных соединений из выражения:

Уточняем число вертикальных электродов с учетом коэффициента использования:

Окончательно принимаем 16 уголков.Дополнительно к контуру на территории устанавливается сетка из продольных полос, расположенных на расстоянии 0,8¸1(м) от оборудования, параллельно осям оборудования, на глубине 0,7(м). Продольные полосы соединяются между собой на всей площади поперечными проводниками с шагом не более 6(м).

Выравнивание потенциалов также осуществляется у въезда на территорию электроустановки путем укладки двух полос с постепенным заглублением на глубину 1 и 1,5(м) соответственно. Эти не учтенные горизонтальные электроды уменьшают общее сопротивление заземления в незначительной степени.

2.17 Контроль состояния изоляции

Подстанция проектируется с малым током замыкания на землю.В нормальных условиях напряжение всех трех фаз по отношению к земле равны фазному напряжению. В случае металлического однофазного замыкания на землю, напряжение поврежденной фазы относительно земля становится равным нулю, а напряжение не поврежденных фаз увеличивается до междуфазного. Междуфазные напряжения при этом не изменяются и работа электроприемников, не нарушается. Через место повреждения протекает сравнительно небольшой ток. При таком замыкании сеть может некоторое время (примерно 2 часа) оставаться в работе. Длительная работа с замкнутой на землю фазой опасна, так как при пробое на землю изоляции другой фазы, в сети возникает междуфазное к.з. Для контроля такого состояния сетей предусматривается устройство контроля изоляции относительно земли.

Контролирующее устройство выполняется при помощи одного вольтметра и переключателя, присоединяемых к сборным шинам 6,3кВ КРУ через измерительный трансформатор напряжения типа НТМИ. Для сигнализации однофазного замыкания на землю на вторичные обмотки трансформатора, подключается реле максимального напряжения, а также вольтметр контроля изоляции.

При нормальном режиме работы вольтметр показывает равные по значению фазные напряжения. При глухом (металлическом) замыкании на землю одной из фаз, напряжение этой фазы относительно земли станет равным нулю, а напряжения двух других фаз возрастут и станут междуфазными, что отразится на показаниях вольтметра. Если замыкание на землю не будет глухим, то напряжение поврежденной фазы уменьшится, а напряжение не поврежденных фаз повысится в меньшей мере. Соответственно этому изменяются показания вольтметра при переключениях.

3. Безопасность жизнедеятельности

3.1 Общий анализ вредных и опасных факторов

При обслуживании подстанции 35/6кВ и прилегающего к ней электрооборудования персонал в первую очередь подвергается опасности поражения электрическим током.

Опасность электрического тока в отличие от прочих опасностей усугубляется тем, что человек не в состоянии без специальных приборов обнаружить напряжение дистанционно. Проходя через живые ткани, электрический ток оказывает термическое электролитическое и биологическое воздействие, что приводит к различным нарушениям в организме, вызывая как местное поражение тканей и органов, так и общее поражение организма.

Различают два вида поражения электрическим током: электрический удар и местные электрические травмы, которые резко отличаются друг от друга. Местными электрическими травмами являются: ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.

В электроустановках напряжением 35кВ возникает опасность характерная для данного уровня напряжения, ожоги могут возникать и без непосредственного контакта с токоведущими частями, а лишь при случайном приближении на опасное расстояние. Когда это расстояние меньше или равно разрядному, возникает сначала искровой разряд, который переходит в электрическую дугу.

Температура дуги достигает 4000С, кроме того ткани человека нагреваются проходящим через них током. Это приводит к ожогу. Под действием тока происходит резкое сокращение мышц, которое приводит к разрыву дуги. Поскольку ток проходит через тело человека кратковременно, нарушения дыхания и кровообращения может не наступить, однако полученные ожоги весьма серьезны, а иногда и смертельны.

3.2 Мероприятия по предотвращению поражения электрическим током

Проектируемая подстанция относится к электроустановкам с напряжением выше 1000В, что требует соблюдения мер электробезопасности, согласно правил техники безопасности.

Причины несчастных случаев можно сгруппировать по следующим основным направлениям: квалификация персонала, дисциплина и порядок на производстве, ответственность за полученное дело, психологические факторы.

Исходя из этого, выделяются основные причины, приводящие к электротравмам:

1)       Нарушение технических мероприятий ПТБ.

2)       Нарушение организационных мероприятий ПТБ.

Для устранения этих нарушений предусматриваются:

1. Организационные мероприятия /19/:

1)       Назначение лиц, ответственных за безопасное ведение работ.

2)       Выдача наряда или распоряжения в строго установленном порядке.

3)       Выдача разрешения на подготовку рабочих мест и на допуск.

4)       Надзор при выполнении работ.

5)       Оформление перевода на другое рабочее место.

6)       Оформление перерывов в работе и ее окончания.

2. Технические мероприятия /19; 20/:

Для подготовки рабочего места при работе, требующей снятия напряжения, устанавливается следующий порядок выполнения технических мероприятий:

а) производятся отключения и принимаются меры, препятствующие ошибочному или самопроизвольному включению коммутационной аппаратуры;

б) вывешиваются запрещающие плакаты на приводах ручного и на ключах дистанционного управления коммутационной аппаратуры;

в) проверяется отсутствие напряжения на токоведущих частях, которые должны быть заземлены, для защиты людей от поражения электрическим током;

г) устанавливается заземление (включаются заземляющие ножи, используются переносные заземления);

д) ограждаются при необходимости рабочие места или оставшиеся под напряжением токоведущие части и вывешиваются на ограждениях плакаты безопасности. В зависимости от местных условий токоведущие части ограждаются до или после их заземления.

При работе на токоведущих частях, требующей снятия напряжения, отключаются:

1)       Токоведущие части, на которых будет производиться работа.

2)       Неограждённые токоведущие части, к которым возможно приближение людей на расстояние не менее 1 м на стороне 35кВ и не менее 0.6м на стороне 6,3кВ проектируемой подстанции, механизмов и грузоподъемных машин на расстояние не меньше 1,5м на стороне 35кВ и менее 1м на стороне 6,3кВ.

В электроустановках с напряжением свыше 1000В с каждой стороны, откуда коммутационным аппаратом может быть подано напряжение на рабочее место, предусматривается видимый разрыв: отсоединение шин и проводов; отключаются разъединители; снимаются предохранители; отключаются отделители и выключатели нагрузок за исключением тех, у которых автоматическое выключение осуществляется пружинами, установленными на самих аппаратах.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5