2020-01-14
148
Трансформаторы подстанции подключены к ВЛ через выключатели, с помощью которых поврежденный трансформатор должен отключиться от сети в безтоковую паузу. Отключение осуществляется с помощью защиты трансформатора, реагирующей на к.з. в зоне ее действия, вызываемое отключением короткозамыкателя на стороне высшего напряжения трансформатора.
В качестве релейной защиты принимаются следующие виды защиты: продольная дифференциальная, газовая [3].
Дифференциальная защита выполнена на реле ДЗТ-11, которое благодаря наличию тормозной обмотки обеспечивает несрабатывание защиты от токов небаланса от внешних к.з. Первичный ток срабатывания защиты с реле ДЗТ определяют только по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора под напряжение. Расчет защиты приведен в таблице.
Относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения по стороне ВН, принята равной половине суммарного диапазона регулирования напряжения. Е = 0,1 – полная погрешность трансформаторов тока.
|
|
|
tg j - тангенс угла наклона к горизонтальной оси касательной, проведенной из начала координат к тормозной характеристике реле, соответствующей минимальному торможению. Для ДЗТ-11 tgj=0,87.
Наименьший коэффициент чувствительности продольной дифференциальной защиты трансформаторов должен быть около двух.
На рисунке 9.3 изображены Прохождение токов нулевой последовательности в схеме дифференциальной защиты при внешних коротких замыканиях.
Таким образом, соединение одной из групп трансформаторов тока в треугольник обеспечивает компенсацию сдвига фаз между вторичными и первичными токами силового трансформатора не только при симметричной нагрузке и трёхфазных коротких замыканиях, но и при любом несимметричном повреждении или нагрузочном режиме.
Таким образом, соединение одной из групп трансформаторов тока в треугольник обеспечивает компенсацию сдвига фаз между вторичными и первичными токами силового трансформатора не только при симметричной нагрузке и трёхфазных коротких замыканиях, но и при любом несимметричном повреждении или нагрузочном режиме.
Производим расчет продольной дифференциальной защиты трансформатора и заносим его в таблицу 9.1.
Таблица 9.1 Расчет продольной нагрузки дифференциальной защиты трансформатора ТМ 630/110
| Величины | Расчетная формула | Расчетное значение |
| 1 Номинальная мощность трансформатора, кВА | SН | 630 |
| 2 Номинальное напряжение обмоток защищаемого трансформатора, кВ ВН НН | UВН UНН | 10 0,4 |
| 3 Относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения на стороне ВН | DU | 0,08 |
| 4 Схема соединения трансформаторов тока: на стороне ВН на стороне НН | Y D | |
| 5 Коэффициент трансформации трансформаторов тока: на стороне ВН на стороне НН | nВН nНН | 60 400 |
| 6 Значение тока трехфазного к.з. на выводах НН, приведенное к напряжению ВН, кА | IK | 0,50 |
| Определение установок и чувствительности защиты | ||
| 7 Номинальный ток защищаемого трансформатора на стороне ВН, А | 
|  А
|
| 8 Первичный ток срабатывания по условию отстройки от бросков тока намагничивания | 
|  = 1,5×57,8=86,7 А
|
| 9 Ток срабатывания реле, приведенный к стороне ВН, А | 
|  А
|
| 10 Расчетное число обмоток реле, включаемых в плечо защиты со стороны ВН | 
| 
|
| 11 Принятое число витков обмотки реле, включаемых со стороны ВН | 
| WВН = 39 |
| 12 Расчетное число витков обмотки реле, включаемых со стороны НН | 
| 
|
| 13 Принятое число витков обмотки реле, включаемых со стороны НН | WHH – ближайшее число | WHH = 18 |
| 14 Расчетное число витков тормозной обмотки по условию отстройки от тока небаланса при к.з. на стороне НН | 
| 
|
| 15 Принятое число тормозной обмотки | WT > WTрасч | WT = 9 |
| 16 Минимальное значение тока в реле при двухфазном к.з. | 
|  А
|
| 17 Минимальное значение коэффициента чувствительности защиты | 
| 
|
|
|
|
Газовая защита. Принцип действия Расширителя масляного бака
Так как трансформаторное масло, использующееся для изоляции и охлаждения, имеет высокий коэффициент температурного расширения, а температура масла в процессе эксплуатации аппарата может изменяться в широких пределах (-45°С…+90°) объем масла в баке также изменяется. Для компенсации изменения объема масла служит расширительный бак — резервуар, соединенный с баком трубопроводом и частично заполненный маслом. Объем расширителя выбран таким образом, чтобы во всем диапазоне изменения температур уровень масла в расширителе находился в допустимых пределах. Расширитель оборудуется индикатором уровня масла, воздухоосушителем для поступающего воздуха, трубопроводом для доливки в бак масла. На рисунке 9.4 изображено газовое реле.
Рис. 9.4 Газовое реле Бухгольца.
В рассечку трубопровода, соединяющего бак и расширитель, устанавливается газовое реле (например, ранее выпускавшиеся типа РГЧЗ-66, ПГ-22, немецкого производства BF-50,BF-80, или отечественные РЗТ-50, РЗТ-80). Газовое реле имеет герметичный корпус со смотровыми окошками. Сверху на корпусе реле имеется специальный краник, предназначенный для выпуска воздуха и отбора проб газа. Газовое реле имеет два поплавковых элемента, действующих при срабатывании на замыкание механически связанных с ними контактов, и реагирующих на снижение уровня масла в реле, а также струйный элемент (подвешенная на пути масла пластинка с калиброванным отверстием), срабатывающим при интенсивном движении потока масла из бака в расширитель. В нормальном режиме корпус газового реле заполнен маслом, и контакты, связанные с его поплавковыми и струйным элементами, разомкнуты.
Работа газовой защиты
При внутреннем повреждении в баке защищаемого аппарата - горение электрической дуги, или перегрев внутренних элементов - трансформаторное масло разлагается с выделением горючего газа, содержащего до 70% водорода. Выделяющийся газ подымается к крышке, и так как аппарат устанавливается с наклоном 1-2% в сторону расширителя, движется в расширитель. Проходя через газовое реле, газ вытесняет из него масло. При незначительном выделении газа, или снижении уровня масла в расширителе до уровня верхнего поплавкового элемента, он срабатывает, и замыкаются контакты, действующие на сигнал (1-я ступень газовой защиты). При значительном выделении газа срабатывает нижний поплавковый элемент и замыкаются контакты, действующие на отключение (2-я ступень газовой защиты). При интенсивном движении потока масла из бака в расширитель срабатывает струйный элемент, действующий на отключение, аналогично 2-й ступени газовой защиты.
|
|
|
Особенности газовой защиты.
Газовая защита маслонаполненных аппаратов имеет абсолютную селективность и срабатывает только при повреждениях внутри бака защищаемого объекта. Защита реагирует на повреждения, сопровождающиеся выделением газа, выбросом масла из бака в расширитель или аварийным понижением уровня масла. Газовая защита — одна из немногих, после которых не допускается действие АПВ (автоматическое повторное включение), так как в большинстве случаев отключаемые ей повреждения оказываются устойчивыми.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Экономическое обоснование дипломного проекта содержит определение проектных технико-экономических показателей, капитальных затрат на строительство системы электроснабжения города, расчёт ежегодных эксплуатационных расходов, связанных с обслуживанием и ремонтом электрических сетей, обеспечивающих поставку и распределение электрической энергии для потребителей, а также расчёт дисконтированных показателей экономической эффективности проекта.
Исходные данные для расчета экономической эффективности проекта.
а) Нагрузка потребителей, кВт:
10 домов по 120 квартир– РΣоу=1801,4 (КВА);
1 дом с 80 квартирами– РΣоу=130,55 (КВА);
14 домов по 40 квартир– РΣоу=1113,7 (КВА);
20 домов по 60 квартир– РΣоу=2080,4 (КВА);
29 дома по 20 квартир– РΣоу=1459,3 (КВА);
3 дома по 32 квартиры – РΣоу=203,2 (КВА);
5 домов по 6 квартир– РΣоу=156,1 (КВА);
Общественные учреждения – РΣоу=501,498 (КВА);
б) Максимальное число часов использования нагрузки в год согласно ДБН 360 – 92 "Градостроительство, планировка и застройка городов и сельских поселений", ч/год:
для домов с электроплитами – Tmax.ждэ = 3837,5;
для общественных учреждений – Tmax.оу = 3599,9;
в) Коэффициент нормативных технологических потерь электроэнергии – Ктех.пот = 12,58%.
|
|
|
г) Нормативный срок строительства, лет – Тн = 1.
д) Удельные капиталовложения на 1км КЛ, руб:
Выше 1 кВ:
АВВБ 3х70 – ККЛ70 = 190 781;
АВВБ 3х95 – ККЛ95 = 243 382;
АВВБ 3х150 – ККЛ150 = 339 243;
До 1 кВ:
АВВБ 4х10– ККЛ10=57 673
АВВБ 4х16– ККЛ16=73 483
АВВБ 4х25– ККЛ25=101 430
АВВБ 4х35– ККЛ35=128 504
АВВБ 4х50– ККЛ50=176 048
АВВБ 4х70– ККЛ70=217 974
АВВБ 4х95– ККЛ95=298 926
е) Удельные капиталовложения на 1км ВЛ, руб:
1-цепная ВЛ 0,4 кВ (СИП2а–4х16) – КВЛ0,4-4х16 = 66 001;
ж) Стоимость трансформаторов:
ТМ 400/10/0,4 – 243 000 руб;
ТМ 630/10/0,4 – 371 000 руб;
ТМ 1000/10/0,4 – 550 600 руб.
з) Стоимость ТП в зависимости от мощности трансформаторов, руб:
ТП 2 х 400 – КТП400 = 3 486 000;
ТП 2 х 630 – КТП630 = 3 742 000;
ТП 2 х 1000 – КТП1000 = 4 101 200.
и) Ежегодные затраты на техническое обслуживание и ремонт электрических сетей, %:
ТП – Иор.ТП = 4,3;
КЛ 10 кВ – Иор.КЛ10 = 4,3;
КЛ 0,4 кВ – Иор.КЛ10 = 3,0;
ВЛ 0,4 кВ – Иор.ВЛ35 = 2,2;
к) Расчетный срок эксплуатации проекта, лет – Т = 24.
л) Нормы амортизационных отчислений, %:
КЛ кВ – НаКЛ = 4,0;
ВЛ 0,4 кВ – НаВЛ = 2,0;
Электрооборудование – НаЭО = 4,4.
м) Тариф на поставку электрической энергии, руб/кВт·ч – Тэ = 2,89.
н) Длины траншей с кабелями, м:
Выше 1 кВ:
АВВБ 3х70 – ℓКЛ70 = 1 140;
АВВБ 3х95 – ℓКЛ95 = 480;
АВВБ 3х150 – ℓКЛ150 = 400;
До 1 кВ:
АВВБ 4х10 – ℓКЛ10 = 005;
АВВБ 4х16 – ℓКЛ16 = 835;
АВВБ 4х25 – ℓКЛ25 = 165;
АВВБ 4х35 – ℓКЛ35 = 440;
АВВБ 4х50 – ℓКЛ50 = 0;
АВВБ 4х70 – ℓКЛ70 = 6;
АВВБ 4х95 – ℓКЛ95 = 5;
н) Длины ВЛ, м:
1-цепная ВЛ 0,4 кВ (СИП2а – 4х16) – ℓВЛ0,4-4х16 =6 950;
о) Кол-во ТП, шт:
ТП 2 х 400 – NТП400 = 1;
ТП 2 х 630 – NТП630 = 5;
ТП 2 х 1000 – NТП1000 = 1.
п) Норма транспортно-заготовительных отчислений, % – Нтз = 6.
Определение экономической эффективности проекта.
Определение потребляемой ЭЭ по группам потребителей.
Все формулы данной главы взяты [7].
Суммарная нагрузка для жилых домов с электрическими плитами.
ΣРmax.ждэ = 1801,4 + 130,55 + 1113,7 + 2080,4 + 1459,3 + 203,2 + 156,1 = 6944,65 (кВт);
Количество ЭЭ, потребляемое за год жилыми домами с электрическими плитами.
Wждэ = ΣРmax.ждэ · Тmax.ждэ = 6944,65 · 3 837,5 = 26 650 094,4 (кВт·ч);
Количество ЭЭ, потребляемое за год общественными учреждениями.
Wоу = РΣоу · Тmax.оу = 501,498 · 3 599,9 = 1 805 342,65 (кВт·ч).
Количество ЭЭ, потребляемое за год всеми потребителями района.
Wa = Wждэ + Wоу = 26 650 094,4 + 1 805 342,65 = 28 455 437,05 (кВт·ч).
Потери ЭЭ.
Количество ЭЭ, потребляемая за год всеми потребителями района с учетом потерь.
Wобщ = Wа – ΔWпот = 28 455 437,05 – 3 579 693,98 = 24 875 743,07 (кВт·ч).
Определение величины капитальных вложений.
Капитальные вложения – это инвестиции, направленные на создание основных фондов, которые определяются укрупненным методом. Расчет строительства представляет собой суммарную стоимость всей системы электроснабжения района города.
Стоимость прокладки кабелей.
В стоимость прокладки кабелей входят: стоимость кабелей, и прокладка их в траншеи. Стоимость прокладки кабеля находим по формуле 10.1
ΣККЛ = N · ℓКЛ · ККЛ(10.1)
где N – колличество кабелей в траншее.
ΣККЛ70 = 2 · 1,140 · 190 781 = 434 980,7 (руб);
На основании формулы 10.1 производим расчет прокладки КЛ и заносим результаты этих расчетов в таблицу 10.1
Таблица 10.1 Стоимость прокладки кабелей
| U кВ | Марка кабеля | Сечение мм2 | Общая длина м. | Стоимость 1 км в руб | Стоимость прокладки руб |
| 10 | АВВБ | 3х70 | 1 140 | 190 781 | 434 980,7 |
| 10 | АВВБ | 3х95 | 480 | 243 382 | 233 646,7 |
| 10 | АВВБ | 3х150 | 400 | 339 243 | 271 394,4 |
| 0,4 | АВВБ | 4х10 | 1 005 | 57 673 | 115 922,7 |
| 0,4 | АВВБ | 4х16 | 3 835 | 73 493 | 563 691,3 |
| 0,4 | АВВБ | 4х25 | 2 165 | 101 430 | 439 191,9 |
| 0,4 | АВВБ | 4х35 | 1 440 | 128 504 | 370 091,5 |
| 0,4 | АВВБ | 4х50 | 590 | 176 048 | 207 736,6 |
| 0,4 | АВВБ | 4х70 | 116 | 217 974 | 50 569,9 |
| 0,4 | АВВБ | 4х95 | 575 | 298 926 | 343 764,9 |
Общая стоимость кабельных линий.
ΣККЛ10 = 434 980,7+233 646,7+271 394,4= 940 021,8 (руб).
ΣККЛ0,4=115 922,7+563 691,3++439 191,9+370 091,5+207 736,6+50 569,9+343 764,9=2 090 969 (руб)
Общая стоимость КЛ:
ΣККЛ = 940 021,8 + 2 090 969 = 3 030 990,8 (руб)
Стоимость ВЛ.
ΣКВЛ0,4-4x16 = ℓВЛ0,4-4x16 · КВЛ0,4-4x16 = 6 950 · 66 001 = 458 706,9 (руб);
Общая стоимость
Стоимость ТП
ΣКТП= NТП ·КТП N
ΣКТП400= 1· 3 486 000 =3 486 000 (руб);
ΣКТП630= 5· 3 742 000 =18 710 000 (руб);
ΣКТП1000= 1·4 101 200 = 4 101 200 (руб).
Общая стоимость ТП. [1]
ΣКТП = ΣКТП400 + ΣКТП630 + ΣКТП1000(10.2)
ΣКТП = 3 486 000 + 18 710 0000 + 4 101 200 = 26 297 200 (руб).
Капитальные затраты.
ΣК = ΣККЛ + ΣКВЛ + ΣКТП(10.3)
ΣК = 3 030 990,8 + 458 706,9 + 26 297 200 = 29 786 897,7 (руб).
Капитальные затраты с учетом транспортно-заготовительных расходов.
Кобщ = ΣК · (1 + Нтз / 100)(10.4)
Кобщ = 29 786 897,7 · (1 + 6 / 100) = 31 574 111,6 (руб).
Годовые эксплуатационные издержки на электроснабжение города.
Ежегодные затраты на обслуживание.
ИорКЛ10 = ΣККЛ · ИорКЛ10% / 100(10.5)
ИорКЛ10 = 940 021,8 · 4,3 / 100 = 40 420,9 (руб);
ИорКЛ0,4 = 2 090 969 · 3/100 = 62 729,07 (руб)
ИорВЛ0,4 = 458 706,9 · 2,2/100 = 10 091,6 (руб)
ИорТП = 26 297 200 · 4,3/100 = 1 130 779,6 (руб)
Суммарные ежегодные затраты на обслуживание.
Иор = ИорКЛ10 + ИорВЛ0,4 + ИорКЛ0,4 + ИорТП (10.6)
Иор = 40 420,9+ 10 091,6 + 62 729,07 + 1 130 779,6 = 1 244 021,2 (руб).
Амортизационные отчисления.
Балансовая стоимость электрооборудования
Бст.эо = ΣКТП · (1 + Нтз / 100) (10.7)
Бст.эо = 26 297 200 · (1 + 6 / 100) = 27 875 032 (руб).
Балансовая стоимость линий.
Бст. = ΣККЛ · (1 + Нтз / 100)(10.8)
Бст.КЛ = 3 030 990,8 · (1 + 6 / 100) = 3 212 850,3 (руб);
Бст.ВЛ = 458 706,9 · (1 + 6 / 100) = 486 229,3 (руб)
Амортизационные отчисления на основные фонды.
Иа.эо = Бст.эо · На.эо / 100 (10.9)
Иа.эо = 27 875 032· 4,4 / 100 = 1 226 501,2 (руб);
Иа.КЛ = 128 514,1 (руб);Иа.ВЛ = 9724,6 (руб).
Суммарные амортизационные отчисления на основные фонды.
Иа = Иа.эо + Иа.КЛ + Иа.КЛ (10.10)
Иа = 1 226 501,2 + 128 514,1 + 9724,6 = 1 364 739,9 (руб).
Общепроизводственные годовые издержки.
Ипр = 0,55 · Иор (10.11)
Ипр = 0,55 · 1 244 021,2 = 684 211,7 (руб).
Доход от реализации услуг.
Дэ =Wа · Тэ (10.12)
Дэ = 28 455 437,05 · 2,89 = 82 236 213,1 (руб).
Коммерческие издержки
Иком = 0,03 · Дэ (10.13)
Иком = 0,03 · 82 236 213,1 = 2 467 086,4 (руб).
Суммарные издержки по энергоснабжению города.
ИΣ = Иор + Иа + Ипр + Иком (10.14)
ИΣ = 1 244 021,2+1 364 739,9+684 211,7+2 467 086,4=5 760 059,2 (руб).
Себестоимость услуг по поставке ЭЭ.
(10.15)
Определение финансовых показателей проекта.
Доход от реализации услуг по поставке ЭЭ потребителям.
Дэ = 82 236 213,1 руб.
Рентабельность продукции.
(10.16)
Эксплуатационные расчеты без амортизационных отчислений.
Иэксп = ИΣ – Иа (10.17)
Иэксп = 5 760 059,2 – 1 364 739,9 = 4 395 319,3 (руб).
Налогооблагаемая прибыль.
Пнал = Дэ – ИΣ (10.18)
Пнал = 82 236 213,1 – 5 760 059,2 = 76 476 153,9 (руб).
Налог на прибыль.
Нпр = 0,13 · Пнал (10.19)
Нпр= 0,13 · 5 760 059,2 = 9 941 900 (руб).
Дисконтированные показатели проекта.
Чистая дисконтированная прибыль
,(10.20)
где ПДС – чистая дисконтированная прибыль за весь срок эксплуатации,
Т – расчетный срок эксплуатации,
ДЭt - доход от реализации электроэнергии в год t в руб.,
Иэксп – эксплуатационные издержки в год t в руб.,
Кt – капитальные затраты в год t в руб.,
Нпрt – налог на прибыль в год t в руб.,
(1 + ЕД)–t – дисконтный множитель, где ЕД1 = 5%, ЕД2 = 15%,
Критерием эффективности инвестиций является положительное значение интегрального эффекта ПДС > 0.
При ЕД1 = 5% ΣПДС5% = 34 595 125,9 руб., при ЕД2 = 15 % ΣПДС15% = 31 586 854,1 руб.
Определение дисконтированной среднегодовой рентабельности инвестиций (индекс доходности) PI. 31 574 111,6
(10.21)
при ЕД1 = 5%;
при ЕД2 = 15%.
Критерий экономической эффективности проекта по индексу доходности РI5% = 2,2 > 1 сохраняется при ЕД1 = 5%.
Внутренняя норма прибыли "е" (IRR).
(10.22)
Значение внутренней нормы рентабельности е = 16,5 % означает, что на строительство выгодно брать кредиты под процент меньше расчетного значения 16,5 %.
Период возврата капитала (срок окупаемости проекта) равен году расчетного периода, после которого кумулятивная (нарастающим итогом) сумма чистой дисконтированной прибыли переходит из отрицательных значений через 0 в положительные значения. Срок окупаемости проекта наступает на 8-м году расчетного периода. При этом сохраняется критерий эффективности капиталовложений.
11. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В специальной части мы будем рассчитывать электроснабжение школы. Выбор всей аппаратуры будем производить из пунктов (2.8.1, 2.6.2, 2.3.17, 2.3.22, 2.3.25) санитарных правил и норм.
В учебных помещениях предусматривается преимущественно люминесцентное освещение с использованием ламп: ЛБ, ЛХБ, ЛЕЦ. Для общего освещения учебных помещений и учебно - производственных мастерских следует применять люминесцентные светильники следующих типов: ЛС002-2х40, ЛП028-2х40, ЛП0022х40, ЛП034-4x36, ЦСП-5-2х40. Могут использоваться и другие светильники по типу приведенных с аналогичными светотехническими характеристиками и конструктивным исполнением.
В учебных кабинетах, аудиториях, лабораториях уровни освещенности должны соответствовать следующим нормам: на рабочих столах - 300 лк, на классной доске - 500 лк, в кабинетах технического черчения и рисования - 500 лк, в кабинетах информатики на столах - 300 - 500 лк, в актовых и спортивных залах (на полу) - 200 лк, в рекреациях (на полу) - 150 лк.
Исходя из этих требований производим расчет.
Расчет нагрузки в здании уроков труда.
В здании уроков труда мы имеем 2 кабинета труда для мальчиков и 2 для девочек. Вся нагрузка делится на осветительную и силовую. Так как в классах имеются довольно мощные электроустановки, необходимо в непосредственной близости установить щиток с автоматическими выключателями, из соображения безопасности.
В кабинетах труда для мальчиков помимо освещения 16 светильников ЛП028-2х40, имеется 4 токарных станка по металлу по 260 Вт, 2 настольных циркулярных станка по 1700 Вт, 2 фрезерно – сверлильных станка по 260 Вт, 2 шлифовально полировочных станка по 160 Вт.
В кабинетах труда для девочек помимо освещения 16 светильников ЛП028-2х40, имеется 1 плита электрическая профессиональная на 15 кВт, 1 холодильный шкаф 450 Вт, 10 швейных машинок по 90Вт.
Освещение в коридоре и санузлах 4 светильника ЛП028-2х40
На каждого потребителя из соображений безопасности устанавливаем отдельный автоматический выключатель.
Выбор автоматических выключателей.
На каждый станок или бытовой прибор с высокой потребляемой мощностью, и кабинет ставим отдельный автоматический выключатель.
Токовую отсечку автоматических выключателей рассчитываем из формулы 11.1.
(11.1)
Выбираем автомат ближайший по номиналу токовой отсечки. Для данной электропечи выбираем автоматический выключатель Acti9 Ik60N 3П 63А C Schneider Electric. Трехфазный автоматический выключатель рассчитан на отсечку по току в 63 А.
По аналогии производим расчёт остальных выключателей и сводим их в таблицу 11.1.
Таблица 11.1 Выбор автоматических выключателей
| № Щитка | Эл. Аппарат. | Автоматический выключатель |
| ОЩ 1 | Циркулярный станок х1 | 6 А |
| Токарный станок х2 | 2 А | |
| Фрезерно – сверлильный станок х1 | 2 А | |
| Шлифовально полировочный станок х1 | 1 А | |
| Освещение и розетки кабинета х1 | 10 А | |
| ОЩ 2 | Циркулярный станок х1 | 6 А |
| Токарный станок х2 | 2 А | |
| Фрезерно – сверлильный станок х1 | 2 А | |
| Шлифовально полировочный станок х1 | 1 А | |
| Освещение и розетки кабинета х1 | 10 А | |
| ОЩ 3 | Эл. печь х1 | 63 А |
| Коридор | 2 А | |
| Раздевалка | 10 А | |
| Каб. Труда. | 10 А | |
| Каб. Труда (кухня) | 10 А |
Расчет нагрузки школы по первому этажу
Для освещения больших залов школ, таких как спортивный зал, столовая разрешается использовать Лампы ДРЛ 125 Вт. Расчет электроснабжения школы производим аналогично зданию для уроков труда.
Коридор и складское помещение подключаем на 1 автоматический выключатель.
Остальные помещения при спортивном зале: 2 раздевалки, 2 туалета, снарядную комнату и комнату для персонала также подключаем на однофазный автоматический выключатель.
Комната для персонала кухня и моечная подключена на 1 выключатель.
Кухня снабжена пассивной вентиляцией и вытяжками.
На кухне находятся 3 эл. печи мощностью по 15 кВт. Каждую печь подключаем на отдельный трехфазный автоматический выключатель.
Холодильная комната и склад также подключены к 1 выключателю.
Коридор на входе.
Так как учебные классы все одинаковые, то расчет будем производить только 1 раз на однотипные кабинеты. Каждый кабинет подключается на 1 автоматический выключатель.
Кабинет 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18 однотипные.
Кабинеты 39 и 40 также однотипные.
Кабинет врача снабжен фармацевтическим холодильником.
Кабинет директора, секретаря директора и подсобка подключена на 1 автоматический выключатель.
По аналогии производим расчёт выключателей по формуле 11.1 и сводим их в таблицу 11.2.
Таблица 11.2 Выбор автоматических выключателей
| № Щитка | Эл. Аппарат. | Автоматический выключатель |
| ОЩ 4 | Спортзал | 6 А |
| Коридор и складское помещение | 2 А | |
| Раздевалки, санузлы, снарядная, комната для персонала | 6 А | |
| ОЩ 5 | Столовая | 6 А |
| Печь | 3х63 А | |
| Кухня, моечная, помещение для персонала | 10 А | |
| Склад, холодильная комната | 10 А | |
| ОЩ 6 | Коридор | 2 А |
| Малый спорт зал | 2 А | |
| Подсобное помещение | 2 А | |
| ОЩ 7 | Кабинет 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18 | 7х6 А |
| Кабинет 17, подсобка | 6 А | |
| Кабинет 19, 20 | 2х4 А | |
| Коридор | 10 А | |
| Звонок, каб директора, секретарь директора | 10 А |
Расчет нагрузки школы по второму этажу.
Так как учебные классы все одинаковые, то расчет будем производить только 1 раз на однотипные кабинеты. Каждый кабинет подключается отдельный автоматический выключатель.
Кабинет 21, 22, 23, 24, 25, 26 однотипные.
Кабинеты 29 и 30 также однотипные.
Кабинет зубного врача снабжен стоматологической установкой.
Учительская.
Компьютерный класс на 18 компьютеров мощностью 500 Вт. Компьютеры разбита на 3 группы, каждая из которых подключена к отдельному автоматическому выключателю.
По аналогии производим расчёт выключателей по формуле 11.1 и сводим их в таблицу 11.3.
Таблица 11.3 Выбор автоматических выключателей
| № Щитка | Эл. Аппарат. | Автоматический выключатель |
| ОЩ 8 | Коридор | 10 А |
| Кабинет 21, 22, 23, 24, 25, 26 | 6х6 А | |
| Библиотека | 6 А | |
| Учительская | 10 А | |
| Кабинет 29, 30 | 2х4 А | |
| Стоматологический кабинет | 10 А | |
| ОЩ 9 | Компьютер 6шт | 3х16 А |
| Освещение | 6 А |
Расчет нагрузки школы по третьему этажу.
Так как учебные классы все одинаковые, то расчет будем производить только 1 раз на однотипные кабинеты. Каждый кабинет подключается на 1 автоматический выключатель.
Кабинет 31, 32, 33, 34, 35, 36 однотипные.
Кабинеты 39 и 40 также однотипные.
Кабинет психолога.
Учительская.
Компьютерный класс на 18 компьютеров мощностью 500 Вт. Компьютеры разбита на 3 группы каждая из которых подключена к отдельному автоматическому выключателю.
По аналогии производим расчёт выключателей по формуле 11.1 и сводим их в таблицу 11.4.
Таблица 11.4 Выбор автоматических выключателей
| № Щитка | Эл. Аппарат. | Автоматический выключатель |
| ОЩ 10 | Коридор | 10 А |
| Кабинет 31, 32, 33, 34, 35, 36 | 6х6 А | |
| Учительская | 10 А | |
| Кабинет 39, 40 | 2х4 А | |
| Каб. психолога | 6 А | |
| ОЩ 11 | Компьютер 6шт | 3х16 А |
| Освещение | 6 А |
Общая мощность школы.
Более точный расчет школы показал, что реальная потребляемая мощность данной школы на 4 % больше упрощенного расчета который мы делали в начале дипломного проекта.
В данной главе мы произвели расчет электрической части школы. Основная нагрузка школы состоит из освещения, печей столовой, станков здания для занятий трудом и компьютерных классов. Помимо мощности потребителей мы рассчитали и выбрали автоматические выключатели.
ОХРАНА ТРУДА
Классификации электрооборудования и электротехнических устройств трансформаторных подстанций
Электрические машины и аппараты, применяемые в электроустановках, должны обеспечивать как необходимую степень защиты их изоляции от вредного действия окружающей среды, так и необходимую безопасность в отношении пожара или взрыва вследствие какой-либо их неисправности [4].
Существует следующие классификации видов исполнения электрооборудования (электрических устройств): общего назначения; специальное (тропического исполнения, холодостойкое, влагостойкое, химически стойкое); открытое (незащищенное от прикосновения к движущимся и токоведущим частям); защищенное (от случайного прикосновения к его движущемся и токоведущим частям и от случайного попадания внутрь посторонних предметов и пыли); водозащищенное, брызгозащищенное, каплезащищенное, пылезащищенное; закрытое (защищенное злектороборудование, выполненное так, что возможность сообщения между его внутренним пространством и окружающей средой может иметь место только через не плотности соединения между частями электрооборудования или через отдельные небольшие отверстия); герметичное (защищенное, выполненное так, что исключена возможность сообщения между его внутренним пространством и окружающей средой); взрывозащищенное (электрооборудование, в котором предусмотрины конструктивные меры для устранения или затруднения возможности воспламенения окружающей взрывоопасной среды).
Электрооборудование и электротехнические устройства подразделяются по напряжению - до 1000 В и выше 1000 В и по применению - для наружной и внутренней установки.
Электрооборудование пожароопасных помещений
В пожароопасных помещениях всех классов следует применять только защищенные электропроводки (кабели марок ВРГ, АВРГ, или провода АПРВ, АПВ и АПРТО в тонкостенных стальных трубках). Допускается открытая прокладка изолированных проводов на изоляторах, но при условии их удаления от мест скопления горючих материалов и невозможности механического повреждения (например, на недоступной высоте). Допускается применение алюминиевых проводов только при условии надежного их соединения сваркой, пайкой или опрессовкой. Соединительные и ответвительные коробки должны быть пылезащищенного исполнения.
Сооружение распределительных устройств напряжением выше 1000 В в пожароопасных помещениях не рекомендуется, но при необходимости допускается при условии применения щитов и шкафов в закрытом исполнении.
Проектирование и монтаж электрооборудования напряжением до 1000 В пожароопасных установок следует вести в соответствии с инструкцией ВСН 294-72, утвержденной Минмонтажспецстроем России, которая согласована с Госэнергонадзором и ГУПО МВД России. В этой инструкции даны указания по монтажу электропроводок, оконцеванию и соединению жил проводов и кабелей, монтажу электродвигателей, пусковой аппаратуры, светильников, крановых устройств, токопроводов, заземления.
Причина пожаров в электроустановках
В процессе получения, транспортировки и преобразования электрической энергии в механическую, тепловую и другие виды энергии в результате аварии, ошибочных действий и халатности обслуживающего персонала возможно появление источников зажигания, природа которых основана на тепловом проявлении электрического тока. Так, из статистики пожаров следует, что пожары связанные с эксплуатацией электроустановок, происходит главным образом от КЗ; от нарушения правил эксплуатации электронагревательных приборов; от перегрузки электродвигателей и электрических сетей; от образования больших местных переходных сопротивлений; от электрических искр и друг.
Короткие замыкания представляют наибольшую пожарную опасность.
При КЗ в местах соединения проводов сопротивление практически равно нулю, в результате чего ток, проходящий по проводникам и токоведущим частям аппаратов и машин, достигает больших значений. Токи КЗ на несколько порядков превышают номинальные токи проводов и токоведущих частей и достигают сотен и тысяч ампер. Такие токи могут не только перегреть, но и воспламенить изоляцию, расплавить токоведущие части и провода. Плавление металлических деталей машин и аппаратов сопровождается обильным разлетом искр, которые в свою очередь способны воспламенить близко расположенные горючее вещества и материалы, послужить причиной взрыва.
Короткие замыкания в электроустановках возникают по разным причинам. Чаще всего они бывают из-за отказа электрической изоляции вследствие ее старения и отсутствия контроля за ее состоянием.
Неправильная эксплуатация электроустановок неизбежно ведет к возникновению пожаров, поскольку либо не выполняются условия по предотвращению непредусмотренного аккумулирования выделяющегося тепла, либо не соблюдаются пожаробезопасные расстояния до горючих материалов (например, при эксплуатации нестандартных электронагревательных приборов для обогрева помещений), либо игнорируется четкие технические указания по режиму работы.
Способы и средства тушения пожаров в электроустановках
Под тушением пожаров понимаются действия отдельных людей, подразделений пожарной охраны и придаваемых им сил или работа автоматических установок пожаротушения с целью прекращения горения.
Прекращения горения может быть достигнуто различными путями:
- охлаждением зоны горения или горящего вещества;
- снижением скорости реакции окисления за счет разбавления реагирующих веществ;
- изоляция горящего вещества от зоны горения;
- химическим торможением реакции окисления (горения).
Реакция перечисленных способов может быть достигнута сочетанием огнетушащих и технических средств или только техническими средствами.
Выбор огнетушащего средства для прекращения горения зависит от обстановки на пожаре и определяется:
- свойствами и состоянием горящего материала;
- видом пожара (на открытом пространстве, в ограниченном объеме);
- условиями тепло- и газообмена на пожаре;
- параметрами пожара (площадью горения, температурой и т. п.);
- условиями проведения работ по прекращению горения (например, наличием или отсутствием непосредственной угрозы лицам, осуществляющим подачу средств тушения);
- наличием и количеством огнетушащих средств;
- эффективностью огнетушащего средства.
Практически все огнетушащие средства характеризуются комплексным взаимодействием, т. е. одновременно производят, например, охлаждение горящего материала и разбавления зоны горения. Однако прекращение горения достигается одним из применяемых способов, а остальные только способствуют прекращению горения. Это определяется соотношением свойств огнетушащего средства и горящего материала. Например, воздушно-механическая пена при тушении легковоспламеняющихся жидкостей охлаждает верхний слой жидкости и одновременно изолирует ее зоны горения. Однако основным процессом, приводящим к прекращению горения, например, бензина, является изоляция, поскольку пена с температурой 5-15°С не может охладить бензин ниже температуры его вспышки (минус 35°С). В зависимости от основного процесса, приводящего к прекращению горения, наиболее распространенными способами среди выше перечисленных групп являются:
- способы охлаждения - охлаждения конденсированной фазы сплошными струями воды, охлаждение распыленными струями воды, охлаждение путем перемешивания горючих материалов;
- способы разбавления - разбавление газовой и конденсированной фазой (твердой, жидкой) струями тонко распыленной воды, разбавление горючих жидкостей водой, разбавление негорючими газами или водяным паром;
- способы изоляции - изоляция слоем пены различной кратности, изоляция слоем огнетушащего порошка;
- способы химического торможения реакции горения - с помощью огнетушащих порошков или галоидопроизводных углеводов.
В качестве примера можно привести способы тушения натрия, который может использоваться как теплоноситель. Основными из них являются: самотушение в относительно герметичных помещениях; тушение порошковым составом (глинозем); тушение в поддонах с гидрозатвором; слив натрия в аварийные емкости и самотушения натрия в них.
Тушение натрия в относительно герметичных помещениях осуществляется с подачей азота и без его подачи. Азот подается от насосной станции и хранится и хранится в ресиверах под повышенным давлением. Включение системы, как правило, осуществляет оператор. В помещения, где утечка натрия незначительна, подача азота не производится. Для тушения также используются порошковые составы (техническая окись алюминия - глинозем),которые подаются по трубопроводам под давлением азота, поступающего из ресиверов. Выброс порошка происходит вблизи возможных мест протечек натрия.
Принцип тушения натрия в поддонах заключается в том, что пролившийся теплоноситель стекает по наклонным плоскостям поддона и попадает в сливное устройство, в котором устраивается гидрозатвор, где горение натрия прекращается из-за предотвращения попадания воздуха внутрь поддона. Избыточное давление, образуется внутри поддона за счет термического разрешения воздуха и уменьшения свободного объема при стекании в него металла, сбрасывается через отверстие, расположенное в верхней части поддона.
При возможности пролива большого количества натрия применяют способ его слива в аварийные емкости. Полы помещений, из которых сливается натрий, могут облицовываться сталью и должны иметь сливные тралы, в сторону которых выполняется уклон пола. Трап может закрываться легкоплавким покрытием и металлической решеткой.
Кратко остановимся на основных средствах тушения пожаров в электроустановках, находящихся на элеваторе.
Вода - наиболее распространенное и достаточно эффективное огнетушащее средство. Имея высокую теплоемкость - 4,19 Дж/(кг х град) - при нормальных условиях, она обладает хорошими охлаждающими свойствами.
При попадании воды на горящее вещество некоторое ее количество испаряется и превращается в пар (из 1 л воды образуется 1700 л пара), разбавляя реагирующие вещества. Обладая высокой теплотой парообразования (около 2260 Дж/кг), вода отнимает от зоны горения большое количество тепла, т.е. наблюдается охлаждающий эффект.
Вода имеет высокую термическую стойкость. Только при температуре выше 1700°С ее пары разлагаются на водород и кислород. Поэтому тушение водой большинства твердых материалов и горючих жидкостей безопасно, поскольку температура при их горении не превышает 1300°С.
Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии. Применение растворов смачивателей, снижающих поверхностное натяжение воды, позволяет уменьшить расход воды при тушении некоторых материалов на 30 - 50%.
Огнетушащие порошковые составы (ОПС) используются для прекращения горения твердых, жидких и газообразных веществ и подразделяются на четыре группы. К первой относится составы на основе карбонатов натрия или калия - типа ПС, ко второй на основе силикагеля - типа СИ, к третьей -на основе различных флюсов (хлоратов металлов) - типа ВИ, к четвертой составы на основе фосфорно-аммонийных солей - типа ПФ.
Порошковые составы не электропроводны, не корродируют металлы и не токсичны, за исключением порошков типа СИ, которые обладают слабой токсичностью и коррозийной активностью. Недостатком ОПС является их способность к слеживанию (комкованию), что затрудняет хранение, особенно длительное, а также подачу в зону горения. Слеживаемость зависит от степени дисперсности и влажности порошка. Влажность ОПС не должна быть более 0,5 %.
Порошковыми составами тушат по поверхности и по объему зоны горения. При тушении ОПС по поверхности огнетушащий эффект заключается в основном в изоляции горящей поверхности от доступа воздуха, а при объемном тушении - в ингибирующем действии порошка, заключающимся в обрыве цепей реакции горения.
Порошковые составы обладают избирательной огнетушащей способностью. Так, составы типа ПС эффективно используются для тушения натрия. Порошки типа ПСБ и ПФ имеют общее назначение: ими тушат жидкости, газы, электрооборудование, двигатели и т. д.
Необходимым условием для прекращения горения при тушении порошком по поверхности является покрытие поверхности слоем ОПС определенной толщины, обычно не превышающей 2 см. Удельный расход ОПС зависит от вида горящего материала и условий его горения.
Для прекращения горения при объемном тушении необходимо создать в течении нескольких секунд во всей зоне горения такую концентрацию порошка, при которой поверхность порошка обеспечит требуемую скорость подавления активных центров реакции горения. Это достигается введением порошка с требуемой интенсивностью и равномерным его распределением по всей зоне горения. Например, при горении в разлившемся состоянии (на бетоне, асфальте, металле) трансформаторного масла удельный расход порошка ПС составляет 0,36кг/м2 при расчетном времени подачи для тушения 30 с.
Опасные факторы при пожарах в электроустановках
При пожарах в электроустановках может наблюдаться воздействие на людей следующих опасных факторов: открытого огня и искр; повышенной температуры воздуха, оборудования и т. п., токсичных продуктов горения или термического разложения; дыма и как следствие - снижение видимости; пониженной концентрации кислорода; обрушение конструкции, элементов оборудования и зданий; взрыва; высокого напряжения.
При этом характерно одновременное воздействие на человека тепловых потоков и продуктов горения, что приводит, например, к более быстрому развитию токсичного эффекта и повышению чувствительности организма к воздействию токсичных продуктов горения или термического разложения веществ и материалов. Кроме того, отравление некоторыми токсикантами, например окислами азота, может способствовать дополнительному перегреванию организма человека. При пожарах в электроустановках образуются такие токсиканты, как окись СО и двуокись CO2 углерода, хлористый водород HCl, цианистый водород HCN, сероводород H2S, аммиак NH3, окислы азота NO2 и др., что создает опасность отравления людей. Физические нагрузки, переносимые человеком во время тушения пожара, усиливают действие указанных токсикантов, влияя на физиологические процессы в том же направлении, что и повышенная температура.
Воздух, который вдыхает человек, состоит в основном из смеси двух газов: азота (79%) и кислорода (21%), а выдыхаемый - из азота (79%), кислорода (17%) и двуокиси углерода (4%). Часть вдыхаемого кислорода остается в легких человека и идет на окисление углерода. При пожаре во вдыхаемом воздухе содержится окись углерода и поэтому даже при достаточном количестве кислорода у человека может возникнуть кислородная недостаточность. Считается, что снижение концентрации кислорода в воздухе до 14% становится опасным жизни человека.
Дым, выделяющийся при горении различных веществ и материалов (горючих жидкостей, изоляции проводов и кабелей и т. п.), лишает человека возможности ориентироваться, а достижение критической величины по плотности задымления помещения означает, что видимость на определенном расстоянии от человека потеряна и он не способен самостоятельно эвакуироваться, т. е. пройти задымленный участок до эвакуационного выхода или безопасной зоны. В целом существует вероятность эвакуации при концентрации дыма, превышающей критическое значение, когда человек, продвигается в задымленной среде на ощупь, рано или поздно обнаруживает выход из помещения. Однако, как показали исследования поведения людей в случае пожара, 43% всех погибших при пожаре погибли именно из-за того, что не смогли покинуть помещение ввиду его сильной задымленности, т. е. не смогли преодолеть сильно задымленный участок. Даже в случае, когда люди хорошо знали планировку здания и расположение эвакуационных выходов из помещения, они решались преодолеть задымленную зону не более 15 м. Установлено также, что человек чувствует себя в опасности, если видимость менее 10м.
Тепло, выделяющееся при горении веществ и материалов, может вызвать ожоги кожи или тепловой удар, нарушающие нормальное тепловое состояние организма, что может привести к смертельному исходу. Температурные области, не соответствующие условиям теплового комфорта, можно разделить на три зоны. В первой температурной зоне (20 - 60°С)организм способен компенсировать неблагоприятное воздействие тепловой нагрузки, т. е. сохранять тепловой баланс за счет расширения кровеносных сосудов и потоотделения и поддерживать такое устойчивое состояние в течении нескольких часов. Во второй температурной зоне (60 - 120°С) воздействие тепловой нагрузки не компенсируется и тепловой баланс организма нарушается. Происходит интенсивное накопление организмом тепла. В третьей температурной зоне (выше 120°С) тепловые нагрузки настолько велики, что их воздействие вызывает болевые ощущения, если же оно продолжительно, то возникают ожоги. Зарубежными исследованиями установлено, что предельной для организма человека является температура окружающей среды, равная 149°С. При наличии влаги в воздухе такая температура приводит к мгновенному поражению дыхательных путей. Пределом переносимой тепловой нагрузки считают 130-134 кДж кг"1 (31-32 ккал Кг"1). Реальную опасность для человека представляет лучистый тепловой поток, интенсивность которого более 550 Вт X м'2. Ориентировочно можно считать, что среднеобъемная температура воздуха в помещении порядка 70°С представляет опасность для жизни человека, тем более что следует принимать во внимание воздействие других опасных факторов (дыма, токсичных продуктов горения). Вышеперечисленное предопределяет необходимость принятия мер по предотвращению воздействия на людей опасных факторов пожара. Особенно это касается защиты органов дыхания людей, принимающих участие в тушении крупных или развившихся пожаров.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Дипломная работа выполнена в полном объёме в соответствии с заданием на дипломное проектирование. Тема дипломной работы является актуальной для электрообеспечения городов, тесно связана с вопросами эксплуатации электроэнергетической системы города и отвечает требованиям по энергосбережению в электроэнергетике.
Дипломная работа состоит из двенадцати разделов. В первой (электротехнической) части дипломной работы определены электрические нагрузки для района города с населением 15 тысяч жителей.
В результате разработки электрической части дипломной работы установлено, что для электрообеспечения района города с населением 15 тыс. жителей, с соответствующим количеством общественных коммунальных учреждений и промышленных предприятий. После понижения напряжения в ГПП с 220 кВ на 10 кВ вся нагрузка приблизительно равномерно распределяется по 7 ТП-10/0,4, в каждой из которых устанавливается по два трансформатора типа ТМ мощностью от 400 до 1000 кВА каждый.
Произведён расчёт и определены сечения и марки кабелей, подходящих к ТП-10/0,4 и сечение проводов ВЛ-0,4 кВ. Рассчитана распределительная сеть 0,38 кВ для школы. Выполнен расчёт токов короткого замыкания согласно заданию, выбраны и проверены коммутационные и защитные аппараты для питающих и распределительных сетей.
В целом все поставленные задачи в электрической части дипломного проекта на тему "Реконструкция системы электроснабжения жилого микрорайона г. Холмска"
кабель сеть замыкание коммутационный
