Система электроснабжения завода по производству древесных гранул в Выборском районе Ленинградской области

 

 

 

 

 

 

9 Молнезащита  и заземление

Защита от прямых ударов молнии установок, зданий и сооружений независимо от их высоты должна быть выполнена отдельно стоящими тросовыми или стержневыми молниеотводами.

Открытые распределительные устройства (ОРУ) подстанций 20-500 кВ защищают от прямых ударов молнии стержневыми молниеотводами. Защиту ОРУ 110 кВ можно выполнить на конструкциях независимо от площади заземляющего контура подстанции. При этом от стоек конструкции ОРУ 110 кВ нужно обеспечить растекание тока не менее, чем в двух - трех направлениях и установить один - два вертикальных электрода длиной 3-5 метров на расстоянии не менее длины электрода. Для экономии металла молниеотводы необходимо установить на конструкциях (порталах, опорах линии, прожекторных мачтах и т.п.) и на закрытых распределительных устройствах (ЗРУ). Сами здания, имеющие железобетонные несущие конструкции кровли защищать молниеотводами не требуется.

Защитное действие стержневого молниеотвода основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения. Во время лидерной стадии развития молнии на вершине молниеотвода скапливаются заряды, создающие на ней очень большие напряженности электрического поля. К этой области и направляется канал молнии. Зоной защиты молниеотвода называется пространство вокруг него, в котором объект защищен от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Защищаемый объект не поражается молнией, если он целиком входит в зону защиты молниеотвода. Защита ППЭ от прямых ударов молнии производится с помощью стержневых молниеотводов. Два молниеотвода устанавливаются на порталах ОРУ 110 кВ, два других - на ЗРУ.

 

 

 

Условие защищенности всей площади ППЭ выражается соотношением:

где D - диаметр окружности, м;

P - коэффициент для разных высот молниеотводов (до 30 м Р=1);

ha - активная высота молниеотвода, м;

Минимальная активная высота молниеотвода:

.

Принимаем ha =5м. Молниеотводы характеризуются высотой h:

h=ha+hx

где hx - высота защищаемого объекта (hx=12м.)

h=5+12=17м.

Зона защиты молниеотвода представляет собой конус, с криволинейной образующей. Радиус зоны защиты определяется по формуле:

, м.

Наименьшая ширина зоны защиты bx в середине между молниеотводами (на горизонтальном сечении) на высоте hx определяется по формуле:

где а - расстояние между молниеотводами, м.

Граница зоны защиты между молниеотводами (в вертикальном сечении) определяется окружностью с радиусом R, проходящей через вершины молниеотводов и точку А, расположенную посередине между молниеотводами на высоте h0, м.

Самые высокие объекты входят в зону защиты молниеотводов.

Условия защищенности всей площади выполняется:

(38 40ì.)

Воздушные линии на железобетонных опорах защищаются тросовыми молниеотводами на подходе к подстанции. Длина подхода 2 км. Защитный угол тросового молниеотвода равен 25 градусов.

На подстанции необходимы три вида заземления: рабочее, защитное и молниезащитное.

Защитное заземление необходимо для обеспечения безопасности персонала при обслуживании электроустановок. К защитному заземлению относятся заземления металлических нетоковедущих частей установки (корпусов электрических машин, трансформаторов, каркасов, шкафов, распределительных щитов и т.д.), нормально не находящиеся под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции. Заземление позволяет снизить напряжение прикосновения до безопасного уровня.

Рабочее заземление предназначено для создания нормальных условий работы электроустановок. К рабочему заземлению относятся заземления нейтралей трансформаторов, генераторов, дугогасительных катушек.

Молниезащитное заземление необходимо для обеспечения эффективной защиты электроустановок от грозовых перенапряжений, к нему относятся: заземления молниеотводов, разрядников, опор линий, тросов.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя, находящегося в непосредственном соприкосновении с землей и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Для рабочего и защитного заземления всегда используется общий заземлитель. Молниеотводы также можно присоединить к общему заземлению, если они устанавливаются на конструкциях. Но при этом дополнительно от стоек ОРУ 110 кВ нужно обеспечить растекание тока молнии по магистралям заземления в двух - трех направлениях и установить один - два электрода длиной 3-5 метров на расстоянии от стойки не менее длины электрода. Заземлители делятся на естественные и искусственные. В качестве естественных заземлителей используются трубы водопровода, трубопроводов (за исключением нефтепроводов и газопроводов), металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, подъездные пути железной дороги, заземлители системы трос - опоры, свинцовые оболочки кабелей (использование алюминиевых оболочек не допускается) и так далее.

Искусственные заземлители - это металлические электроды, углубленные в землю специально для устройства заземления. На подстанциях обычно выполняются контурные заземлители, они состоят из вертикальных, связанных между собой горизонтальным электродом, уложенным на глубину 0,50-0,70 м по контуру подстанции. В качестве вертикальных электродов используются прутки, а также уголки и отбракованные трубы. Применение прутков приводит к экономии металла. Они наиболее устойчивы к коррозии и долговечны. В качестве горизонтального электрода применяют прутки с минимальным диаметром 6 мм или полосовую сталь сечение не менее 4х12мм.

Для расчета заземляющего устройства используется метод коэффициентов использования.

Производится расчет заземляющего устройства для ППЭ:

-рабочее напряжение 110 кВ;

-климатическая зона 2;

-грунт - глина;

-удельное сопротивление грунта Р=50 Ом·м.

 

 

Расчет производится в следующем порядке:

Сопротивление растеканию заземляющего устройства подстанции

Ом. [1].

Определяется необходимое сопротивление искусственного заземлителя Rи

Rи= , где

Re= , где

 

где Rо - наибольшее сопротивление одной опоры;

R - активное сопротивление троса на длине одного пролета;

n - число тросов на опоре.

Rе=14,35 Ом.

Rи=0,51 Ом.

Выбирается форма и размеры электродов, из которых будет сооружаться групповой заземлитель. В качестве вертикальных электродов выбирается: пруток d=14мм; l=5м; в качестве горизонтального электрода выбирается полосовая сталь l=10 м; 4х40 мм.

Принимается предварительно число вертикальных электродов nв=50.

Периметр подстанции Р=255 м.

Определяется отношение а/l:

,

По таблице для a/l=1 и nв=50 коэффициент использования kи. в. =0,403.

Определяется расчетное сопротивление грунта:

где kс - коэффициент сезонности.

Для вертикальных электродов: kс=1,3

 Ом·м.

Для горизонтального электрода: kс=3,0

 Ом·м.

Определяется сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода:

;

где l - длина вертикального электрода, м;

d - диаметр электрода, м;

t - расстояние от поверхности грунта до середины электрода, м;

d=0.014м; l=5м; t=0.7+5/2=3.2м.

 Ом.

Определяется примерное число вертикальных электродов nв при предварительно принятом kи. в. =0,403:

Принимается nв=69 электрода.

Определяется сопротивление растеканию тока горизонтального электрода:

;

где l-длина горизонтального электрода, м; t - глубина его заложения, м;

d - диаметр электрода, ì; d=0,02 м; l=192 мм; t=0.7 м.

 Ом.

Уточняются коэффициенты использования вертикальных и горизонтальных электродов: kи. в=0,383 kи. г=0, 198

Определяется сопротивление растеканию тока группового заземлителя:

 

 Ом.

Расчетное сопротивление группового заземлителя Rгр сравнивается с требуемым сопротивлением искусственного заземлителя Rи: 0.05<0.5

Следовательно заземление рассчитано верно.

Первоначальное число вертикальных электродов было 69,3.

Уточненное число электродов 67,5. Принимаем к установке 68 электрода.

Первоначальное число вертикальных электродов отличается от уточненного числа на 2,74%. (должно быть не более 10%).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 Экономическая  часть

Исходные данные для расчета экономической эффективности проекта.

РΣ оу =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:

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.

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 = РΣ оу · 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.

Стоимость прокладки кабеля находим по формуле 105

ΣККЛ = N · ℓКЛ · ККЛ (10.1)

где N – колличество кабелей в траншее.