Заказ: 3018 ВКР Сентябрь 2018

Тип почвы в месте сооружения контура заземления – суглинок.
Удельные сопротивления грунта горизонтальных и вертикальных заземлителей определяются по следующим выражениям согласно методике, приведённой в [14]:
                                                  (3.1)
                                                (3.2)
где ρуд – значение удельного сопротивления грунта [14];
Кп.г и Кп.в – значение повышающих коэффициентов для горизонтальных и вертикальных электродов [14].
По выражениям (3.1) и (3.2) для горизонтальных и вертикальных заземлителей


Значение сопротивления растеканию стержневого вертикального электрода [14]:
(3.3)
где l - длина электрода, м;
d - внешний диаметр электрода, м;
t – принимаемое расстояние от поверхности земли до середины электрода, м.

Количество вертикальных заземлителей по формуле [14]:
(3.4)
где Ки.в. – коэффициент использования вертикальных заземлителей без учета влияния горизонтальных электродов при их расположении по контуру, [14], значение Ки.в.=0,66.

Значение расчетного сопротивления растеканию горизонтальных электродов [14]:
(3.5)
где Ки.г. - коэффициент использования горизонтальных соединительных электродов в контуре из вертикальных электродов [14], принимается Ки.г.=0,32;
l – суммарная длина горизонтальных электродов, м;
t – расстояние до поверхности земли, м;
b – ширина полосы, м.

Уточненное сопротивление вертикальных электродов [14]
(3.6)

Уточненное количество вертикальных электродов при коэффициенте использования вертикального электрода [14]:
(3.7)

Окончательно принимается в проектируемом контуре заземления ТП-10/0,4 кВ торгового комплекса 25 вертикальных электродов, располагаемые по периметру ТП-10/0,4 кВ.
Значение сопротивления вертикальных заземлителей проектируемого контура заземления:

Общее сопротивление заземлителей проектируемого контура заземления определяется так:
(3.8)

Полученное сопротивление меньше предельно допустимого, равного 4 Ом, следовательно, спроектированный контур заземления ТП-10/0,4 кВ торгового комплекса удовлетворяет необходимым требованиям и положениям [1].
Схема конструктивного выполнения спроектированного заземляющего контура ТП-10/0,4 кВ торгового комплекса приведена на рис. 3.1.


Рисунок 3.1 – Схема конструктивного выполнения спроектированного заземляющего контура ТП-10/0,4 кВ торгового комплекса: 1 - здание ТП, 2 - вертикальный электрод, 3 - горизонтальный электрод, 4 - камеры ВН (КСО-366),
5 - трансформатор, 6 - шкафы 0,4 кВ, 7 – заземляющий проводник

Спроектированный контур заземления отвечает положению основных нормативных документов и подходит для установки на ТП-10/0,4 кВ торгового комплекса.



3.2 Обеспечение электробезопасности

Все виды работ в электрических устройствах должен производить специально обученный рабочий персонал, который имеет допуск к работе в цепях соответствующих устройств [14-16].
При выполнении работ на панелях и в цепях управления релейной защиты и автоматики принимают все меры предосторожности против ошибочного отключения (или включения) оборудования [14-16].
Выполнение всех видов работ без проверенных схем РЗиА, заданных объемов и последовательности работ (программа либо перечень работ), категорически запрещается [14-16].
При эксплуатации оборудования вторичных цепей, в частности, устройств релейной защиты и автоматики, применяемой на подстанциях спроектированной районной электрической сети, необходимо неуклонно придерживаться требований электробезопасности [14-16], которые, в общем, состоят в выполнении следующих мероприятий:
- постоянно следить за надежностью заземления шкафов, пультов и ящиков управления, а также клеммных коробок, шинок, труб, лотков электропроводки, металлических конструкций, которые в аварийных ситуациях могут оказаться под напряжением;
- двери и крышки шкафов управления, пультов, ящиков управления и клеммных коробок должны быть постоянно закрыты и заперты с помощью предусмотренных для этой цели механизмов;
- обслуживание и эксплуатацию следует производить в соответствии с действующими нормами [1,14-16];
- персонал обязан иметь, знать и выполнять должностные инструкции по безопасным методам работы, а также пройти соответствующую подготовку и иметь допуск к работе с данным оборудованием;
- обязательно использование улучшенной (двойной) изоляции проводов, находящихся под напряжением;
- необходимо предусмотреть ограждение и создание условий недоступности к электрооборудованию и токоведущим частям;
- обязательна установка защитной аппаратуры (автоматических выключателей, реле, УЗО, дифференциальных автоматов и т.д.);
Также крайне важна и необходима полная автоматизация процесса производства, распределения и передачи электроэнергии потребителям электроэнергии.
Для этой цели служат устройства автоматики, применяемые совместно с электрооборудованием, например, автоматическая частотная разгрузка (АЧР).
Требования к технике безопасности, применяемые к данным устройствам автоматики, схожи с требованиями к устройствам релейной защиты. По этой причине их объединяют в устройсва релейной защиты и автоматики (РЗиА) и рассматривают как единое целое [15,16].
При эксплуатации оборудования РЗиА необходимо выполнять требования, относящиеся к любому оборудованию, а также некоторые специфические требования.
К общим требованиям относятся [14-16]:
- ежемесячные осмотры устройств РЗиА, а также механизмов, на которые они воздействуют (например, приводы электрических аппаратов).
При этом особо тщательно проверяют: затяжку всех основных болтовых соединений, целостность корпусов, крепление и работу исполнительных механизмов;
- параллельно с проверкой устройств РЗиА проверяют исправность механизмов выключателей (электромагниты включения, стопорные и блокирующие устройства и т.д.).
Во время работы оборудования ни в коем случае нельзя производить работы во вторичных цепях, в частности, нельзя очищать оборудование от пыли и грязи, регулировать затяжку болтовых соединений, а также производить регулировочные операции.
Категорически запрещается без указаний производить проверку срабатывания релейной защиты, касаться и регулировать тяги электрических аппаратов, что может привести к механическим травмам [14].
Допускается производить осмотр устройств РЗиА без отключения питания, а также регулировку уставок срабатывания некоторых типов реле и механизмов.
Однако все перечисленные работы следует неукоснительно выполнять согласно действующих инструкций и только по наряду либо распоряжению.
Мероприятия, обеспечивающие безопасность работ, можно условно разделить на две группы [14,17].
Организационные мероприятия включают в себя [14,17]:
правильный подбор персонала, который обслуживает электроустановки. При этом строго запрещается использовать труд молодых людей моложе 18 лет, а также необученных людей и лиц, не прошедших медицинское освидетельствование;
обучение правилам безопасности при проведении работ в действующих типах электроустановок (монтажные, ремонтные работы, а также работы по обслуживании электроустановок;
назначение лиц, ответственных за электрохозяйство предприятия, служб, подразделений и т.д.;
контроль над правильностью устройства электропроводок и установкой электрооборудования в соответствии с требованиями [1];
проведение периодических осмотров, испытаний и измерений электрооборудования с утверждённой нормами периодичностью, в случае несоответствия данным предъявляемым требованиям – своевременного ремонта (текущего и капитального) оборудования;
контроль над надежностью защитных приспособлений от поражения электрическим током.
К техническим мероприятиям относят [14,17]:
применение различных устройств защиты электроустановок и сетей от перегрузок и токов коротких замыканий в них;
защиту людей и животных от прикосновения к токоведущим частям оборудования с помощью его ограждения и размещения в отдельных зданиях;
применение защитного отключения, заземления и зануления;
применение электрооборудования с малым значением напряжения (менее 42 В);
применение изолирующих поверхностей (диэлектрических настилов, ковриков, изолирующих подставок и т.д.).
Для высококвалифицированных рабочих организуется курсы повышения квалификации.
Инструктаж проводят руководители цехов, подстанций, лабораторий, смен, участков и мастера в рабочее время.
Цель инструктажа – непосредственно обучить каждого рабочего правильным и безопасным методам работы, уходу за оборудованием, применению инструкций и правил в рабочей установке [14].
Одновременно контролируется знания персонала [1,14-16].
В течение года должен быть освещен весь комплекс работ инструктируемых лиц. В сетях в качестве дополнительной защитной меры также используются разделяющие трансформаторы [20]. Это позволяет изолировать питание устройств РЗиА от общей электрической сети.
При этом вторичная обмотка данного разделяющего трансформатора не подлежит заземлению. Прикосновение к ней не создает персоналу опасности, так как токи утечки малы и не представляют опасности для человека. Разделяющие трансформаторы также применяются при работе с переносным инструментом и оборудованием, применяемыми для проверки и регулирования электрооборудования. Неукоснительное соблюдение и выполнение перечисленных выше мероприятий приводит к обеспечению безопасности работ и жизнедеятельности.
3.3 Расчёт технико – экономических показателей системы электроснабжения торгового комплекса

Потери мощности в кабельной линии электропередачи в трехфазной электрической сети в нормальном режиме работы:
, кВт (3.9)
, кВт (3.10)
где Iрн – значение расчетного тока нормального режима работы, А;
Uном – значение номинального напряжение сети, кВ;
r0 и x0 –значение удельные соответственно активного и реактивного сопротивления линии, мОм/м;
L- суммарная длина линии, м.
Определение искомых потерь мощности и электроэнергии проводится на примере участка ТП – П №1 (СТО и ремонта автомобилей).


Так как данный участок линии состоит из двух силовых кабелей, следовательно, общие потери мощности в линии электропередачи:


Значение потерь электроэнергии в линии трехфазной электрической сети в нормальном режиме работы:
(3.11)
(3.12)
где τ – время наибольших потерь, ч.
Время наибольших потерь определяется так:
, (3.13)
где Тмах  - значение годового числа часов использования максимума нагрузки [7,18].



Аналогичные расчеты проводятся для других кабельных линий электропередачи проектируемого торгового комплекса и результаты расчётов приведены в таблице 3.1.
Значения потерь мощности в силовых трансформаторах ТП-10/0,4 кВ проектируемого торгового комплекса в нормальном режиме работы согласно [7, 18]:
(3.14)
                  (3.15)
где ∆Рст, ∆Рхх – значение потерь активной мощности в стали трансформатора, кВт;
∆Рм, ∆Ркз – значение потерь активной мощности в меди трансформатора при его номинальной нагрузке, кВт;
k – количество трансформаторов на ТП, шт;
Sр.ТП – расчетная мощность ТП-10/0,4 кВ, кВА;
Ixx - значение тока холостого хода, %;
Uк – значение напряжения короткого замыкания, %;
Sн – номинальная мощность трансформатора, кВА.
Потери мощности в силовых трансформаторах ТП-10/0,4 кВ в нормальном режиме работы системы по выражениям (3.14) и (3.15)


Значение годовых потерь активной электроэнергии в силовых трансформаторах ТП-10/0,4 кВ проектируемого торгового комплекса
(3.16)
где t – время работы ТП-10/0,4 кВ в год, ч;
β - коэффициент загрузки ТП-10/0,4 кВ проектируемого торгового комплекса в послеаварийном режиме;
τ – время наибольших потерь.



Значение суммарных годовых потерь активной электроэнергии в питающей сети напряжением 0,4/0,23 кВ и в трансформаторах ТП-10/0,4 кВ проектируемого торгового комплекса составляет величину


Таблица 3.1
Результаты расчета потерь мощности и электроэнергии в питающих кабельных линиях 0,4/0,23 кВ
Линия Длина линии Удельные сопротивления участков сети Ток в норм. режиме Потери мощности  в норм. режиме Годовое число
мax. нагр. Время наибольших потерь Потери
эл. энергии в
норм. режиме
работы - L r0 x0 Iрн ΔРн ΔQн Tmax τ ΔWaн ΔWpн - м мОм/м А кВт кВАр час час кВт·ч кВАр·ч ТП – П №1 60 0,34 0,06 134,3 4,78 0,84 2500 1225,31 5857,0 1029,3 ТП – П №2 80 0,14 0,06 220,9 5,74 2,46 3000 1574,85 9039,6 3874,1 ТП – П №3 140 0,34 0,06 124,3 1,89 0,02 3000 1574,85 2976,5 810,5 ТП – П №4 160 0,64 0,06 96,8 0,36 0,03 2500 1225,31 441,1 160,8 ТП – П №5 180 2·0,17 2·0,06 335,2 9,16 3,24 2500 1225,31 11223,8 3970,0 ТП – П №6 200 0,14 0,06 218,8 0,40 0,09 3000 1574,85 629,9 141,7 ТП – П №7 210 0,46 0,06 102,9 3,21 0,42 3000 1574,85 5055,3 661,4 ТП – П №8 240 2,15 0,06 35,7 0,65 0,01 2800 1429,77 929,4 240,3 Всего по ТП-10/0,4 кВ торгового комплекса 26,19 7,11 - - 36152,6 9758,4 Далее определяются экономические параметры системы электроснабжения проектируемого торгового комплекса. Себестоимость передачи электроэнергии в системе электроснабжения проектируемого торгового комплекса согласно [12]:

(3.17)

где Иам – амортизационные отчисления, которые предназначены для полного возмещения основных фондов объекта;
Ик.р. – отчисления на капитальный ремонт, а также для частичного восстановления оборудования и его модернизации оборудования;
Из – заработная плата обслуживающего персонала;
Ипр – прочие расходы, которые включают затраты на материалы, а также текущий ремонт, вспомогательные расходы производств;
Иэ – затраты на потери электрической энергии.
При этом затраты Из и Ипр объединяются в виде затрат на обслуживание сетей Иобс, определяемые согласно [12] так:

(3.18)


Таблица 3.2
Исходные экономические показатели
Элемент сети Капитальные
затраты Норма амортизац.
отчислений, % Условные
единицы Вид Параметр Кол-во тыс.руб/
ТП тыс.руб/
км Ррен Рк.р. ед/ПС
в год ед/км
в год ТП 630 кВА 2 шт. 466 - 6,6 2,9 4,0 - КЛ 3х10 +1х6 0,21 км - 45,0 3,0 0,6 - 1,7 3х50 +1х25 0,16 км - 180,0 3х70 +1х25 0,21 км - 242,0 3х95 +1х35 0,20 км - 319,0 3х185 +1х50 0,36 км - 584,0 3х240 +1х50 0,28 км - 761,0
Суммарные капитальные вложения в ПС и ВЛ:
(3.19)
где Nт, Цт –количество и цена трансформаторов ТП-10/0,4 кВ;
LКЛ, ЦКЛ –длина и цена кабельных линий.

Отчисления на амортизацию составляют
(3.20)
где аТП, аКЛ – амортизационные отчисления на ТП-10/0,4 кВ и кабельные линии электропередач.

Отчисления на капитальный ремонт составляют
(3.21)

Затраты на техническое обслуживание сети проектируемого торгового комплекса:
количество условных единиц
(3.22)

затраты на обслуживание проектируемого торгового комплекса

Значение Зп=2,85 р/кВт(ч [7], при этом годовые потери электроэнергии в сетях проектируемого торгового комплекса составляют 66856 кВт∙ч.

Суммарные годовые издержки составляют:
(3.23)

Себестоимость передачи энергии в сети напряжением 0,4 кВ проектируемого торгового комплекса
(3.24)

Значение полной себестоимости электроэнергии, которая отпущена потребителям торгового комплекса

При этом значение удельных приведенных затрат, необходимых на передачу электроэнергии, составляют значение:
(3.25)













Выводы по главе 3

В результате выполнения третьей главы работы осуществлено:
- расчёт контура заземления понижающей подстанции проектируемого торгового комплекса, в результате которого определено, что в проектируемом контуре заземления ТП-10/0,4 кВ торгового комплекса 25 вертикальных электродов, располагаемые по периметру ТП-10/0,4 кВ;
- разработаны мероприятия по обеспечение электробезопасности при работе на электрооборудовании и в сетях торгового комплекса;
- проведён расчёт технико – экономических показателей системы электроснабжения торгового комплекса, включающий определение потерь электроэнергии в кабельных линиях электропередачи и силовых трансформаторах ТП-10/0,4 кВ, а также экономических показателей системы электроснабжения проектируемого торгового комплекса.





















ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения данной работы разработана система электроснабжения торгового комплекса г. Шымкента республики Казахстан. В работе произведен расчет электрических нагрузок потребителей торгового комплекса, рассчитана и выбрана мощность силовых трансформаторов ТП-10/0,4 кВ. На закрытой пристроенной ТП-10/0,4 кВ торгового комплекса принята установка двух силовых трансформаторов типа ТМ-630/10.
В результате проектирования, для защиты сетей и потребителей выбраны автоматы типа ВА, плавкие предохранители типа ПН-2, которые устанавливаются во ВРУ потребителей комплекса. Выбраны и проверены электрические аппараты номинальным напряжением 10 кВ.
Питание потребителей II категорий торгового комплекса осуществляется по радиальной схеме от ТП-10/0,4 кВ с применением двух кабелей с учётом критерия резервирования согласно [2].
Для питания потребителей торгового комплекса выбраны кабельные линии, выполненные кабелями марки АВВГ различных сечений с последующей их проверкой по допустимой потере напряжения.
Также выбрано и проверено сечение кабелей марки АСБ-10(3x25), питающих ТП-10/0,4 кВ.
Рассчитаны значения потерь мощности и электроэнергии в сети низкого напряжения торгового комплекса и в силовых трансформаторах ТП-10/0,4 кВ, произведены расчёты заземления ТП-10/0,4 кВ и экономических показателей системы электроснабжения проектируемого торгового комплекса.
Спроектированная система электроснабжения торгового комплекса отвечает необходимым требованиям безопасности, экономичности и надёжности.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Правила устройства электроустановок. – 7-е изд., перераб. и доп.–М.: Главгосэнергонадзор России, 2013. – 692 с.
Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.- М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.
СП 31-110-2003. Свод правил по проектированию и строительству «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий», Госстрой РФ, 2004. – 73 с.
Коптев А.А. Монтаж цеховых электрических сетей напряжением до 1 кВ: Справочник электромонтажника. Под ред. А.Д. Смирнова и др. – М: Энергоатомиздат, 1988 – 192 с.
Козлов В.А. «Электроснабжение городов».- 5- е издание, перераб. и доп. – Ленинград: Энергоатомиздат Ленинградское отделение, 2002. – 264 с.
Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для ВУЗов. – 4е издание, переаб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.
Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: В 2 т. Т. 1. - Электроснабжение / Под общ. ред. А.А. Федорова - М: Энергоатомиздат, 1986. - 568 с.: ил.
Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. - 4-е изд., перераб. и доп. - М: Энергоатомиздат, 2016. - 392 с.: ил.
Водянников В.Т. Экономическая оценка проектных решений в энергетике АПК. – М.: Колос, 2008 – 263с.
Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. - 4-е изд., перераб. и доп. - М: Энергоатомиздат, 2017. - 174 с.: ил.
Курдюмов В.И., Зотов Б.И. Проектирование и расчет средств обеспечения безопасности. – М.: Колос, 2005 г.
Долин П. А. Справочник по технике безопасности. – 5-е изд., пере-раб. и. доп. – М.: Энергоиздат, 1982. – 800 с., ил.
Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. - М., 2013.
И. В. Жежеленко, Ю. Л. Саенко. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях. – М.: Энергоатомиздат, 2005. – 261 с.
Федеральный закон РФ «Об основах охраны труда в Российской Федерации» от 17 июля 1999 г. №181.
Энергетическая стратегия России на период до 2030 года // РД РАО «ЕЭС России». – М.: Министерство энергетики, 2013.
Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисовича. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: ЭНАС, 2012.
Идельчик В. И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989 – 175 с.
Электрические системы и сети: Учебник/Г.Е. Поспелов, В.Т. Федин, П.В. Лычёв - Мн.: УП «Технопринт», 2004.
Передача и распределение электрической энергии / Герасименко А.А., Федин В.Т. - Изд. 2-е, - Ростов Н/Д: Феникс, 2008.
Электротехнический справочник: В 3 т. Т.З. В 2 кн. Кн.1. Производство и распределение электрической энергии. - под общ. ред. И.Н. Орлова. - 7-е изд., испр. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1988. – 880 стр.
Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ - М.: Норматика, 2016.
Потребич А.А. Методы расчёта потерь энергии в питающих электрических сетях энергосистем. – Электричество. – 1995. – №9.
Потребич А. А. Моделирование нагрузок для расчёта потерь энергии в питающих электрических сетях энергосистем. Электричество. – 1997. – №3.
Железко Ю. С. Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций. – Электрические станции. – 2005. – № 7.
Gupta P. Adaptive short–term forecasting of hourly loads using weather information – IEEE Trans. Power Appar. And Syst. 1998. №5.
Panuska V. Short–term forecasting of electric power system load from a weather dependent model. – IFAC Symp.1977. Autom. Contr. and Prot. Electr. Power Syst., Melbourne, 1977. Sydney.
















2


2


15


21


23



52