Диплом. 33 и 34 микрорайоны города Челябинск

Чертеж.frw

Узел силового трансформатора
ентиляционная диафранма

123.frw

05 Релейная защита.cdw

Чертеж.dwg

Узел силового трансформатора
ентиляционная диафранма

===Диплом===.doc

Абрамовских Д.Е. Электроснабжения 33 и 34 микрорайонов Северо-Западного района города Челябинска. - Челябинск: ЮУрГУ Э г. 2006 94 с. 11 илл. Библиография литературы – 14 наименований. 7 листов чертежей формата А1.
Предложенная система электроснабжения потребителей позволяет осуществить рациональное получение распределение и потребление электроэнергии. Приводится расчёт электрических нагрузок потребителей в соответствии с требованиями к надёжности электроснабжения. Выбрана рациональная схема внутреннего электроснабжения потребителей по критерию минимума приведенных затрат. После расчета токов короткого замыкания выбрано электрооборудование распределительных сетей микрорайона и сетей жилого дома.
Выбраны и рассчитаны виды защит и автоматических устройств. Рассмотрены вопросы охраны труда организации и планирования электрохозяйства.
Производственная характеристика8
Технический паспорт проекта 9
Расчет электрических нагрузок10
1 Расчет электрических нагрузок жилых зданий10
2 Расчет электрических нагрузок общественных зданий11
3 Расчет уличного освещения17
Выбор силовых трансформаторов ТП19
Схема внутреннего электроснабжения24
1 Технико-экономическое обоснование выбора кабельных линий 10кВ24
2 Выбор кабельных линий 04 кВ28
Расчет токов короткого замыкания33
1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания33
2 Расчет токов однофазного короткого замыкания35
3 Расчёт токов трёхфазного короткого замыкания на участке
Выбор электрооборудования на ТП40
1 Выбор выключателей нагрузки и разъединителей40
2 Выбор трансформаторов тока41
3 Выбор трансформаторов напряжения43
4 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость44
5 Выбор предохранителей44
6 Выбор автоматических выключателей на 04 кВ45
7 Выбор жестких шин 46
Устройство и расчет электрических сетей жилых зданий 51
1 Выбор электрооборудования линий питающих квартиры 51
2 Выбор кабельных линий питающих лифтовые установки 55
3 Выбор электрооборудования групповой квартирной сети 56
4 Выбор электрооборудования вспомогательных помещений60
1 Расчёт релейной защиты на высоковольтных выключателях61
2 Параметры автоматических выключателей65
Безопасность жизнедеятельности67
1 Обеспечение безопасности жизнедеятельности на ТП67
1.1 Планировка и конструктивная часть ТП67
1.2 Защитные средства69
1.3 Защита от волн перенапряжения и молниезащита 71
1.4 Заземляющее устройство ТП72
Управление проектом энергетического хозяйства района городских электрических сетей77
1 Система целей энергетического хозяйства предприятия77
1.1 Анализ поля сил77
1.2 Построение дерева целей77
1.3 Объемы продукции и услуг по обеспечению основного производства79
2 Определение типов организационной культуры структуры и правовой формы предприятия и его энергохозяйства79
2.1 Организационная культура 80
2.2 Организационная структура предприятия81
3 Планирование на предприятии 83
4 Планирование труда и заработной платы84
4.1 Планирование использования рабочего времени84
4.2 Планирование численности рабочих 85
4.3 Планирование численности ремонтного персонала 85
4.4 Планирование численности персонала управления 86
4.5 Планирование фонда заработной платы 87
4.6 Планирование фонда заработной платы персонала управления 88
4.7 Планирование производительности труда 89
5 Калькуляция текущих затрат на энергетическое обслуживание 89
6 Планирование сметы текущих затрат90
7 Основные показатели энергохозяйства91 Заключение 92
Графическая часть на 7 листах ф. А1
В связи с непрерывным проникновением электричества во все сферы жизнедеятельности происходит рост электропотребления. Это обуславливает необходимость соответствующего развития распределительных электросетей которые являются важнейшим элементом в системе производства передачи и потребления электрической энергии.
С помощью распределительных сетей снабжаются электричеством жилые дома общественно – коммунальные учреждения промышленные потребители. Через городские распределительные электросети предается до 50 % вырабатываемой в стране электрической энергии.
Такие сети становятся самостоятельной областью энергетики и проблема их рационального сооружения приобретает приоритетное народнохозяйственное значение.
Производственная характеристика
Проектируемая система электроснабжения района подстанции «Шершнёвская» Калининского района города Челябинска входит в состав Челябинских городских электросетей.
Городские электрические сети предназначены для питания потребителей расположенных на территории города и представляют собой совокупность электрических сетей и трансформаторных подстанций. Питание электроприемников Челябинских электросетей осуществляется от ЧГРЭС ЧТЭЦ-1 ЧТЭЦ-2 ЧТЭЦ-3 и понижающих подстанций Восточная Западная Южная Северная Аэродромная Шершнёвская Сосновская и др.
Электрические сети подразделяются на электроснабжающие напряжением 35 - 110 кВ и распределительные напряжением 6 - 10 и 04 кВ. В ЧГЭС вновь вводимые ТП и РП питаются на напряжении 10 кВ. В ряде мест так же осуществляется перевод на питающее напряжение 10 кВ с напряжения 6 кВ.
Потребители Челябинских электросетей делятся на потребителей жилого и общественного фонда промышленных потребителей коммунальных потребителей общегородского значения (водопровод канализация электрифицированный транспорт и т.д.) потребителей пригородных районов.
Нагрузка проектируемых микрорайонов состоит только из жилых и общественных зданий и сооружений и уличного освещения. Основную нагрузку около 75% составляют жилые здания.
Технический паспорт проекта
Объекты электроснабжения – жилые дома общественные здания и сооружения.
Основные потребители электроэнергии – освещение внутреннее и уличное бытовые электроприборы электродвигатели лифтов насосов и вентиляторов.
Суммарные установленные мощности электроприемников жилых и общественных зданий – 8999 МВА.
Категория основных потребителей по надежности электроснабжения – II.
Количество ТП – 8 трансформаторы типа ТМ-10-1000. Питание ТП предусматривается по двум двойным сквозным магистралям от подстанции «Шершнёвская».
РУ – 10 кВ ТП укомплектовано камерами КСО – 386М РУ-0.4 кВ укомплектовано щитами ЩО70-3М.
Сети 10 кВ и 04 кВ выполняются кабелями марки ААШв кабели прокладываются на глубине 07 м. под газонами и тротуарами и на глубине 10 м. под проездами с защитой асбоцементными трубами диаметром 100 мм.
Уличное освещение выполняется светильниками с лампами ГРЛ мощностью 250 Вт опоры для сети наружного освещения приняты железобетонные серии ЭК –01-01.
Питание жилых домов осуществляется от ВРУ вводная панель типа ВРУ1- 11 – 10 УХЛ4 без счетчиков и распределительная панель типа ВРУ1-48-00 УХЛ4 с двумя секциями 5×250+5×250 с ПН2-100.
Расчет электрических нагрузок
Верное определение расчетных нагрузок является важным этапом выбора системы электроснабжения (СЭС) т.к. в зависимости от них устанавливаются параметры всех элементов системы.
Расчетные нагрузки потребителей определяются по указаниям «Электрооборудование жилых и общественных зданий» СП 31-110-2003 1.
1 Расчет электрических нагрузок жилых зданий
Расчетная электрическая нагрузка квартир Ркв кВт приведенная к вводу жилого дома определяется по формуле (1):
где РКВ.УД. - удельная расчетная нагрузка электроприёмников квартир кВтквартира 1 табл.6.1;
nКВ - количество квартир.
Расчетная нагрузка силовых приемников Рс кВт приведенная к вводу жилого дома определяется по формуле (2):
Где мощность лифтовых установок Р рл кВт определяется по формуле (3):
где k’С - коэффициент спроса 1 табл.6.2;
n - количество лифтовых установок;
Рn - установленная мощность электродвигателя лифта кВт;
Мощность электродвигателей насосов водоснабжения вентиляторов и др. санитарно-технических устройств РСТУ кВт определяется по формуле (4):
где k”C - коэффициента спроса 2табл. 6.4;
n - количество санитарно-технических устройств.
Расчетная электрическая нагрузка жилого дома определяется по формуле (5):
где kУ - коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников.
Расчетные коэффициенты реактивной мощности приняты по 3 табл.2.1.4.
Расчет производится для вечернего максимума нагрузок как наибольшего.
Полная мощность определяется по формуле (6):
Расчеты сведены в таблицу 1.
2 Расчет электрических нагрузок общественных зданий
Расчет электрических нагрузок общественных зданий производится аналогично расчету нагрузок жилых домов. Электрические нагрузки зданий
принимаются по проектным данным.
Мощность которую общественные здания вносят в максимум электрических нагрузок определяется по формуле (7):
где РР.СУМ – расчетная нагрузка здания ;
kу - коэффициент участия в максимуме электрических нагрузок общественных зданий из 1 табл.6.13.
Расчеты сведены в таблицу 2.
3 Расчет уличного освещения
Уличное освещение выполняется светильниками с лампами ГРЛ мощностью 250 Вт.
Расчет нагрузки составляемой уличным освещением производится с помощью удельной мощности освещения. Удельная мощность определяется по выражению (8):
где ЕНОРМ = 6 лк - норма освещенности для городских улиц;
КЗАП = 15 – коэффициент запаса для ламп ГРЛ учитывающий снижение освещенности в период эксплуатации осветительной установки;
z = 115 – поправочный коэффициент учитывающий неравномерность светового потока;
u = 0.51 – коэффициент использования светового потока осветительной установкой;
φ – световая отдача лампы (9):
где = 50000 лм – световой поток лампы ГРЛ мощностью 1000 Вт;
РЛ – электрическая мощность лампы.
РУД=0406 Втм2; =50лмВт
Установленная мощность светильников (10):
где S = 375000 м2 - примерная площадь освещаемых улиц районов.
Суммарная мощность освещения (11):
Количество светильников (12):
К установке принимаем 609 светильников.
Расчетная мощность уличного освещения:
Выбор силовых трансформаторов ТП
Согласно нормам «Электрооборудование жилых и общественных зданий» СП 31-110-2003 1 в районах многоэтажной застройки (9 этажей и выше) при напряжении 10 кВ оптимальная мощность двухтрансформаторных ТП составляет 2×1000 кВ А.
К установке на ТП принимаются трансформаторы типа: ТМ – 1000 04 кВ. Параметры трансформаторов 2:
Для определения нагрузки трансформаторных подстанций закрепляем за подстанцией близлежащие дома и суммируем их нагрузку взятую из таблиц 1 и 2. При этом если в жилом здании находится и общественное помещение то нагрузка такого здания определяется с учетом участия общественного помещения в максимуме нагрузки.
Наибольшая реактивная мощность которую трансформаторы могут пропустить из сети 10 кВ в сеть 04 кВ (13):
где n – число трансформаторов на ТП ;
КЗ.Д = 07 – допустимый коэффициент загрузки трансформаторов в
нормальном режиме для II категории электроприемников;
SН.Т – номинальная мощность трансформаторов ТП ;
РР – расчетная активная нагрузка на ТП .
Величина Q 1р является расчетной поэтому в общем случае реактивная нагрузка трансформатора (14):
Q 1 = Q 1Р если Q 1Р Q Р;
Q 1 = Q Р если Q 1Р > Q Р.
Мощность конденсаторов которые следует установить на стороне низшего напряжения ТП (15):
Коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном (16) и послеаварийном режимах будут соответственно (17):
Потери мощности в трансформаторах ТП (18):
Результаты расчета трансформаторных подстанций сведены в таблицу 4. Картограмма нагрузок ТП приведена в таблице 3.
Таблица 3 – Картограмма нагрузок
Жилые дома и общественные здания
Освещение территории
Схема внутреннего электроснабжения
Принцип выполнения городской электрической сети выбирается применительно к основной массе электроприемников рассматриваемого района города. Согласно СП 31-110-2003 1 при этом выполняются следующие требования:
- нагрузочная способность линий и трансформаторов должна определяться принятым способом построения распределительной сети расчетными режимами ее работы с учетом перегрузочной способности оборудования и кабелей в послеаварийном режиме;
- РП 10 кВ следует как правило выполнять с одной секционированной системой сборных шин с питанием по взаиморезервируемым линиям подключенным к разным секциям шин на секционном выключателе должно предусматриваться устройство АВР.
Основным принципом построения распределительной сети 10 кВ для электроприемников второй категории является сочетание петлевых схем 10 кВ обеспечивающих двухстороннее питание каждой ТП и петлевых схем 038 кВ для питания потребителей.
Целесообразность принятия той или иной схемы обосновывается технико-экономическим сравнением.
1 Технико-экономическое обоснование выбора кабельных
Выбор кабельных линий осуществляется по экономической плотности тока которая устанавливает оптимальное соотношение между затратами цветного металла и потерями электроэнергии в линии.
Расчетный ток кабеля в i-ой кабельной линии в нормальном режиме (19):
где РР QР – расчетная активная и реактивная нагрузки кабельной линии;
nК – количество кабелей;
Uном – номинальное напряжение кабельной линии.
Сечение i-ой кабельной линии определяемое по экономической плотности тока (20):
где j э = 14 - экономическая плотность тока (по ПУЭ 3 таблица 1.3.36).
По результату расчета выбирается кабель имеющий ближайшее большее стандартное сечение. По условиям окружающей среды выбирается тип кабеля.
Для выбранного кабеля определяется длительно допустимый ток с учетом условий прокладки (21):
где КП. - поправочный коэффициент на число параллельно прокладываемых кабелей (по ПУЭ 3 таблица 1.3.26);
Кt - поправочный коэффициент на температуру среды в которой прокладывается кабель (по ПУЭ 3 таблица 1.3.3);
IДОП. - длительно допустимый ток для данного кабеля;
NК - число параллельных кабелей в кабельной линии;
Выбранное сечение проверяется в аварийном режиме (22):
где КАВ = 12 - коэффициент перегрузки (по ПУЭ 3 таблица 1.3.2).
Так же выбранное сечение проверяется по потере напряжения (23):
где хО rО - удельные активное и реактивное сопротивление кабеля ;
l - длина кабельной линии м.
Потери мощности в линии (24):
После расчета токов короткого замыкания кабели должны быть проверены на термическую устойчивость.
Технико-экономическое сравнение сводится к сравнению стоимости кабельных линий и потерь в них т.к. стоимость ТП во всех вариантах будет одинакова. В первом приближении стоимость дополнительного оборудования устанавливаемого на РП по сравнению с ТП учитывать не будем.
Приведенные затраты по варианту определяются по выражению (25):
где ЕН = 012 – нормативный коэффициент приведения 4 табл.2.23;
К - капитальные вложения по варианту;
ИН – ежегодные издержки производства определяются по выражению (26):
где ИА - амортизационные отчисления;
ИМ - стоимость потерь электроэнергии;
ИЭ - эксплуатационные расходы.
Амортизационные отчисления определяются по выражению (27):
где ЕА - годовая норма амортизации 4 таблица 2.23.
Эксплуатационные расходы определяются по выражению (28):
где ЕТ.Р. –нормативные отчисления на текущий ремонт 4 таблица 2.23.
Стоимость потерь электроэнергии определяется по выражению (29):
где m - стоимость 1 кВт потерь электроэнергии определяется по выражению:
где α - основная и дополнительная ставка тарифа (a=0 b=143 рубкВт×ч);
Т м=5300 – годовое число использования получасового максимума активной нагрузки 5 таблица 7.12;
Т г=8760 - годовое число часов работы предприятия.
- годовое число часов максимальных потерь (30):
На рисунке 1 приведена схема для 1-го варианта электроснабжения представляющая собой кольцевые распределительные линии для каждого микрорайона. Каждый трансформатор питается от разных источников.
Рисунок 1. Схема электроснабжения района (вариант 1)
Расчет кабельных линий для варианта I сведен в таблицу 5. Экономический расчет по варианту I сведен в таблицу 7.
На рисунке 2 приведена схема для 2-го варианта электроснабжения. Она представляет собой две двойные сквозные магистрали. Каждый из двух трансформаторов ТП питается от разных источников разных секций шин ПС тем самым обеспечивается надежное питание потребителей II категории.
Рисунок 2. Схема электроснабжения района (вариант 2)
Расчет кабельных линий сведен для варианта II в таблицу 6. Экономический расчет по варианту сведен в таблицу 8.
В результате технико–экономического сравнения выбран вариант I потому что приведенные затраты в ценах на 01.01.06 6 по этому варианту меньше на 194%.
2 Выбор кабельных линий 04 кВ
Выбор кабельных линий 04 кВ производится аналогично выбору кабельных линий 10 кВ. Результаты выбора сведены в таблицу 9.
Расчет токов короткого замыкания
Определение токов короткого замыкания необходимо для проверки электрических аппаратов и проводников по условиям КЗ.
1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания
Для проверки кабельных линий и электрических аппаратов ТП необходим ток трехфазного КЗ на шинах 10 кВ подстанции Шершнёвская. Воспользуемся реальными данными: Iкз1 = 1286 кА.
В электроустановках до 1 кВ проверяются только распределительные щиты токопроводы и силовые шкафы в соответствии с 1.4.2 ПУЭ 3.
При расчетах токов К.З. в сетях напряжением ниже 1 кВ необходимо учитывать индуктивные и активные сопротивления короткозамкнутой цепи.
При расчетах токов К.З. можно считать что данная электроустановка питается от системы неограниченной мощности - сопротивление системы до вводов трансформатора можно не учитывать.
При равенстве сопротивлений во всех трех фазах значение периодической составляющей тока трехфазного К.З. в трехпроводной или четырехпроводной сети определяется по формуле (31):
где r x - суммарное активное и индуктивное сопротивление цепи К.З. мОм.
Схема сети для расчетов токов К.З. на 04 кВ приведена на рисунке 3.
По 7 таблица 3.41 активное и индуктивное сопротивление трансформатора: rТ=30 мОм; xТ = 75 мОм.
Сопротивление шин от трансформатора до РУ:
xШ = x0×l = 02×15 = 30 мОм
где r0 x0 – активное и индуктивное сопротивление 1 м шин.
Сопротивление контактов автомата ВА53-39 при IНОМ=400А 4 табл.2.54:
rа = 065 мОм xа = 017 мОм.
Сопротивление кабеля ААШв 4х240 8 табл.5.3:
r01 = 0129 мОмм x01 = 0071 мОмм.
xК = x01×lК = 0071×100 = 71 мОм.
Сопротивление линии выполненной проводом марки АПВ 4х70 7 таблица 5.3: r02 = 0447 мОмм x02 = 0061 мОмм.
xЛ1 = x02×lЛ1 = 0061×2 = 0122 мОм.
Сопротивление линии выполненной проводом марки АПВ 4х50 8 таблица 5.3: r03 = 0625 мОмм x03 = 0063 мОмм.
xЛ2 = x03×lЛ2 = 0063×10 = 063 мОм.
Сопротивление контактов рубильника на 250А 4табл.2.55: rР=04 мОм.
Сопротивление трансформатора тока rТТ = 04 мОм; xТТ = 07 мОм.
Переходное сопротивление контактных соединений: для распределительных щитов на подстанции rПРУ – 5 мОм; на шинах ВРУ здания rПВРУ – 10 мОм; на последних РЩ rПРЩ – 15 мОм.
Определим суммарные активные и индуктивные сопротивления в короткозамкнутой цепи для точек 1234:
Для точки К-1: r1 = rа rТ + rШ + rТТ + rПРУ;
x1 = xТ+ xа + xШ + xТТ.
Для точки К-2: r2 = r1 + rР + rК + rПВРУ;
Для точки К-3: r3 = r2 + rЛ1 + rТТ + rПРЩ;
x3 = x2 + xЛ1 + xТТ.
Для точки К-4: r4 = r3 + rЛ2 ;
Ударный ток короткого замыкания (32):
где К у =13 – ударный коэффициент.
Далее определяем ток трехфазного К.З. для всех точек по выражению (31) и ток ударного К.З. Результат расчетов сведен в табл.10.
Таблица 10 – Расчёт трёхфазных токов к.з.
2 Расчет токов однофазного короткого замыкания
Для проверки срабатывания защитного аппарата при замыкании между фазным и нулевым проводами необходимо определение расчетный ток однофазного К.З.
Ток однофазного короткого замыкания можно определить по приближенной формуле (33):
где UФ – номинальное фазное напряжение сети;
zП – полное сопротивление петли созданной фазным и нулевым проводами;
zТ – полное сопротивление трансформатора току К.З. на корпус.
Для проводов и жил кабеля (34):
где rП – суммарное активное сопротивление фазного rФ и нулевого rN проводов;
xП – индуктивное сопротивление проводов и жил кабеля.
Схема сети для расчетов токов однофазного короткого замыкания приведена на рисунке 3.
Параметры схемы замещения нулевой последовательности. Для этого найдем сопротивления в короткозамкнутой петле линии фаза-нуль.
Сопротивления 8 таблица 6.2:
rШ = r0×l = 0142×15 = 213 мОм
одной жилы кабеля q = 70 мм2
нулевой жилы кабеля q = 35 мм2
индуктивное сопротивление петли кабеля [5 табл. 8.19]
xП.К. = x0.П×lК = 015×100 = 15 мОм.
одного провода q = 70 мм2
нулевой жилы провода q = 35 мм2
индуктивное сопротивление петли провода [5 табл. 8.19]
xП.П1. = x0.П.×lП2 = 015×2 = 03 мОм.
одного провода q = 50 мм2
нулевой жилы провода q = 25 мм2
индуктивное сопротивление петли провода 8 таблица 7.5
xп.п2 = x0.п.×lп2 = 015×10 = 15 мОм.
Определим суммарные активные и индуктивные сопротивления петли фаза-нуль для точек 234:
Для точки К-2 : r2 = rШ + rФ.К + rN.К;
Для точки К-3 : r3 = r2 + rФ.П1 + rN.П1;
Для точки К-4 : r4 = r3 + rФ.П2 + rN.П2 ;
Полное сопротивление трансформатора току К.З. на корпус 7 таблица 2.50: zТ1=405 мОм.
Результаты расчетов сведены в таблицу 11.
Расчет токов однофазных К.З.
Таблица 11 – Расчёт однофазных токов к.з.
3 Расчет токов трехфазного короткого замыкания на участке от ГПП до ТП 10кВ
На шинах Шершнёвской подстанции периодическая составляющая трехфазного тока КЗ равна 1286 кА.
Схема сети для расчетов токов К.З. на 10 кВ приведена на рисунке 4.
Рисунок 4. Схема сети для расчетов токов К.З. на 10 кВ
Рассчитаем полное сопротивление энергосистемы:
Определим сопротивление линии от Шершнёвской подстанции до РП1.
Сопротивление кабеля ААШв 3х240:
xК1 = x0×lК = 008×5 = 04 Ом.
Определим сопротивление линии РП1 до ТП3.
Сопротивление кабеля ААШв 3х95:
xК2 = x0×lК = 008×009 = 0007 Ом.
Определим полные сопротивления в короткозамкнутой цепи для точек 12.
Для точки К-1: z1 = zс+zк1;
Для точки К-2: z2 = zс+zк1+zк2;
Ударный ток короткого замыкания:
где К у =19 – ударный коэффициент.
Далее определяем ток трехфазного К.З. для всех точек и ток ударного К.З. Результат расчетов сведен в табл.12.
Таблица 12 – Расчёт трёхфазных токов к.з.
Выбор электрооборудования на ТП
К установке на ТП приняты ячейки серии КСО-386М.
1 Выбор выключателей нагрузки и разъединителей
Выбор выключателей нагрузки производится по следующим параметрам:
- напряжению установки (35):
-длительному току (36):
-электродинамической стойкости (37):
-термической стойкости (38):
где ВК - тепловой импульс по расчету кА2×с;
IТЕР - предельный ток термической стойкости;
tТЕР - длительность протекания тока термической стойкости.
Выбор разъединителей производится по следующим параметрам:
- напряжению установки (39):
-длительному току (40):
-электродинамической стойкости (41):
-термической стойкости (42):
Результаты выбора сведены в таблицу 12 и таблицу 13.
Таблица 12 - Выключатели нагрузки и разъединители в РП
Выключатель нагрузки
IТЕР2.tТЕР = 1200 кА2 ×с
IТЕР2.tТЕР = 400 кА2×с
Таблица 13 - Выключатели нагрузки и разъединители в ТП
2 Выбор трансформаторов тока
Выбор трансформаторов тока производится по следующим параметрам:
- напряжению установки (43):
где I 1.ном - номинальный ток первичной обмотки;
- конструкции и классу точности;
- электродинамической стойкости (45):
-термической стойкости (46):
-вторичной нагрузке (47):
где Z 2 - вторичная нагрузка трансформатора тока принимается равной:
где r2 определяется по формуле (48):
Сопротивление контактов rК принимается 005 Ом при двух- трех приборах и 01 Ом при большем числе приборов.
Сопротивление приборов определяется по выражению (49):
Для работы трансформатора в заданном классе точности необходимо выполнение условия (50):
С помощью этого условия определяются соединительные провода:
их сопротивление (51) и их сечение (52):
r - удельное сопротивление провода (для алюминия r=0.0175 Ом×мм2м).
Результаты выбора сведены в таблицы 14 15.
Таблица 14 - Трансформаторы тока устанавливаемые в ячейках питающих линий и секционной перемычки.
IТЕР2.tТЕР = 2976 кА2×с
Рисунок 4. Схема подключения приборов
Вторичная нагрузка трансформаторов тока устанавливаемых на вводах и секционной перемычке:
Таблица 15 – Вторичная нагрузка трансформаторов тока.
и реактивной энергии
rПРИБ = 5525 = 022 Ом
rПР = 08 - 022 - 005 = 053 Ом
Примем к установке кабель КРВГ с сечением 4 мм2.
3 Выбор трансформаторов напряжения
К установке на каждой секции шин ТП приняты трансформаторы напряжения 3хЗНОЛ. 06-10 У3. Они присоединяются к шинам через предохранители типа ПКН 001-10У3 и разъединители типа РВФЗ-10400 II-IIУ3.
4 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость
Проверка кабелей проводится с учетом того что два параллельных кабеля проверяются с учетом разветвления тока К.З.
Минимальное сечение по термической стойкости определяется по выражению (53):
где n к = 1 - количество параллельных кабелей в линии;
В к = 240 кА2с – тепловой импульс К.З.
Таким образом минимальное сечение кабельной линии 50 мм2.
5 Выбор предохранителей
Предохранители выбираются по следующим параметрам:
-напряжению установки;
-по конструкции и роду установки;
-по току отключения (20):
Максимальный рабочий ток предохранителя определяется по выражению (55):
РУ 0.4 кВ укомплектовано щитами ЩО70-3М. Каждый щит содержит четыре отходящие линии две из которых укомплектованы рубильниками РПС2-1Л и предохранителями ПН-2 на ток 250А другие две – РПС4 и ПН-2 на ток 400 А.
6 Выбор автоматических выключателей на 04 кВ
Выбор автоматов производится по следующим параметрам:
-роду тока и его значению;
-включаемому току (56):
-отключаемому току К.З.
Результаты выбора сведены в таблицу 16.
Таблица 16 – Выбор автоматических выключателей.
Автоматический выключатель
По ПУЭ 3 действие автоматического выключателя обеспечивается если выполняется условие (57):
где IК(1) – ток однофазного короткого замыкания в точке 2 (таблица 11) =146 кА;
IРАСЦ – ток расцепителя выключателя = 250 А.
Условие (57) выполняется: 1460 А > 3×250 А = 750 А.
Следовательно требуемая ПУЭ степень надежности действия защитного аппарата обеспечивается.
Выбор выключателей на отходящих линиях (Таблица 17):
Таблица 17 – Выбор автоматических выключателей.
По ПУЭ [1] действие автоматического выключателя обеспечивается если выполняется условие (57):
Условие (57) выполняется: 1400 А > 3×225 А = 675 А.
Основное электрическое оборудование подстанций и аппараты в этих цепях соединяются между собой проводниками разного типа которые образуют токоведущие части электрической установки.
Согласно ПУЭ 3 сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах закрытых и открытых РУ всех напряжений по экономической плотности тока не проверяются.
Выбор сечения шин производиться по нагреву (по допустимому току). Условия выбора (58):
где IДОП - допустимый ток шины выбранного сечения.
После выбора сечения шин производятся следующие проверки:
Проверка шин на термическую стойкость при коротком замыкании производиться по условию (59):
где qMIN - минимальное сечение по термической стойкости (60);
q - выбранное сечение;
где ВК - тепловой импульс рассчитанный при выборе выключателя;
C - функция значения которой приведено в 3. Для алюминиевых шин С=91.
Проверка шин на электродинамическую стойкость. Жесткие шины укрепленные на изоляторах представляют собой динамическую колебательную систему на которую воздействуют электродинамические силы. Если собственная частота f0 меньше 30 Гц и больше 200 Гц то механического резонанса не возникает. При проектировании новых конструкций производиться определение частоты собственных колебаний для алюминиевых жестких шин (61):
J - момент инерции поперечного сечения шины относительно оси
перпендикулярной направлению изгибающей силы см4;
q - поперечное сечение силы см2.
Механический расчет однополосных шин прямоугольного профильного круглого или трубчатого сечения расположенных в одной плоскости.
Определяется наибольшее усилие возникающее при трехфазном коротком замыкании (62):
а - расстояние между соседними фазами;
Максимальный изгибающий момент на шину при числе пролетов свыше двух (63):
Напряжение в материале шины возникающее при воздействии изгибающего момента (64):
где W - момент сопротивления шины относительно оси перпендикулярной действию усилия см3 .
Шины динамически устойчивы если выполняется условие (65):
где sДОП - допустимое механическое напряжение в материале шин. Для марки
АДЗ1Т sДОП 91 МПа марки АДЗ1Т1 sДОП 136 МПа.
Жесткие шины в распределительных устройствах крепятся на опорных и проходных изоляторах которые выбираются:
-по номинальному напряжению;
-по допустимой нагрузке (66):
где FРАСЧ - сила действующая на изолятор;
FДОП - допустимая нагрузка на головку изолятора (67)
где FРАЗР - разрушающая нагрузка на изгиб Н.
При горизонтальном и вертикальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила определяется по выражению (68):
где kh - поправочный коэффициент на высоту шины если она расположена
где Hиз - высота изолятора;
b и h - размеры шины.
Для проходных изоляторов расчетная сила определяется по выражению (70):
Проходная мощность сборных шин 10 кВ – 11000 кВА динамическая устойчивость 30 кА. Соединение сборных шин рядов камер КСО-366М предусмотрено шинными мостами заводского изготовления. Выбираем опорные штыревые изоляторы внутренней установки ИО-10-3751У3.
На напряжение 04 кВ принята одинарная секционированная рубильником на 2 секции система сборных шин.
Выберем сборные шины 04 кВ. Так как сборные шины по экономической плотности тока не выбираются принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах равной току за трансформатором:
Принимаем однополосные шины 120×10 мм2 IДОП = 2070А.
Произведем необходимые проверки для выбранных шин.
По условию нагрева в продолжительном режиме шины проходят:
IМАХ.ТР. = 20207 А ≤ IДОП = 2070 А.
Проверим шины на термическую стойкость:
Для выбранного сечения: q = 120×10 = 1200 мм2.
Проверим шины на механическую прочность.
Определим пролет l при условии что частота собственных колебаний f0>200Гц. Выразим l из выражения (71):
Расположим шины горизонтально тогда момент инерции (72):
Принимаем расположение шин горизонтально пролет l = 17 м расстояние между фазами a = 08 м.
Определим напряжение в материале шин от взаимодействия фаз по выражению (30) где iУД = 1529 кА момент сопротивления для прямоугольного сечения:
что меньше sДОП = 91 МПа. принимаем шины марки АДЗ1Т sДОП 91 МПа. Таким образом данные шины механически прочные.
Устройство и расчет электрических сетей жилых зданий
Рассмотрим распределение электрической энергии внутри жилого здания имеющего 10 этажей и 4 подъезда принадлежащее ко II категории по надежности 9.
В подвальном этаже здания устанавливается вводно-распределительное устройство для присоединения внутренних электрических сетей здания к внешним питающим линиям а также для распределения электрической энергии внутри здания и защиты отходящих линий от перегрузок и К.З 10 11.
Питание электроприемников здания осуществляется двумя взаиморезервируемыми кабелями 2×ААШв 5×95 рассчитанными на питание всех его нагрузок в п. 3.1. Для защиты внешних сетей на вводах установлены плавкие предохранители.
Выберем вводную панель типа ВРУ1М–11–10УХЛ4 и распределительную панель типа ВРУ1М-48-03 УХЛ4 с двумя секциями по 4×100 с ПН2-100 и с ПН2-60 каждая.
1 Выбор электрооборудования линий питающих квартиры
К питающим горизонтальным линиям отходящим от ВРУ подключаются стояки по одному каждый подъезд.
Определим расчетную нагрузку на вертикальную питающую магистраль (стояк). При количестве квартир n = 40 присоединенных к стояку по данным 1 таблица 5 выбираем Руд = 15 кВткв. Тогда расчетная нагрузка на один стояк равна:
Расчетный ток в стояках определяется из выражения (73):
где Uл = 380 В – линейное напряжение сети;
cosj = 098 – коэффициент мощности.
Расчетная нагрузка на линию питающую два стояка: n = 80 кв. Руд=1225 кВткв:
Расчетный ток линии по выражению:
На вводе дома расчетная нагрузка была определена ранее (таблица 1):
Расчетный ток на вводе дома:
Для защиты стояков квартир устанавливаем предохранители ПН-2. По расчетному току в стояках выбираем номинальный ток предохранителя по условию (74):
Определяем ток плавкой вставки по условию (75):
Следовательно для защиты стояков квартир устанавливаем предохранители типа: ПН2-.
Для защиты питающих линий устанавливаем предохранители ПН2. По расчетному току в питающих линиях выбираем токи предохранителя и его плавких вставок по условиям:
На вводе устанавливается предохранитель ПН2-:
Сделаем проверку предохранителей по надежности срабатывания. По ПУЭ [1] действие предохранителя обеспечивается если выполняется условие (23).
Iк(1) = 13 кА – ток однофазного короткого замыкания в точке 4 (табл.11).
Условие (23) выполняется:
предохранителей питающих линий ПН2-100: 1300А > 3×100А = 300А;
предохранителей на вводе ПН2-250: 1300А > 3×300А = 900А.
Принятые номинальные токи предохранителей и плавких вставок обеспечивают в сети селективную работу защиты.
По току нагрузки из условий допустимого нагрева выбираем сечение проводов для стояков выполненных проводами марки АПВ и проложенных в каналах. По 1табл.1.3.7 из условия (76):
Принимаем сечение фазных и нулевых проводов 50 мм2:
Проверим принятое сечение на соответствие току защитного аппарата (77):
Так как условие (6) выполняется то оставляем выбранное сечение провода.
Выбираем сечение проводов питающих стояка. Принимаем сечение фазных и нулевых проводов 95 мм2. Проверяем по условию (76):
Так как разность невелика то оставляем выбранное сечение проводов.
Произведем расчет сетей дома на потерю напряжения без учета индуктивного сопротивления проводов. Потеря напряжения определяется по выражению (78):
где L - расчетная длина проводов;
r - удельное сопротивление провода (для алюминия r= 0.0175 Ом×мм2м);
Uном = 380 В – номинальное напряжение сети.
Определим потерю напряжения в самой удаленной квартире как сумму потерь на отдельных участках.
Потеря напряжения в стояке начиная от предохранителя:
Потеря напряжения на участке провода питающего два стояка:
Суммарная потеря напряжения от ВРУ до наиболее удаленного ввода в квартиру составляет:
Потеря напряжения меньше заданной равной 25% значит выбранная сеть питания квартир удовлетворяет требуемым нормам потерь напряжения.
2 Выбор кабельных линий питающих лифтовые установки
Расчетная нагрузка для кабеля питающего одну лифтовую установку определяется по формуле (79):
Расчетный ток в кабельной линии определяется из выражения (80):
Для защиты кабельной линии питающей одну лифтовую установку устанавливаем предохранители ПН2-60. По расчетному току в стояках выбираем номинальный ток предохранителя:
По расчетному току в питающих линиях выбираем токи плавких вставок по условию (81):
где IПУСК.ДВ. – пусковой ток двигателя .
Следовательно принимаем к установке предохранители типа ПН2-.
Сделаем проверку автоматических выключателей и предохранителей по надежности срабатывания. По ПУЭ 2 действие предохранителя и автоматов обеспечивается если выполняется условие (55).
IК(1) = 13 кА – ток однофазного короткого замыкания в точке 4 (таблица 11).
Условие (55) выполняется:
предохранителей питающих линий ПН2-60: 1300А > 3×315 = 945 А.
Принятые номинальные токи предохранителя и плавких вставок обеспечивают в сети селективную работу защиты.
По току нагрузки из условий допустимого нагрева выбираем сечение кабеля для одной лифтовой установки выполненных провода марки АПВ и проложенных в каналах. По 2 таблица 1.3.7 принимаем сечение фазных и нулевых проводов 16 мм2 из условия:
Так как условие (6) выполняется то оставляем выбранное сечение проводов.
Расчет на потерю напряжения можно не проводить так как потеря напряжения в линиях питающих лифтовые установки гораздо меньше чем в проводах питающих квартиры.
3 Выбор электрооборудования групповой квартирной сети
В квартирах жилых домов рекомендуется предусматривать отдельные линии для питания штепсельных розеток жилых комнат освещения штепсельных розеток электрических плит.
Удельная расчётная электрическая нагрузка электроприёмников квартир жилых зданий для квартир с газовыми плитами составляет для одной квартиры 45 кВт.
Расчётный ток для кабеля питающего осветительную группу:
Выбираем кабель ВВГ 3× (1×25) с IДОП = 19 А автоматический выключатель АЕ 1031 с током расцепителя 16 А.
Так как условие (6) выполняется то оставляем выбранное сечение.
Расчётный ток для кабеля питающего группу розеток:
Число штепсельных розеток устанавливаемых в квартирах регламентировано нормами и составляет:
-в жилых комнатах квартир – одна розетка на каждые полные и неполные 6м2 площади комнаты;
-в коридорах квартир – одна розетка на каждые полные и неполные 10 м2 площади;
- в кухнях квартир – четыре розетки на ток 6А для подключения холодильника надплитного фильтра динамика трехпрограмного радиовещания и бытовых электроприемников мощностью до 13 кВт; одну розетку с заземляющим контактом на ток 10 (16) А для подключения бытового прибора мощностью до 22 (25) кВт требующего зануления; 11.
Для защиты человека от поражения электрическим током при его прикосновении к токоведущим частям оказавшимся под напряжением используется в качестве единственного средства защиты защитное отключение типа УЗО Астро-УЗО Ф-3211 40А 30 мА 2-х полюсное на ток срабатывания не менее 30 мА и время срабатывания до 100 мс. УЗО устанавливается на вводе в квартиру номинальный ток которого рассчитан на нагрузку квартиры:
В нишах электропанелей на этажах устанавливаются: металлоконструкции щитов типа ЩЭ 3402 с автоматическими выключателем АЕ2044 с Iрасц=50А для отключения квартир.
Электротехническая ведомость для типовой квартиры типовой блок-секции дома 97-й серии приведена в таблице 18.
Таблица 18 – электротехническая ведомость.
Кроме этого проектом предусматривается главная система уравнивания потенциалов 12.
В качестве главной шины заземления принята шина PE ВРУ выполняемая медной шиной МТ 30х4мм. По техподполью прокладывается стальная шина 25х4мм на которую подсоединяются вводы водопровода теплосети выпуск канализации и обрамление входных дверей подъездов. В ванных комнатах предусматриваются дополнительные системы уравнивания потенциалов (рис.5): под раковиной устанавливается коробка пластмассовая КРТН-10. В ней располагается шинка стальная 25×4 с пятью зажимами.
Вводная клемма коробки КРТН-10 запитывается от РЕ-шины квартирного щитка кабелем ВВГ-1×4 скрыто в штрабе под штукатуркой. Далее к трубам ГВС ХВС канализации и ванне прокладываются также отдельные проводники кабелем ВВГ 1×4 скрыто. Крепление к трубам хомутами под болт.
Молниезащита – в соответствии с 12 молниезащита блок-секции не требуется.
4 Выбор электрооборудования вспомогательных помещений
Выбор электрооборудования вспомогательных помещений сведен в таблицу 18. Питание вспомогательных помещений осуществляется кабелями марки АВВГ сечение которых указано в таблице 19.
Таблица 19 – Кабели для вспомогательного электрооборудования.
Промежуточная площадка
Шахта лифта машинное помещение
Вход в электрощитовую
Аварийное освещение эл. щитовой
Освещение мусорокамеры
1 Расчёт релейной защиты на высоковольнтых выключателях
Для построения карты селективности необходимо рассчитать релейную защиту на высоковольтных выключателях 13.
Рассмотрим выключатель ВВТП-10630 установленный в РП со стороны энергосистемы.
Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального тока протекающего через выключатель:
здесь кОТС = 12 – коэффициент отстройки.
Установим реле РСТ 13 с коэффициентом возврата кВ = 09. Реле включаются во вторичные цепи трансформатора тока ТЛК-10-800-У3-0510Р. Коэффициент трансформации трансформатора тока кI = 160 коэффициент схемы кСХ = 1.
Коэффициент чувствительности определяется по току :
Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.
Ток срабатывания реле:
Принимаем к установке реле РСТ 1319 у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р. = (156) А.
Определим сумму уставок:
Принимаем уставки 16; 01 следовательно .
Найдем ток уставки реле:
где Dt = 04 с – ступень селективности для статического реле.
Для обеспечения рассчитанного времени срабатывания защиты выбираем реле времени РВ 01 пределы регулирования времени которого от 01 до 50 с.
Приведём токи к низкой стороне:
Рассмотрим секционный выключатель ВВТП-10630 установленный в РП.
Рассмотрим выключатель ВВТП-10630 установленный в РП на отходящих линиях.
Установим реле РСТ 13 с коэффициентом возврата кВ = 09. Реле включаются во вторичные цепи трансформатора тока ТЛК-10-300-У3-0510Р. Коэффициент трансформации трансформатора тока кI = 60 коэффициент схемы кСХ = 1.
Рассмотрим выключатель ВВТП-10630 установленный в ТП на стороне ВН.
Установим реле РСТ 13 с коэффициентом возврата кВ = 09. Реле включаются во вторичные цепи трансформатора тока ТЛК-10-200-У3-0510Р. Коэффициент трансформации трансформатора тока кI = 40 коэффициент схемы кСХ = 1.
2 Параметры автоматических выключателей
На низкой стороне ТП и в ВРУ установлены автоматические выключатели серии ВА:
Со стороны трансформатора: ВА-55-43 с током срабатывания электромагнитного расцепителя кА при этом максимальный рабочий ток кА а ток короткого замыкания . Время срабатывания 008 с.
Секционный выключатель: ВА-55-41 с током срабатывания электромагнитного расцепителя кА при этом максимальный рабочий ток кА а ток короткого замыкания . Время срабатывания 006 с.
Выключатель на отходящих линиях: ВА-52-39 с током срабатывания электромагнитного расцепителя кА при этом максимальный рабочий ток кА а ток короткого замыкания . Время срабатывания 004 с.
Безопасность жизнедеятельности
В современных условиях при наличии разнообразных опасных для людей воздействий электрического тока электромагнитного поля электрических разрядов и электрической дуги необходимо на должном уровне обеспечить защиту персонала электрораспределительных объектов. Для этого необходимо применить комплексных подход включающий организационные мероприятия технические мероприятия по электробезопасности а так же мероприятия связанные с применением специальных средств защиты 12.
Мероприятия организационного характера:
Грамотная организация и ведение безопасных методов работы;
Обучение и инструктаж персонала квалифицированными специалистами;
Осуществление контрольно-надзорных мероприятий для проверки выполнения правил технической эксплуатации и техники безопасности.
Мероприятия технического характера:
Применение соответствующих мер и средств защиты;
Обеспечение должного освещения в зоне работ;
Применение безопасного и эргономичного ручного инструмента в сочетании с применением блокировок коммутационных аппаратов спецодежды.
Трансформаторные подстанции представляют собой источник повышенной опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током. Следовательно на ТП необходимо уделять особое внимание вопросам техники безопасности и охраны труда.
1 Обеспечение безопасности жизнедеятельности на ТП
1.1 Планировка и конструктивная часть ТП
Вопрос местоположения ТП необходимо решать с учётом требований ПУЭ 3 местоположения центра электрических нагрузок зданий питающихся от соответствующей ТП особенностями планировочных решений по микрорайону маршрутами коммуникаций и розы ветров данного района.
На ТП оборудование должно располагается таким образом чтобы обеспечивались возможности выполнения монтажа и ремонта оборудования.
Минимальные расстояния от токоведущих частей до различных элементов РУ-10 кВ приняты равными (Таблица 20):
Таблица 20 – Минимальные расстояния от токоведущих частей.
Наименование расстояния
Изоляционное расстояние мм
От токоведущих частей до заземленных конструкций и частей зданий.
Между проводами разных фаз
От токоведущих частей до сплошных ограждений
От токоведущих частей до сетчатых ограждений
Между неогражденными токоведущими частями разных цепей
От неогражденных токоведущих частей до пола
От контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки присоединенной ко второму контакту
По проекту ТП располагается в отдельно стоящем одноэтажном кирпичном здании внутри которого расположены в отдельных помещениях два силовых трансформатора 1000 кВА РУ-10 кВ и щит 0.4 кВ.
На высоком (10 кВ) напряжении установлена одинарная секционированная выключателем нагрузки система сборных шин. РУ – 10 кВ укомплектовано камерами КСО–366М. Расположение камер двухрядное. Соединение сборных шин рядов камер предусмотрено шинными мостами заводского изготовления. Проходная мощность сборных шин 11000 кВА динамическая устойчивость 120 кА.
На низком (0.4 кВ) напряжении установлена одинарная секционированная рубильником на 2 секции система сборных шин. РУ-0.4 кВ укомплектовано щитами ЩО70-3М.
Питание щита 0.4 кВ осуществляется от силовых трансформаторов 1000 кВА подключенных к щиту 0.4 кВ через автоматический выключатель ВА53-41. Сечение сборных шин щита 0.4 кВ принято с учетом загрузки трансформатора на 14 от номинальной величины с проверкой на динамическую и термическую устойчивость при 3-х фазном коротком замыкании.
В ТП предусматривается установка следующих измерительных приборов:
Амперметров на отходящих линиях 0.4 кВ;
Вольтметров на секции шин 0.4 кВ;
Амперметров на стороне 0.4 кВ силовых трансформаторов.
Для облегчения визуальной дифференциации арматура изоляторов РУ-10 кВ и шин ТП окрашивается в желтый зеленый и красный цвета (фаза А В С). Все кабели ГПП в местах присоединения имеют таблички с адресом маркой и сечением.
Вводы линий 10 кВ и 0.4 кВ имеют кабельное исполнение. Для удобства прокладки кабелей в РУ–10 и 0.4 кВ предусматривается устройство двойного пола.
Светильники и трубы электропроводки освещения в РУ–10 кВ крепятся металлоконструкциями шинных мостов. В целях безопасности светильники шинные мосты снизу закрыты кожухом.
Для осуществления вентиляции в камерах трансформаторов предусмотрены жалюзийные решетки в створках ворот и над воротами а также вентиляционная диафрагма металлическая конструкция которой используется для крепления шин идущих от трансформаторов в РУ–10 и 0.4 кВ.
1.2 Защитные средства
Комплектация ТП защитными средствами осуществляется согласно нормам все средства принятые в эксплуатацию проходят систематическую проверку и испытания согласно "Правилам использования и испытания защитных средств".
Комплект основных защитных средств по технике безопасности и противопожарной технике состоит из:
Штанга изолирующая оперативная на напряжение 10кВ;
Штанга изолирующая оперативная на напряжение 04 кВ;
Указатель напряжения 10 кВ;
Указатель напряжения 04 кВ;
Перчатки резиновые диэлектрические;
Ковер резиновый диэлектрический;
Противогаз шланговый;
Приставная лестница;
Ящик с песком размерами 600×400×500 с крышкой и совком с изолирующей ручкой.
Огнетушители типа ОУ-8 в количестве 3и ОП-5 в количестве 2 шт.
Двери РУ–10 и 0.4 кВ ворота камер трансформаторов выполнены металлическими закрывающимися на замки. Ключи от электроустановок выше 1000 В а также от распределительных щитов и сборок до 1000 В расположенных вне электроустановок выше 1000 В находятся на учете у дежурного персонала либо у административно-технического персонала. Ключи пронумерованы один комплект запасной.
Для осмотра высоко расположенных частей трансформаторов устанавливаются стационарные лестницы.
Для обеспечения сохранности оборудования при авариях и пожарах под силовыми трансформаторами выполняются маслоприемники с бортовым ограждением заполненные гравием.
Для предотвращения неправильных операций при обслуживании и ремонте оборудования в РУ–10 кВ предусматриваются оперативные блокировки исключающие возможность:
Включения выключателей нагрузки и разъединители на включенные заземляющие ножи сборных шин;
Включение заземляющих ножей сборных шин на ошиновку не отделенную разъединителем от ошиновки находящейся под напряжением.
В камерах КСО предусмотрены следующие оперативные блокировки:
Блокировка не допускающая включение заземляющих ножей при включенных главных ножах выключателя нагрузки или разъединителя;
Блокировка не допускающая включение главных ножей выключателя нагрузки или разъединителя при включенных заземляющих ножах.
1.3 Защита от волн перенапряжения и молниезащита
Для защиты обмоток силовых трансформаторов от волн перенапряжений приходящих с линий 0.4 кВ при наличии кабельно-воздушных линий не экранируемых зданиями в камерах трансформаторов на вводах 0.4 кВ устанавливаются вентильные разрядники РВН–0.5.
ТП расположены в районе с интенсивностью грозовой деятельности 40-60 ч. Ожидаемое количество поражений молнией в год определим по выражению (82):
Где h=5 м – наибольшая высота здания;
N=4 – среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 поверхности земли в месте расположения здания ТП;
S=625 м – ширина здания;
L=107м – длина здания.
По здания ТП принадлежат по устройству молниезащиты ко II категории и зона защиты Б.
Для защиты здания ТП от прямых ударов молнии на крыше здания ТП выполняется молниеприемная сетка по периметру крыши с 2-мя спусками соединенными с наружным контуром заземления здания ТП.
1.4 Заземляющее устройство ТП
Для обеспечения нормальной работы и безопасности обслуживания на ТП выполняют заземление: наружный контур заземления заземляющие проводники которые прокладывают внутри помещения и по территории ТП. Заземление выполняет функцию рабочего заземления необходимого по условиям эксплуатации. Для этого все металлоконструкции и металлические части электрооборудования соединяют с заземлением (рисунок 6).
Заземляющее устройство ТП принято общим для напряжения 10 и 0.4 кВ сопротивления заземляющего устройства не должно превышать 2.78 Ом. Заземляющее устройство выполняется углубленными заземлителями из полосовой стали 4×40 укладываемой на дно котлована по периметру фундамента здания ТП на расстоянии не менее 300 мм от фундамента а также вертикальными электродами длиной 5 м расположенными вокруг здания ТП и связанными между собой и с углубленным контуром полосовой сталью 4×40. Связь внутреннего контура заземления ТП с наружным контуром выполняется в 2-х местах полосовой сталью 4×40.
В качестве магистралей заземления используются все опорные металлоконструкции. Для этой цели все опорные металлоконструкции в местах стыков и в торцах должны быть соединены электросваркой между собой полосовой сталью сечением 4×25 мм.
Заземление шкафов КСО панелей ЩО осуществляется приваркой их к опорным металлоконструкциям.Заземление фланцев проходных изоляторов опорных металлических конструкций и корпусов аппаратов жалюзийных решеток выполнено по месту круглой сталью В6.Заземление металлических рам дверей и ворот осуществляется приваркой их к внутреннему контуру заземления полосой 4×25 мм.
Определим сопротивление наружного контура заземления состоящего из вертикальных электродов связанных полосовой сталью прямоугольного сечения.
Сопротивление одного вертикального электрода определим по формуле (83):
где r=100 Ом×м - удельное сопротивление грунта (суглинок);
l=5 м – длина электрода.
Суммарное сопротивление части заземлителей состоящих из вертикальных электродов электрически связанных между собой без учета сопротивления соединяющей полосы (84):
где n=6 – число вертикальных электродов;
hв=065 – коэффициент учитывающий экранирование электродов соседними.
Сопротивление растекания горизонтально проложенной полосы связывающей вертикальные электроды между собой определим по формуле (85):
где r= 100 Ом×м - удельное сопротивление грунта;
b=004 м – ширина полосового электрода;
t=03 м – глубина заложения.
Экранирование полосы другими электродами учитывается коэффициентом hг 12 таблица 2.4 (=0.41) определим по формуле (86):
Полное сопротивление растекания заземлителя (87):
По ПУЭ сопротивление растекания заземлителя в сетях до 1 кВ не должно превышать 4 Ом. Это условие выполняется: RЗ= 345 Ом 4 Ом. Следовательно установленных заземлителей достаточно.
В ТП предусматривается рабочее освещение на напряжение 220 В и ремонтное освещение на напряжение 36 В. Питание сети электроосвещения принято от группового щитка который через переключатель ПКП может быть подключен к I или II секции шин щита 0.4 кВ. Переключатель и групповой щиток устанавливаются на стене РУ-0.4 кВ. Питание ремонтного освещения предусматривается через понижающий трансформатор 22036 В.
Общая площадь подстанции (88):
где b=625 м – ширина ТП;
Высота помещения HР=5м. По нормам освещенности ТП принимаем ЕН=10лк. Определяем световой поток (89):
где КЗ=14 – коэффициент запаса учитывающий потерю света в от загрязнения отражения защитного стекла лампы;
КП=15 – коэффициент учитывающий потери света в зависимости от конфигурации освещенности площади;
=052 - К.П.Д. светильника;
Освещение помещения примем светильниками типа НСП-03-60 в количестве 4-х штук. Световой поток ламп данного светильника ФЛ=730 лм. Проверим пригодность данных светильников по световому потоку:
Данный тип светильников проходит по проверке следовательно в помещении устанавливаем светильники типа НСП-03-60 в которых устанавливаем лампы типа: Б-215-225-60. Удельная мощность светильников (90):
Управление проектом энергетического хозяйства микрорайона
городских электрических сетей
Поле сил для конкретной организации характеризует организационную надежность ее состояния устойчивость и направленность развития 14.
Соотношение влияния движущих сил реализации целей и сдерживающих сил этому препятствующих покажем на схеме поля сил (рисунок 7).
Движущие силы:растущий спросконкуренциятехнологический
1.2 Построение дерева целей
Дерево целей представляет структурную модель показывающую соподчиненность и связь целей подразделений в иерархии управления. Для его построения сверхзадача высшего уровня или миссия предприятия делится на проектные цели его подразделений (рисунок 8).
1.3 Объемы продукции и услуг по обеспечению основного
Годовое потребление электроэнергии состоит из:
Электроэнергия для нужд основного производства с учетом освещения (91):
где PC = 89996 кВт – средняя суммарная нагрузка потребителей (табл.4);
ТГ = 8760 ч – годовое число часов потребления электроэнергии.
Потери электроэнергии в схеме внутреннего электроснабжения за год (92):
где DWТП = 215871 кВт×ч - потери в трансформаторах ТП (табл.3);
DWкл-10 = 414491 кВт×ч – потери в кабельных линиях 10 кВ (табл.8);
DWкл-0.4 = 310114 кВт×ч – потери в кабельных линиях 04 кВ (табл.9).
Годовое потребление электроэнергии составляет (93):
2 Определение типов организационной культуры
структуры и правовой формы предприятия и его энергохозяйства
Организационная культура – совокупность традиций ценностей установок убеждений и отношений которые создают всеобъемлющий контекст для всего что мы делаем и о чем думаем 14.
2.1 Организационная культура
Рассмотрим организационную культуру роли которая характерна для рассматриваемого предприятия. Культура роли – это организационная культура в которой преобладает сила специалистов и нацеленность на общий результат.
SWOT-анализ культуры роли:
) Распределение прав и обязанностей.
) Отсутствие мотивации для инициативы.
) Качественная работа высокий уровень выпускаемой продукции.
Наличие всех правил и инструкций.
) Отсутствие карьерного роста.
) Высокое качество работы.
) Слабая реакция на изменения внешних условий.
) Угроза распада в условиях нестабильного рынка.
Для такой культуры характерно следующее:
-руководитель должен быть объективным и точным избегать использовать власть в своих интересах требовать от подчиненных выполнения работ в соответствии с их обязанностями;
-ответственный и надежный подчиненный беспрекословно выполняющий свой обязанности;
-член организации считает приоритетным обязанности и требования соответствующие его роли и привычкам;
-в такой организации преуспевают добросовестные и ответственные люди преданные своему делу;
-организация относится к сотруднику в соответствии с положениями контракта;
-один сотрудник руководит другим в соответствии с его предписаниями;
-работа совершается с соблюдением договорных обязательств и личной преданности;
-люди работают вместе для координации и обмена по системе;
-соперничество происходит за положение со статусом;
-конфликт подавляется ссылкой на правило;
-решение принимается в соответствии с обязанностями;
2.2 Организационная структура предприятия
Организационная структура – это система взаимоотношений между должностями и людьми в организации. Назначение организационной структуры заключается в распределении работ между членами организации и координация их действий направленных на достижение общих целей 14.
Организационная структура отображается схемой функциональных взаимосвязей службы управления отдела главного инженера и руководителей энргоучастков. Это представлено на рисунке 9. Рисунок составляется с помощью штатного расписания функционального персонала и линейных руководителей хозяйства.
Тип организационной структуры – линейно-функциональная.
Отдел главного руководителя является функциональным руководителем. Данный тип организационной культуры характерен для культуры роли. Для разделения линейного и функционального руководства составляется функциональная матрица (таблица 21):
Таблица 21 – Функциональная матрица
Работы функции операции
Создание эффективной структуры обслуживания энергохозяйства
Информационное обеспечение сотрудников
Организация и распределение ресурсов и работ
Сопоставление графиков работ предприятия
Организация участков по выполнению конкретных работ
Выдача указаний начальникам участков
Составление должностных инструкций
Непосредственней контроль за работой
Отдел главного инженера
Обеспечение бесперебойного снабжения электроэнергией предприятия
Участие в работе квалификационной комиссии
Контроль за использованием ресурсов
Контроль за эксплуатацией электрооборудования
Назначение графиков ремонта и ответственного
Назначение работ по эксплуатации
Осуществление контроля за ремонтом оборудования
На основе разделения линейного и функционального руководства составляется должностная инструкция для главного энергетика начальника участка мастера участка.
Должностная инструкция:
Название должности: мастер участка;
Подчиненность: начальнику участка;
Основные обязанности: ответственный за эксплуатацию электрооборудования
оперативные переключения учет энергопотребления ремонт и распределение ресурсов;
Ответственность: за безопасность подчиненных за правильную эксплуатацию и ремонт электрооборудования;
Требования к исполнению: знание электросетей электрооборудования участка соблюдение техники безопасности;
Физическое здоровье:должен иметь допуск к работе с электроустановками;
Умственные способности:должен быстро анализировать информацию и принимать (самостоятельно) необходимые решения;
Образование: высшее или средне техническое;
Квалификация: инженер – электрик;
Опыт умение навыки:опыт работы не менее 3-х лет умение управлять людьми (навыки руководителя);
Межличностные качества:должен уметь предвидеть ситуацию брать ответственность на себя быть корректным по отношению к другим своим поведением должен подавать пример подчиненным должен быть заинтересован в развитии предприятия.
3 Планирование на предприятии
Планирование затрат на ремонтное обслуживание осуществляется следующим образом. Сначала в подразделениях составляются планы ремонтных работ которые защищаются в управлении. Далее в Планово-экономическом отделе составляются Титульные списки ремонтного обслуживания которые защищаются и утверждаются в Челябэнерго.
Наибольший комплекс работ может быть показан в виде ленточного графика по этапам проектных работ. Рассмотрим план график Ганта по выполнении данной дипломной работы (Таблица 22).
Таблица 22 – Ленточный график.
Продолжительность этапа
4 Планирование труда и заработной платы
4.1 Планирование использования рабочего времени
Планирование осуществляется составлением балансов рабочего времени отдельно по группам рабочих с одинаковым режимом работы и в расчете на одного человека 14.
Номинальный фонд времени определяется как календарное время за вычетом нерабочих дней. Эффективный фонд рабочего времени определяется как разность номинального фонда времени FН и планируемых невыходов рабочих. Коэффициент использования эффективного фонда рабочего времени определяется по выражению (94):
Баланс рабочего времени приведен в форме таблицы (Таблица 23).
Таблица 23 – Баланс рабочего времени.
Состав фонда времени
Эксплуатационный персонал
Номинальный фонд времени (Fн)
Планируемые невыходы рабочих:
Продолжение таблицы 23
- основной и дополнительные отпуска
- отпуска учащихся (0.5% от Fн)
- болезни (3.5% от Fн)
- выполнение гос.дел (0.5% от Fн)
- планируемые внутрисменные потери (0.5% от Fн)
Эффективный фонд рабочего времени (Fэф)
Средняя продолжительность рабочего дня
Коэффициент использования (Ки)
4.2 Планирование численности рабочих
Планирование численности эксплуатационного персонала производится по нормам обслуживания электрохозяйства. Для этого определим суммарную ремонтосложность энергохозяйства (Таблица 24).
Таблица 24 – Ремонтосложность энергохозяйства.
Наименование оборудования
КТП - 100010 - 8 штук
Приборы измерительные
Приборы защиты и автоматики
Заземляющие устройства
4.3 Планирование численности ремонтного персонала
Результаты расчетов по планированию численности ремонтного персонала приведены в таблице 25.
Таблица 25 – Численность эксплуатационного персонала.
Наименование показателя
Норма обслуживания электрохозяйства
Суммарная ремонтосложность
Число смен работы электрооборудования
Численность эксплуатационного персонала в расчете на смену (Чэ)
Явочный состав эксплуатационного персонала ЧяЭ
Среднесписочный состав эксплуатационного персонала ЧсЭ
Определим явочный и списочный состав ремонтного персонала:
Явочный состав ремонтного персонала (95):
Fн = 2016 – номинальный фонд рабочего времени в часах на одного человека за год.
ЧЯР = 71332 (115 × 2016 ) = 4284 = 31 человек.
Списочный состав ремонтного персонала:
ЧСР = ЧЯР kисп = 31 085 = 37 человек.
Списочный состав ремонтного персонала увеличивается на количество занятых в выходные и праздничные дни. Примем что в 1-ю смену работает 60% во 2-ю 40% от списочного состава.
Общесписочный состав ремонтного персонала:
ЧСР = 37 + 37 × 06 + 37 × 04 = 74 человека.
Общесписочный состав рабочих:
Чр = ЧСР + ЧСЭ = 74 + 20 = 94 человека.
4.4 Планирование численности персонала управления
Планирование численности линейного и функционального персонала управления энергохозяйством осуществляется на основе его организационной структуры управления.
Принимаем следующие обозначения:
hл – число уровней линейного руководства;
Нм =12 Ну = 4 Ннц = 2 – нормы управляемости у линейных руководителей энергохозяйства для мастеров начальников участков и начальников цехов.
Численность персонала управления определяем в следующей последовательности:
Численность рабочих:
Численность начальников мастеров:
Чмо = Чро Нм = 94 12 = 8 человек.
Численность начальников участков:
Чуо = Чмо Нну = 8 2 = 4 человека.
Численность персонала отдела главного инженера:
Чогэ = 0037 × (Чр + Чмо + Чнуо )079 × М0064 = 0037 × (94 + 8 + 2)079 × 5720064 =
Численность промышленно-производственного персонала:
Чппп = Чр + Чмо + Чуо + Чуо + Чогэ = 94 + 8 + 4 + 2 = 108 человек.
Число уровней линейного отдела:
hл = ( lg(Чппп) - lg(Нм) - lg(С) + lg(Нв) ) lg(Нцmmin) =
( lg(108) - lg(12) - lg(2) + lg(2) ) lg(2) = 295 = 3 уровня.
4.5 Планирование фонда заработной платы
Цель расчёта – определение средней заработной платы и годовых фондов по категориям работающих. Фонд оплаты по тарифу определяется перемножением средних тарифных ставок (22 рубчас) для эксплуатационного и (25 рубчас) для ремонтного персонала номинального фонда рабочего времени к явочной численности соответствующего вида персонала. Премиальные доплаты до часового фонда заработной платы принимаются для эксплуатационного персонала в размере 25% для ремонтных рабочих не учитываются.
Существующий средний размер оплаты за праздничные дни составляет 15% к фонду выплаты ремонтного персонала. Средний размер оплаты за праздничные дни эксплуатационного персонала принимается равным 09%. Доплата за работу в ночное время принимается только для эксплуатационного персонала в размере 675% от оплаты по тарифу. Оплата за работу в праздничные дни производится в двойном размере поэтому сумма доплат до дневного фонда в этой части соответствует оплате за праздничные дни исчисленной в часовом фонде. Запланировано 7% не выходов на работу в связи с отпусками. Все расчеты приведены в таблице 26.
Таблица 26 – Фонд заработной платы.
Элемент фонда заработной платы
Заработная плата тыс.рубгод
Эксплуатационные рабочие
Фонд оплаты по тарифу за год
Доплаты до фонда часовой зарплаты:
-оплата праздничных дней
-за работу в ночное время
Доплата за работу в праздничные дни
Доплаты до годового фонда зарплаты:
-оплата за выполнение гос. дел
4.6 Планирование фонда заработной платы персонала
Планирование осуществляется с учетом расчетов численности управленческого персонала и штатного расписания (Таблица 27).
Таблица 27 – Фонд заработной платы персонала управления.
Наименование должности
Кол-во штатных единиц
Годовой фонд зарплаты ОГЭ: Фг = 432 000 руб.
Годовой фонд зарплаты персонала управления участка: ФГ = 1 680 000 руб.
4.7 Планирование производительности труда
Определим следующие показатели производительности труда:
Производительность труда по электроремонтному производству:
NТр = R ЧСр = 420474 = 568 у.е.рчел;
Штатный коэффициент по энергохозяйству в целом:
КШ = ЧППП РУСТ = 10892 = 117 челМВт;
Коэффициент обслуживания:
КОБС = РУСТ ЧППП = 117108 = 009 МВтчел.
5 Калькуляция текущих затрат на энергетическое обслуживание
Состав и содержание статей затрат приведены в таблице 28.
Таблица 28 – Калькуляция текущих затрат.
Показатели и статьи затрат
Электроэнергия на технологические цели
Дополнительная ставка тарифа
Плата за электроэнергию по тарифу
Заработная плата эксплуатационного персонала
Отчисления на соц. страхование (39%)
Продолжение таблицы 28
Расходы на содержание и эксплуатацию электрооборудования:
а) содержание электрооборудования в части материалов и запчастей для ремонта (1% от стоимости оборудования в схеме электроснабжения)
б) амортизация оборудования (8% от полной сметной стоимости электрооборудования)
в) Заработная плата ремонтного персонала с отчислениями на социальные нужды (39%)
Цеховые расходы в том числе:
а) заработная плата персонала
б) содержание и текущий ремонт цеховых сооружений (025% от полной сметной стоимости электрохозяйства)
Итого цеховых затрат
Общезаводские расходы в части зарплаты персонала ОГЭ
Прочие производственные расходы (1% от суммы зарплат всех категорий персонала)
Итого производственных затрат
Полезно используемая электроэнергия
Себестоимость 1 кВт×ч электроэнергии
6 Планирование сметы текущих затрат
Состав экономических элементов затрат входящих в смету постоянен. Они включают в себя однородные по характеру расходы на энергетическое обслуживание независимо от их цели и места образования (Таблица 29).
Таблица 29 – Смета текущих затрат.
) Вспомогательные материалы (125% стоимости ЭО)
) Электроэнергия от системы
) Амортизация основных фондов (10%)
) Основная и дополнительная заработная плата всех категорий персонала
) Отчисления на социальные нужды (39%)
) Прочие расходы (20% п.4)
Сравним производственные затраты рассчитанные в табл.8 и табл.9 и определим погрешность в расчетах:
d = (ПТ – ПГ) ×100ПТ = (18099410– 18087163) ×10018099410= 007 %.
Погрешность находиться в нормальных пределах не превышает 15%. Значит расчеты проведены правильно.
7 Основные показатели энергохозяйства
Показатели энергохозяйства приведены в таблице 30.
Таблица 30 – Показатели энергохозяйства.
Годовое потребление электроэнергии за вычетом потерь
Полная сметная стоимость общезаводской части электрохозяйства
Общая численность ППП
- эксплуатационных рабочих
- линейных руководителей
Численность АУП ОГЭ по функции ЭС
Производительность труда
- по электроремонтному производству
- по участку электросетей
- по электрохозяйству в целом
Общий годовой фонд зарплаты
Средняя заработная плата одного рабочего
Текущие затраты в расчёте на единицу полезно используемой электроэнергии
Фондовооруженность труда рабочих
Проект системы электроснабжения 33 и 34 микрорайонов города Челябинска выполнен на основании руководящих указаний по проектированию СЭС и с соблюдением всех нормативных норм и правил. Результаты полученные в ходе выполнения проекта полностью удовлетворяют требованиям ПУЭ ПТБ и других документов. Разработки и исследования в проекте имеют в настоящее время важное практическое значение. Ключевые решения принимаемые в проекте имеют за собой сравнительный анализ с альтернативными и экономически наиболее выгодны. Разделы по безопасности жизнедеятельности и экономике содержат всю необходимую информацию и расчеты для спроектированной СЭС.
Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий. СП 31-110-2003. – Государственный комитет по строительству и жилищно-коммунальному комплексу Москва 2004.
Неклепаев Б. Н. Крючков И. П. "Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. Пособиедля вузов. – 4-е изд. перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат 1991. – 608 с.: ил.
"Правила устройства электроустановок." - М.: Атомиздат 2004.
Справочник по проектированию электроснабжения Под ред. Ю.Г. Барыбин и др. – М.: Энергоатомиздат 1992. – 576 с.
Справочник по электроснабжению и электрооборудования: В 2 т. Т. 1. Электроснабжение Под общ. Ред. А.А. Федорова. – М.: Энергоатомиздат 1989. – 568 с.: ил.
Рожкова А. Д. Козулин В. С. "Электрооборудование станций и подстанций." - М.: Энергоатомиздат 1987.
Шабад А.М. Защита трансформаторов распределительных сетей. – Л.: Энергоиздат. Отд-е 1981. – 136 с.: ил.
Цигельман И.Е. Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий: Учебник для техникумов. – 2-е изд. испр. И доп. – М.: В.шк. 1982. – 368 с.: ил.
Козлов В. А. "Городские распределительные электрические сети." - Л.: Энергоатомиздат 1982.
Козлов В. А. Билик Н. И. Файбисович Д. Л. "Справочник по проектированию электроснабжения городов." - Л.: Энергоатомиздат 1986.
Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок. – М.: Энергоатомиздат 1987. – 144 с.: ил.
Шабад А.М. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Изд. 2-е перераб. И доп. Л. «Энергия» 1976. – 288 с.: ил.
Прыкина Л. В. Экономический анализ предприятия - М.: Финансы и статистика 2002.