Проектирование электрической части тяговой подстанции

ВВЕДЕНИЕ

Целью дипломного проекта является проектирование электрической части тяговой подстанции, которое заключается в составлении описания ещё не существующего объекта, предназначенного для получения, преобразования и распределения электроэнергии потребителям. Проектирование электрической части подстанции представляет собой процесс выработки и принятия решений по схемам главных электрических соединений, составу электрооборудования, связанный с производством расчётов.

Структура дипломного проекта состоит из введения, основной, специальной частей и заключения.

Общая часть содержит структурную схему опорной тяговой подстанции, расчёт мощности подстанции и выбор главных понижающих трансформаторов. расчёт максимальных рабочих токов, токов короткого замыкания в максимальном и минимальном режимах, выбор по параметрам рабочего режима и проверка по параметрам короткого замыкания токоведущих частей, изоляторов, высоковольтных выключателей, разъединителей, измерительных трансформаторов тока и напряжения, ограничителей перенапряжения, приводятся основные характеристики внедряемого оборудования, выбор типов релейной защиты и её расчёт.

Структурная схема проектируемой подстанции помогает составить однолинейную схему главных электрических соединений подстанции. На ней указывается количество вводов, все РУ, силовые трансформаторы и количество потребителей электрической энергии. Подстанция получает питание по вводам

№ 1 и № 2 от линии внешнего электроснабжения. Питающее напряжение подаётся на первичные обмотки главных понижающих трёхобмоточных трансформаторов. Вторичные обмотки трансформаторов напряжением 27,5 кВ запитывают РУ 27,5 кВ, которое служит для обеспечения электрической энергии железной дороги по фидерам контактной сети, питания нетяговых линейных железнодорожных потребителей по системе «два провода — рельс «(ДПР) и подключения трансформаторов собственных нужд. От третьей обмотки главного понижающего трансформатора запитывается РУ-35 кВ для питания нетяговых потребителей.

В экономической части необходимо произвести расчёт стоимости основного оборудования тяговой подстанции.

В специальной части рассмотреть вопрос «Электроснабжение устройств СЦБ»

В разделе охраны труда описаны требования техники безопасности при работе на кабельных линиях.

1 РАСЧЕТ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ

1.1 Расчет мощности подстанции Все расчеты производятся с применением следующей литературы ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОДСТАНЦИИ. Методическое указания по дипломному проектированию. М-2004г.

Определение мощности районных потребителей 35 кВ Расчет активной мощности Рmax=Руст•Кс, (1)

где: Руст — установленная мощность, кВт Кс — коэффициент установленного спроса Рmax1= 3500•0,8=2800 кВт Рmax2=1250Ч0,6=750 кВт Расчет суммарной активности мощности потребителей

= Рmax1+ Рmax2, (2)

=2800+750=3550 кВт Расчет максимальной реактивной мощности

Qmax= Рmax•tg, (3)

Qmax1=2800•0,34=952 квар

Qmax2=750•0,34=255 квар Расчет суммарной реактивной мощности потребителей

УQmax= Qmax1+ Qmax2 (4)

УQmax= 952+255=1207 квар Вычисляем активные нагрузки потребителей для каждого часа суток. Строим графики нагрузок (приложение Б, В).

(5)

Расчёт мощности потребителей

Определение мощности понижающих трансформаторов для питания тяговой нагрузки

Sт=Uш •(2 •I'э+0,65 Ч I''э) КрЧКк Чkм, (6)

Sт=27,5•(2•450+0,65•350)•0,9•0,93•1,45=37 630,7 кВА где: Uш — номинальное напряжение на шинах тягового электроснабжения, кВ;

Iэ', Iэ '' - токи фаз трансформатора. А;

Кр — коэффициент, учитывающий неравномерность загрузки фаз трансформатора, принимаемый равным 0,9;

Кк — коэффициент, учитывающий влияние компенсации реактивной мощности, принимаемый равным 0,93;

Км — коэффициент, учитывающий влияние внутрисуточной неравномерности движения на износ обмоток трансформаторов, который можно принять равным для двухпутных участков — 1,45, для однопутных — 1,25

Расчет полной мощности потребителей

(7)

где Pпост — постоянные потери, принимаются равными в пределах 5−8%

Pпер — переменные потери, принимаются равными в пределах 1−2%

У Рmax — суммарная активная мощность потребителей, кВт У Qmax — суммарная реактивная мощность потребителей, квар Определение мощности собственных нужд. Выбор трансформатора собственных нужд. Sс. н. =400 кВА По рассчитанной мощности на собственные нужды подстанции выбираем трансформатор собственных нужд из условий:

Sн. тр.? Sс. н.

U1н? U1раб.

U2н? U2раб.

По заданным условиям для данной подстанции подходит трансформатор собственных нужд ТМ 400/27,5.

Sн.тр=400кВА

Uн1=27,5кВ

Uн2=0,4кВ

?Рх.х.=1,150кВт

?Рк.з.=5,50кВт

Iхх=2,1%

Uk=6,5%

Расчет мощности нетяговых железнодорожных потребителей, питающихся от линии ДПР (два провода рельс).

(8)

(9)

Расчет номинальной мощности силовых трансформаторов

S27,5 = (Sтяг +Sс.н.+SДПР)• Kp (10)

S27,5 =(37 630,7+400+845,1) •0,95 =36 932 кВА где: Sтяг — мощность на тягу поездов, кВА

Sс.н — мощность подстанции собственных нужд, кВА

Sдпр — мощности нетяговых железнодорожных потребителей, питающихся от линии ДПР, кВА Кр — коэффициент равномерности максимумов нагрузки, равный 0,95ч0,98

Smax = (S27,5+Sп35)ЧKp, (11)

Smax = (36 932+ 5473,3) •0,95 = 40 285 кВА

(12)

кВА

где: Sтр. рас — мощность главных понижающих трансформаторов, кВА

Smax — расчетная наибольшая мощность для выбора трёхфазного трёхобмоточного главного понижающего трансформатора, кВА

Кав — коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности, принимаемый равным 1,4

nтр — количество главных понижающих трансформаторов.

По рассчитанной мощности выбираем тип главного понижающего трансформатора по условиям:

Sн. тр.? Sс. н

U1н? U1раб.

U2н? U2раб

U3н? U3раб

По заданным условиям для данной подстанции подходит понижающий трансформатор ТДТНЭ 40 000/110.

Uн1=110кВ

Uн2=38,5кВ

Uн3=27,5кВ

?Рхх=66кВт

?Ркз=200кВт

Iхх=0,9

uк.в-с=10,5%

uк.в-н=17,0%

uк.с-н=6%

соединение и группа: Y*- Y*-?-0−11

Рассчитываем полную мощность подстанции

Sтп.=(nг.п.•Sном.т.+)•k'р (13)

Sтп.=(2•40 000+40000)•0,70=84 000 кВА

где: — сумма мощностей подстанций, питающихся транзитом через шины проектируемой подстанции;

nг.п. — число главных понижающих трансформаторов;

k’р — коэффициент разновременности максимальных нагрузок проектируемой и соседних подстанций — 0,70

1.2 Расчет рабочих токов

высоковольтный подстанция ток напряжение

Рабочий ток на вводе подстанции

(14)

Iраб.max=

где: Кпр — коэффициент перспективного развития подстанции, увеличивающий рабочий максимальный потребляемый ток на 30%, равный 1,3

Sтпполная мощность подстанции, кВА

Uн — номинальное напряжение первичной обмотки главного понижающего трансформатора проектируемой подстанции, кВ

Первичные обмотки высшего напряжения силовых трансформаторов

Iраб.max= (15)

Iраб.max=

где: Sн.тр. — номинальная мощность силового трансформатора, кВА

Кав — коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности, равный 1,4

Вторичные обмотки среднего и низшего напряжения силовых трансформаторов

Iраб.max= (16)

Iраб.max=

Iраб.max=

где: Uном 2 — номинальное напряжение вторичной обмотки среднего напряжения трансформатора, кВ

Uном 3 — номинальное напряжение вторичной обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ

Со стороны среднего напряжения:

Со стороны низшего напряжения:

Рабочие токи на сборных шинах

Сборные шины вторичного напряжения главных понижающих трансформаторов.

(17)

где: Кр. н — коэффициент распределения нагрузки на шинах вторичного напряжения, равный 0,7

Uн2 — номинальное напряжение вторичной обмотки среднего напряжения трансформатора, кВ

Uн3 — номинальное напряжение вторичной обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ

— суммарная мощность главных понижающих трансформаторов проектируемой подстанции, кВА

Со стороны среднего напряжения:

Со стороны низшего напряжения:

Линии, питающие потребителей.

Iраб.max= (18)

где: Рmax — наибольшая активная мощность

cos ц — коэффициент мощности потребителей

1) Машиностроительный завод

2) Завод строительных материалов

3) Пищевая промышленность

Расчет относительных сопротивлений короткозамкнутой цепи

Составляем схему замещения по схеме электроснабжения

Максимальный режим

Расчетная схема

Sб = 500 МВА

Sкз1 =1200 МВА РП-1

Sкз2=1400 МВА РП-2

Схема замещения

Определяем относительные базовые сопротивления элементов короткозамкнутой цепи системы.

(19)

Относительные базовые сопротивления линий.

(20)

Определяем напряжение короткого замыкания каждой обмотки трансформатора.

0,5• (uк.в-с+uк.в — uк. с-н) (21)

uк.в.= 0,5•(10,5+17,0−6,0)=10,7%

uк.с.= 0,5Ч (uк.в-с+uк.с-нuк.в-н) (22)

uк.с.= 0,5•(10,5+6,0−17,0)=-0,25%

uк.н.= 0,5Ч (uк.в-н+uк.с-н-uк.в-с) (23)

uк.н.= 0,5•(17,0+6,0−10,5)=6,25%

Определяем значения относительных сопротивлений каждой обмотки трансформаторов.

х= (24)

Схема замещения

х*бл7= х*бл3+ х*бл4+ х*бл5=0,81+0,81+0,81=2,43

х*бл8= х*бл6=0,88

х*бc1; бл1= х*бс1+ х*бл1=0,41+0,37=0,78

х*бс2; бл2= х*бс2+ х*бл2=0,35+0,37=0,72

Схема замещения

Схема замещения

Схема замещения

Составляем схему замещения по схеме электроснабжения

Минимальный режим

Расчетная схема

Схема замещения

Относительные сопротивления максимального и минимального режимов

1.3 Расчет токов короткого замыкания

Максимальный режим.

Базисный ток:

(25)

Периодическая составляющая точка короткого замыкания (установившееся значение), кА:

(26)

где: Iб — базисный ток для той ступени напряжения, где находится точка короткого замыкания

Х? — результирующее сопротивление до расчетной точки короткого замыкания

Ударный ток короткого замыкания:

(27)

Действующее значение ударного тока:

(28)

Тепловой импульс тока короткого замыкания:

(29)

где: ТАпостоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, которая для установок напряжение свыше 1000 В с относительно малым активным сопротивлением равна 0,05с

tоткл — полное время отключения тока короткого замыкания, образующееся из трёх составляющих:

(30)

где: thрррhhhрвремя выдержки срабатывания релейной защиты

t ср — собственное время срабатывания защиты равно 0,1с

tcв — собственное время отключения выключателя с приводом равно 0,1с.

Мощность трехфазного короткого замыкания:

(31)

Минимальный режим.

Периодическая составляющая точка короткого замыкания (установившееся значение), кА:

Ток двухфазного короткого замыкания:

(32)

Расчет токов короткого замыкания в тяговой сети переменного тока 27,5кВ

Расчет в относительных единицах сопротивления.

Ток двухфазного КЗ на шинах РУ-27,5кВ рассчитывают по значениям относительных сопротивлений, определённых для случая трёхфазного КЗ, кА

(33)

где: ХУ — результирующее относительное сопротивление до шин РУ-27,5кВ

Iб — базисный ток, кА

(34)

Результирующее относительное сопротивление точки КЗ

(35)

где: Хб. с — относительное индуктивное сопротивление энергосистемы до первичных вводов трансформаторов подстанции в рассчитываемом режиме максимума или минимума

Х б. тротносительное индуктивное сопротивление понижающего трансформатора подстанции

N-количество трансформаторов (при расчете минимальных токов КЗ N=2)

Относительное индуктивное сопротивление тяговой сети:

(36)

Относительное активное сопротивление тяговой сети:

(37)

где: U ср.- среднее расчетное напряжение тяговой сети, равное 26,2кВ

l — расстояние до точки КЗ

X0тс и r0тс — индуктивное и активное сопротивление 1 км тяговой сети.

Ток двухфазного короткого замыкания в тяговой сети однофазного переменного тока, кА

(38)

где: Uср — среднее расчетное напряжение, равное 26,2кВ

Расчет токов короткого замыкания в трехфазных цепях переменного тока напряжением ниже 1000 в

Расчет токов короткого замыкания

Выбираем трансформатор собственных нужд мощностью 400 кВА.

Определяем рабочий ток вторичной обмотки трансформатора.

(39)

А

где: Sн трноминальная мощность трансформатора, кВА;

Uн — номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, кВ

Кпер — коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, равный 1,4

Индуктивное и активное сопротивление элементов цепи

Полное сопротивление до точки короткого замыкания

(40)

Периодическая составляющая тока короткого замыкания

(41)

где: Uн — линейное напряжение ступени короткого замыкания, В

Z — полное сопротивление до точки короткого замыкания, мОм

1,05 — коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжения на 5%

Ударный ток

(42)

Ку — ударный коэффициент, равный 1,2.

Действующее значение полного тока короткого замыкания

(43)

Ток однофазного короткого замыкания на шинах 0,4кВ

(44)

где: U2ф — фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Zтр — полное сопротивление трансформатора при однофазном коротком замыкании, мОм.

Расчет максимальных рабочих токов основных присоединений тяговой подстанции

Максимальные рабочие токи

1.4 Выбор оборудования

АС-300- стальной сердечник и алюминиевые проволоки сечением 300 мм²

АС-185- стальной сердечник и алюминиевые проволоки сечением 185 мм²

АС-25- стальной сердечник и алюминиевые проволоки сечением 25 мм²

Выбор шин

Проверяем шины на термическую устойчивость.

(45)

где: qвыбранное сечение, мм2;

qmin-минимальное допустимое сечение токоведущих частей по условию ее термической стойкости, мм2;

Скоэффициент, равный 88 АЧс/мм2.

110 кВ:

АС-300 q=300 мм2

35 кВ:

АС-185 q=185 мм2

27,5 кВ:

АС-400 q=400 мм2

Условие выполнено

Проверка токоведущих частей напряжением 35кВ и выше на отсутствие коронирования

Проверяем шины по условию отсутствия коронирования

(46)

Е0- максимальное значение начальной критической напряженности электрического поля, при котором возникает разряд в виде короны, кВ/см

(47)

где: mкоэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода, равный 0,82;

rпррадиус провода, см

(48)

где: Uлинейное напряжение, кВ;

Dсрсреднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см, равное 1,26D. Здесь D-расстояние между соседними фазами, равное 3 м

35кВ=150см

110кВ=300см

АС-300

27? 21,6

Условие выполнено.

АС-185

27,2?1

Выбор элегазовых выключателей

Выбор вакуумных выключателей

Выбор разъединителей

Выбор изоляторов

Гибкие шины открытых РУ подстанции обычно крепят на гирляндах подвесных изоляторов. В настоящее время применяют полимерные изоляторы. Выбираю изоляторы типа:

110 кВЛК70/110-IV

35 кВЛК70/35-IV

Изоляторы проверяются по номинальному напряжению и допускаемой нагрузке.

— (49)

Сила, действующая на изолятор при К.З., Н.

(50)

где: lрасстояние между соседними опорными изоляторами ;

арасстояние между осями соседних фаз, м;

iуударный ток трехфазного К.З.

Fразр.=3680 Н

Условие выбора изоляторов

Выбор ОПН.

27,5 кВ-ОПН-П1−27,5 УХЛ1

35 кВ-ОПН-П1−35 УХЛ 1

110 кВ-ОПН-П1−110 УХЛ 1

Выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного агрегата

При выборе батареи исходят из аварийного режима работы электроустановки, когда к постоянной нагрузке батареи добавляется нагрузка аварийного освещения и других потребителей. К постоянной нагрузке на подстанции относятся цепи управления, сигнализации, защиты, автоматики, телемеханики, блокировок безопасности. При напряжении батареи 220 В постоянная нагрузка составляет 10−15 А.

Потребители постоянного тока

Ток длительного разряда в аварийном режиме

(51)

А

Ток кратковременного разряда в аварийном режиме

(52)

Iвкл-ток, потребляемый наиболее мощным приводом выключателя

Расчетная мощная емкость батареи

(53)

АЧч.

tавдлительность разряда при аварии, принимаемая равной 2

Выбираем номер батареи по току кратковременного разряда и требуемой емкости

где QN=1- емкость аккумулятора СК-1. При длительности разряда tав= 2 ч имеет QN=1=22 АЧч.

Номер батареи- 3

Окончательно выбираем АБ СК-3

Полное число элементов батареи

где Uшвнапряжение на шинах включения, равное 258 В при первичном напряжении 110 кВ;

Uпзнапряжение аккумуляторного элемента при подзаряде, равное 2,15 В

Определяем напряжение заряда ЗПУ

nполное число элементов батареи.

Зарядный ток батареи.

(54)

Расчетная мощность ЗПУ

(55)

Вт

Принимаем окончательно зарядно-подзарядный агрегат типа ВАЗП 380/260−40/80

7.8 Выбор трансформаторов напряжения РУ-35 кВ

Берем трансформатор напряжения 3НОМ-35−65

Потребляемая мощность приборами

УQприб=170,1 вар УPприб =74,54 Вт

(56)

ВА Полная мощность подключаемая к трансформатору напряжения 3НОМ-35−65

Коэффициент трансформации трансформатора напряжения

(57)

Условие проверки выбора трансформатора напряжения:

Sz ном=200 ВАкласс точности 1.

Счетчик неденежного счета, следовательно, все подключаем к классу точности 1.

Выбираем ЗНОМ — 35 — 65 трансформатор напряжения, однофазный, с естественным масляным охлаждением, с номинальным напряжением 35 кВ; 65-год разработки конструкции, для работы в районах с умеренными климатом

Uном=35кВ

Sн=250ВЧА Условие выполняется

Sрасч=, (58)

Sрасч ==81 ВЧА Выбор трансформаторов напряжения в РУ-27,5 кв Трансформатор ЗНОМ-35−65

Потребляемая мощность приборами

Итого: УQприб=170,1 вар УPприб =74,54 Вт Полная мощность, подключенная к трансформатору напряжения ЗНОМ-35−65

ВА

Szном=250 ВАкласс точности 1.

Выбранный трансформатор напряжения подключается к классу точности 1.

Коэффициент трансформации трансформатора напряжения ЗНОМ-35−65

Выбор трансформатора напряжения110 кВ — ТФЗМ-110 57 У1

Выбор трансформатора тока Рисунок 10 — Схема проверки измерительного трансформатора тока Выбор трансформаторов тока

1.5 Расчет релейной защиты

Релейная защита

Ставим простую быстродействующую комбинированную отсечку по току и напряжению.

Выбираем напряжение срабатывания отсечки по напряжению

(59)

Остаточное напряжение на шинах районных потребителей

(60)

Ом/км- 1

Ом/км- 2

Машиностроительный завод В

Завод с/х машин В

Коэффициент чувствительности отсечки по напряжению

(61)

1. Завод строительных материалов

2. машиностроительный завод

Простую быстродействующую комбинированную отсечку по току и напряжению, имеющую коэффициенты чувствительности больше 1,5 используется в качестве основной защиты.

МТЗ

Токовая отсечка по чувствительности не проходит, применяем блокировку по напряжению.

МТЗ, ТО и перегрузка

СЦБ

От многофазного короткого замыкания используется максимально — токовая защита и токовая отсечка.

От однофазного замыкания на землю используют направленную защиту нулевой последовательности типа ЗЗП-1 и защиту максимального напряжения нулевой последовательности .

Защита высокой стороны тяговой подстанции

От многофазных коротких замыканий применяется трехфазная направленная токовая защита с выдержкой времени, включаемая на соединенные в треугольник трансформаторы тока обмотки 110 кВ понижающего трансформатора.

От коротких замыканий на землю применяется токовая направленная защита нулевой последовательности с выдержкой времени.

От многофазных коротких замыканий на землю применяется трехфазная двухступенчатая дистанционная защита, дополненная двухфазной токовой отсечкой без выдержки времени; трехступенчатая направленная защита нулевой последовательности, подключенные к трансформаторам напряжения 27,5 кВ.

Защита понижающих трансформаторов 110 кВ/35 кВ/27,5 кВ

От коротких замыканий в обмотка трансформатора и на его вывода устанавливается двухфазная продольная дифференциальная защита без выдержки времени. Зона ее действия вводы трансформатора на низкой стороне до трансформаторов тока на высокой стороне .

От витковых замыканий в трансформаторе устанавливаются газовые защиты с отдельными реле.

Газовая защита выполняется двухступенчатой:

1-я ступень действует на отключение

2-я ступень действует на сигнал.

Действует при внутренних повреждениях в баке трансформатора и в устройстве РПН, сопровождается бурным газовыделением.-1-я ступень.

2-я ступень — при слабом газообразовании и медленном снижении уровня масла в баке и расширителя трансформатора.

От застреваний механизма регулирования напряжения под нагрузкой устанавливается датчик в устройстве РПН. Защита срабатывает при застревании механизма РПН в промежуточном положении защита отключает трансформатор.

От внешних коротких замыканий применяется максимальная токовая защита с выдержкой времени с пуском по напряжению.

На стороне 110 кВ защита реагирует на короткие замыкания всех видов в трансформаторе и на шинах низшего и среднего напряжения.

На стороне 35 кВ защита реагирует на короткие замыкания на шинах 35 кВ, а также резервирует защиты присоединений 35 кВ. Защита согласуется по времени с защитами присоединений 35 кВ.

На стороне 27,5 кВ защита реагирует на все короткие замыкания на шинах 27,5 кВ, а также резервирует защиты присоединений этих защит.

От перегрузки устанавливается максимально-токовая защита с выдержкой времени и действии на сигнал в однофазном однолинейном исполнении. Защита реагирует на перегрузку трансформатора по току сверх номинального. Устанавливается на стороне основного питания трансформатора.

Релейная защита

Обозначения, применяемые в таблицах:

Кнкоэффициент надежности защит;

Квкоэффициент возврата реле;

КСхкоэффициент схемы;

Ктткоэффициент трансформации трансформатора тока;

Iк maxмаксимальный рабочий ток;

Iсз minмаксимальный ток короткого замыкания.

2 ТЕКУЩИЙ РЕМОНТ РАЗЪЕДИНИТЕЛЯ 27,5 кВ

Ремонт разъединителя выполняет бригада из двух человек: Электромеханика и электромонтера 3 разряда. Работа выполняется со снятием напряжения, по наряду.

Защитные средства, приборы, инструмент, приспособления и материалы:

Каски защитные, пояс предохранительный, диэлектрические перчатки, коврик диэлектрический, лестница приставная, мегаомметр на напряжение 1000 В, ключи гаечные, плоскогубцы комбинированные, отвертки, молоток, удочка, линейка измерительная, наждачное полотно, уайт-спирит, смазка ЦИАТИМ, лак изоляционный, обтирочный материал.

Подготовительные работы н допуск к работе Накануне выполнения работ подать заявку на вывод в ремонт присоединения, в цепи которого находится разъединитель.

Проверить исправность и сроки годности защитных средств, приборов, подготовить инструмент, монтажные приспособления и материалы.

После выписки наряда производителю работ получить инструктаж у лица, выдавшего наряд.

Оперативному персоналу выполнить подготовку рабочего места. Производителю работ проверить выполнение технических мероприятий по подготовке рабочего места.

Произвести допуск бригады к работе.

Производителю работ провести инструктаж члену бригады, объяснив ему порядок и условия выполнения работы.

Схема последовательного технологического процесса

Окончание работы

1. Собрать приборы, инструменты, приспособления и материалы.

2. Возвратиться в щитовую тяговой подстанции.

3. Сдать рабочее место допускающему и закрыть наряд

4. Результаты проведенных измерений оформить протоколом.

3 ШАГОВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ Электричество никаких признаков присутствия опасности не проявляет — нет ни запаха, ни видимых причин для беспокойства, ни каких-либо других проявлений, которые могли бы вызвать тревогу или беспокойство.

Поэтому человек узнает о том, что попал в зону воздействия электрического тока только тогда, когда уже, слишком поздно. Электрический ток поражает внезапно, когда человек оказывается включенным в электрическую цепь прохождения тока. Возможностью прохождения электрического тока через тело человека могут послужить непреднамеренное прикосновение к неизолированному проводу (или с поврежденной изоляцией), корпуса устройства или прибора с неисправной изоляцией и любого металлического предмета, случайно оказавшегося под напряжением, а с другой стороны — прикосновении к заземленным предметам, земли и т. д.

Кроме того существует опасность поражения током при попадании под «шаговое напряжение» — это напряжение возникающее при обрыве и падении провода на землю действующей линии электропередач 0,4 кВ и выше. Путь протекания тока не прекращается, если линия электропередач не была отключена. Земля является проводником электрического тока и становится как бы продолжением провода электропередачи. Любая точка на поверхности земли, находящаяся в точке растекания получает определенный потенциал, который уменьшается по мере удаления от точки соприкосновения провода с землей. Попадание под действие электрического тока происходит в момент, когда ноги человека касаются двух точек земли, имеющих разные электрические потенциалы. Поэтому шаговое напряжение — это разница потенциалов между двумя точками соприкосновения с землей, чем шире шаг — тем больше разница потенциалов и тем вероятнее поражение электрическим током. Шаговое напряжение зависит от удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока.

Сбособ безопасного выхода из зоны «Шагового напряжения»

Опасность шагового напряжения.

Напряжение между двумя точками поверхности земли, от стоящими друг от друга на расстоянии шага (0,7−0,8 м), в зоне растекания токов замыкания в радиусе до 20 м при пробое изоляции на землю случайно оборванного электрического провода называется шаговым напряжением. Наибольшую величину шаговое напряжение будет иметь при подходе человека к упавшему проводу, а наименьшее — при нахождении его на расстоянии 20 м и более от него. При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и как следствие этого падение человека на землю. В этот момент прекращается действие на человека шагового напряжения и возникает иная, более тяжелая ситуация: вместо нижней петли в теле человека образуется новый, более опасный путь тока, обычно от рук к ногам и создается реальная угроза смертельного поражения током. При попадании в область действия шагового напряжения необходимо выходить из опасной зоны минимальными шажками или прыжками на одной ноге.

Особо опасно шаговое напряжение для крупного рогатого скота, т.к. расстояние шага у этих животных очень велико и соответственно велико напряжение, под которое они попадают. Нередки случаи гибели скота от шагового напряжения.

Рядом с проводом высокого напряжения на поверхности земли в радиусе 8 метров образуется опасная зона, проводящая электрический ток — зона «шагового» напряжения.

Зона распределения потенциалов Нельзя приближаться бегом или обычным шагом к лежащему проводу или человеку на земле!

Нельзя отрывать подошвы от поверхности земли и делать широкие шаги!

Передвигаться следует только «гусиным шагом» — пятка шагающей ноги, не отрываясь от земли, приставляется к носку другой ноги.

Недопустимо прикасаться к пострадавшему или к металлическим предметам без предварительного обесточивания!

Необходимо как можно быстрее отключить электричество с помощью выключателя, рубильника, вынуть вилку из розетки и т. д.

Если вы увидите лежащий на земле провод — ни в коем случае нельзя к нему приближаться, опасная зона может быть от 5−8 метров вокруг точки соприкосновения провода с землей и больше, в зависимости от класса напряжения линии и состояния земли (мокрая земля увеличивает пространство растекания электрического тока).

При ударе молнии в дерево, молниеотвод или опору электропередач электрический ток поступает в землю и растекается в грунте во все стороны до нескольких десятков метров, в таких местах и может быть шаговое напряжение. То же самое происходит и возле упавшего на землю электрического провода, находящегося под напряжением.

Представим себе, что разряд молнии пришелся в дерево, вблизи которого в это время стоял человек, Электрический ток молнии, попадая в землю и растекаясь в ней, проходит и под ногами человека. Если ноги расставлены, то ток входит в одну ногу и, пройдя через тело, уходит в землю через другую. Это и есть шаговое напряжение, в этом случае человек находится под шаговым напряжением.

Чтобы человек не подвергался воздействий там где шаговое напряжение, необходимо все устройства защитного заземления размещать там, где нет людей. В частности, молниеотводы в сельской местности следует заземлять не ближе 4 метров от стен домов и обязательно их ограждать.

Во время грозы надо держаться подальше от опор электропередач, нельзя стоять вблизи высоких деревьев, особенно на открытой местности. Это необходимо и потому, что возле любого выделяющегося на поверхности земли предмета (дерево, мачта, опора ЛЭП, молниеотвод) во время грозы создаются условия, при которых молния устремляется именно к этому предмету, где может случиться шаговое напряжение. Как правило, она поражает все, находящееся в радиусе десятков метров.

При поражении молнией человека, там где произошло шаговое напряжение, пострадавшему надо обязательно сделать искусственное дыхание и закрытый массаж сердца и немедленно доставить в лечебное учреждение или вызвать «скорую помощь».

4 РАСЧЕТ СТОИМОСТИ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ Сметная стоимость оборудования тяговой подстанции

5 экология на железнодорожном транспорте Последние годы ознаменовались пониманием многими людьми планеты того, что благополучие детей в XXI веке будет определяться тем, насколько успешно решаются экологические проблемы, в том числе и на железнодорожном транспорте.

Воздействие железнодорожного транспорта на природу обусловлено строительством железных дорог, производственнохозяйственной деятельности предприятий, эксплуатацией и сжиганием топлива.

Снизить уровень отрицательного воздействия объектов железнодорожного транспорта на окружающую природную среду можно только при целенаправленном внедрении природоохранных мероприятий.

Прежде всего, речь должна идти о реализации принципов системного подхода при решении экологических проблем железнодорожного транспорта.

5.1 Общая характеристика воздействия железнодорожного транспорта на экосистемы Любая железная дорога представляет собой отчужденную у природной среды полосу, искусственно приспособленную к движению поездов с заданными техническими и экологическими показателями. Для экологической системы, для природного ландшафта железная дорога является чужеродным элементом.

Чем плотнее сеть дорог, тем выше интенсивность движения по ним, тем большую озабоченность проявляет общество в отношении их воздействия на условия человеческого обитания. На долю железнодорожного транспорта приходится 80% грузооборота и 40% пассажирооборота транспорта общего пользования РФ. Такие объёмы работ связаны с большим потреблением природных ресурсов, и соответственно, выбросами загрязняющих веществ в биосферу. Однако по абсолютному значению загрязнение на железнодорожном транспорте меньше чем автомобильное. Снижение масштабов воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду объясняется следующими причинами:

— низким удельным расходом топлива на единицу транспортной работы;

— широким применением электрической тяги (в этом случае выбросы загрязняющих веществ от подвижного состава отсутствуют);

— меньшим отчуждением земель под железные дороги по сравнению с автодорогами.

Но несмотря на перечисленные позитивные моменты, влияние железнодорожного транспорта на экологическую обстановку весьма ощутимо. Оно проявляется прежде загрязнением воздушной среды, водной и земель при строительстве и эксплуатации железных дорог.

Главной задачей проектировщиков является не преодоление противодействия слепых сил природы, как это считалось раньше, а поиск путей согласования технических решений с природными факторами.

Необходимо чтобы строительство дороги не ухудшало качество среды обитания, воздействуя на неё.

5.2 Источники и виды загрязнений природной среды железнодорожным транспортом Протяженность железных дорог составляет 158 тысяч километров. Несмотря на то, что железнодорожный транспорт оказывает наименьшее влияние, особенно по сравнению с автомобильным, его доля в загрязнении окружающей природной среды остаётся высокой. Это происходит в результате выброса вредных веществ, как подвижного состава, так и многочисленных производственных и подсобных предприятий, обслуживающих перевозочный процесс. При этом происходит существенное загрязнение атмосферного воздуха, воды и почвы. Кроме того, железнодорожный транспорт создаёт шумовое, тепловое загрязнение, наличие излучений среды обитания человека.

5.3 Источники загрязнения атмосферного воздуха На железнодорожном транспорте источниками выбросов вредных веществ в атмосферу являются объекты производственных предприятий и подвижного состава. Они подразделены на стационарные и передвижные. Из стационарных источников наибольший вред окружающей среде наносят котельные, в зависимости от применяемого топлива при его сгорании выделяются различные количества вредных веществ. При сжигании твёрдого топлива в атмосферу выделяются оксиды серы, углерода, азота, летучая зола, сажа. Мазуты при сгорании в котельных агрегатах выделяют с дымовыми газами, оксиды серы, диоксид азота, твердые продукты неполного сгорания ванадия.

Приготовление в депо сухого песка для локомотивов, его транспортировка и загрузка в тепловозы сопровождается выделением воздушную среду пыли и газообразных веществ. Нанесение лакокрасочных покрытий сопровождается выделением в атмосферу паров растворителей, аэрозоля краски. При использовании растворителей, шпатлёвок, грунтовок, лаков, эмалей, поступающие в воздух пары содержат ацетон, бензол, ксилол, бутиловый спирт, толуол, уайт-спирит, формальдегид в концентрации от 10до 150 мг/м3

При обмывке подвижного состава в воздух выделятся пыль до 1,5−20 мг/м3, карбоната натрия — до 1,0−5,0 мг/м3.

Путевая техника, тепловозы при сжигании топлива с выхлопными газами выделяют (оксид серы, углерода, азота, альдегиды).

5.4 Источники загрязнения водных объектов Вода употребляется во многих технологических процессах железнодорожного хозяйства. В целях экономии этого ценного природного ресурса разработаны нормы потребления и отведения воды. После использования на предприятиях вода загрязняется различными примесями и переходит в разряд производственных сточных вод. Многие вещества, загрязняющие стоки предприятий, токсичны для окружающей природной среды. Качественный и количественный состав стоков, а также их расход зависят от характера технологических процессов предприятия.

Производственные сточные воды локомотивного депо образуются в процессе наружной обмывки подвижного состава, при промывке узлов деталей, аккумуляторов, мытье смотровых канав, стирке спецодежды. Сточные воды в основном содержат взвешенные частицы, нефтепродукты, бактериальные загрязнения, кислоты, щёлочи, поверхностноактивные вещества (ПАВ).

5.5 Источники загрязнения территорий предприятий Наиболее распространёнными загрязнителями территорий предприятий железнодорожной отрасли является нефть, нефтепродукты, мазут, топливо, смазочные материалы. Причиной загрязнения железнодорожных путей нефтепродуктами является утечка их из цистерн, неисправных котлов, при заправке колесных букс. Количество загрязнений колеблется от 5до20г на 1 кг грунта. Предприятия железнодорожного транспорта занимают территории от2 до50 га (локомотивные и вагонные депо-4−5га, территории промывочных станций, железнодорожные станции, пункты подготовки пассажирских вагонов, шпало пропиточные заводы- 12га). Загрязнение территорий отрицательно сказывается на состоянии окружающей природной среды.

5.6 Способы очистки атмосферного воздуха Выбросы в атмосферу подлежат очистке. Под очисткой понимают отделение выбросов вредных веществ. В настоящее время используют механические, физические, физико-химические методы удаления из воздуха вредных примесей. Газоочистные установки очищают от твердых, жидких примесей и аэрозолей, газообразных веществ.

5.7 Очистка сточных вод предприятий железнодорожного транспорта Производственные сточные воды железнодорожных предприятий представляют собой сложные системы, содержащие органические и минеральные вещества, состав которых определяется характером техногенных процессов.

Очистка сточных вод предприятий железнодорожного транспорта осуществляется механическими, химическими, физико-химическими, биологическими и другими методами. Для предварительной очитки сточные воды пропускают через решетки, затем отстойники для осаждения из сточных вод примесей в песколовках, отстойниках, гидроциклонах и осветителях. Песколовки применяют для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений. Эффективность отстаивания достигает 60%. Для очистки сточных вод от основной массы нефтепродуктов применяются нефтеловушки. Всплывающую нефть собирают поворотными трубами, а твердый осадок удаляют через донный клапан. Для выделения из сточных вод жидких веществ, применяется фильтрование с сетчатыми элементами. Для механической отчистки сточных вод от нефтепродуктов применяются гидроциклоны и центрифуги. Гидроциклоны применяются взамен песколовок или отстойников при недостатке площади их размещения. Сущность биологической очистки заключаются в окислении органических загрязнителей микроорганизмами.

Утилизация отходов.

Утилизация (от лат. utilisполезный) — употребление отходов с пользой. Этот процесс представляет собой совокупность технологических операций, в результате которых из отходов производится один или несколько видов продукций или используется для получения тепла и энергии.

На железнодорожном транспорте значительная часть образующихся отходов содержит нефтепродукты. Они могут быть горючие и негорючие, жидкие, пастообразные, твердые.

Наиболее эффективным является процесс пиролиза. В этом случае получается около 50% порошкообразного продукта, практически не содержащего нефтепродукты. Выход газообразных продуктов достигает 10%, что позволяет использовать их в качестве топлива, твердый конденсат так же используется в качестве топлива. Наибольшим удельным весом среди производственных отходов обладает шлаки, зола. Шлаковые отходы являются ценным сырьем для промышленного и дорожного строительства.

Кустовой шлак используют как наполнитель бетона, искусственных заполнителей, добавки в производстве кирпича который помимо вредного действия маскирует информационные звуковые сигналы. Это затрудняет восприятие подаваемых подвижным составом сигналов и сообщений диспетчера и повышает опасность производственного процесса. Поэтому снижение шума является одной из задач охраны труда и окружающей среды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте рассмотрена тяговая подстанция однофазного переменного тока промышленной частоты.

Выполнены расчеты мощности тяговой подстанции, относительных сопротивлений короткозамкнутой цепи, токов короткого замыкания. Максимальных рабочих токов. По результатам расчета электрических нагрузок, а также с учетом надежности питания разработана принципиальная однолинейная схема главных электрических соединений подстанции. Выбранное электротехническое оборудование для всех ступеней напряжения проверено на воздействие токов короткого замыкания.

В качестве устройств релейной защиты и автоматики применены аналоговые и элуктронные системы защиты. Произведены расчеты основных параметров релейной защиты.

Рассмотрен вопрос охраны труда и техники безопасности при работах на кабельных линях.

В специальной части описано электроснабжение устройств СЦБ, на данную тему выполнена презентация, предназначенная для обеспечения учебного процесса.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Электрические подстанции. Методическое указания по дипломному проектированию. М-2004г.

1 ГОСТ 2.105 — 95 — Общие требования к текстовым документам — М.: Изд. стандартов, 1996. -37 с

2 ГОСТ 2.306 — 68 — Обозначения графические материалов и правила их нанесения на чертежах (СТ СЭВ 860 — 78) — М.: Изд. стандартов, 1982. — 9 с.

3ГОСТ 2.104 — 68 — Основные надписи — М.: Издательство стандартов, 1982. — 29 с.

4 ГОСТ 2.721 — 68* - Схемы электрические-М.:Издательство стандартов, 1982.18с

5 Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации с изменениями и дополнениями, внесенными приказами МПС России: от 03.07.2001 г. № 16, от 27.05.2002 г. № 24, М-2002г., 189с.

6 Прохорский А. А. Тяговые и трансформаторные подстанции: Учебник для техникумов ж.-д. транспорта 4-е изд., перераб. и доп.-М.: Транспорт, 1983.-496с.

7 Почаевец В. С. Электрические подстанции: Учебн. для техникумов и колледжей ж.-д. трансп.- М.: Желдориздат, 2001. 512с.

8 Электрические подстанции методическое пособие по дипломному и курсовому проектированию для специальности 1004 Электроснабжение (по отраслям) — М.:2004.-246с.

9 Клочкова Е. А. Охрана труда на железнодорожном транспорте: Учебник для техникумов и колледжей ж-д. транспорта. -М.: ГОУ «Учебнометодический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008; 502с.

10 Фигурнов Е. П. Релейная защита Учебник для ВУЗов ж.-д. транспортаМ.: Желдориздат 2002. 720с.