Форма № Н-9.02 Вінницький національний технічний університет Інститут електроенергетики та електромеханіки Кафедра електричних станцій та систем Пояснювальна записка до бакалаврської дипломної роботи на тему: «ЗАСТОСУВАННЯ РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ ДЛЯ ЗАПОБІГАННЯ ПОШКОДЖЕНЬ СИЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ» 08-15.БДР.015.00.080 ПЗ Виконав: студент 4 курсу, групи 2Е-09б напрямку підготовки 6.050701 – „Електротехніка та електротехнології” Лялька О. Л. Керівник: асистент каф. ЕСС Вишневський С. Я. «____» __________________ 20__ р. Рецензент: ______________________ «____» __________________ 20__ р.
115
Embed
ВНТУinmad.vntu.edu.ua/portal/static/BBE15C52-0CA9-47B9-… · Web viewЗахист, заснований на використанні електричних величин, на
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Форма № Н-9.02
Вінницький національний технічний університет
Інститут електроенергетики та електромеханіки
Кафедра електричних станцій та систем
Пояснювальна запискадо бакалаврської дипломної роботи
на тему:
«ЗАСТОСУВАННЯ РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ ДЛЯ ЗАПОБІГАННЯ ПОШКОДЖЕНЬ СИЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ»
08-15.БДР.015.00.080 ПЗ
Виконав: студент 4 курсу, групи 2Е-09б
напрямку підготовки 6.050701 – „Електротехніка та електротехнології”
Лялька О. Л.
Керівник: асистент каф. ЕСС
Вишневський С. Я.
«____» __________________ 20__ р.
Рецензент: ______________________
«____» __________________ 20__ р.
Вінниця – 2013 року
Форма № Н-9.01
Вінницький національний технічний університет
Інститут електроенергетики та електромеханіки
Кафедра електричних станцій та систем
Освітньо-кваліфікаційний рівень бакалавр
Напрям підготовки 6.050701 – «Електротехніка та електротехнології»
ЗАТВЕРДЖУЮ
завідувач кафедри ЕСС
д.т.н., професор Лежнюк П.Д.
_______________________
«___» ___________ 20__ р.
З А В Д А Н Н ЯНА БАКАЛАВРСЬКУ ДИПЛОМНУ РОБОТУ СТУДЕНТУ
Ляльці Олексію Леонідовичу
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи: Застосування релейного захисту для запобігання пошкоджень силового обладнання
керівник роботи Вишневський Святослав Янович ,
( прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
затверджені наказом ВНТУ від «_18_» лютого 2013 року № 51.
2. Строк подання студентом роботи: _10 червня 2013р
3. Вихідні дані до проекту роботи: _Турбогенератор ТГВ–500–2АУЗ
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити): 1. РЕЛЕЙНИЙ ЗАХИСТ, ЯК ЗАСІБ ЗАПОБІГАННЯ ПОШКОДЖЕНЬ, 2. ВИДИ ЗАХИСТІВ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ, 3. АНАЛІЗ ПОШКОДЖЕНЬ СИЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ, 4. РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КЗ ТУРБОГЕНЕРАТОРА ТГВ–500–2АУЗ , 5. ОХОРОНА ПРАЦІ
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень):
6. Консультанти розділів проекту (роботи)
РозділПрізвище, ініціали та посада
консультанта
Підпис, дата
завдання видав завдання прийняв
Основна частина
КЕРІВНИК РОБОТИ
Вишневський С. Я.,
асистент
Охорона праці Кобилянський О. В.,
професор кафедри ХБЖД
7. Дата видачі завдання « 20 » вересня 2012 р.
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№
з/п
Назва етапів дипломного
проекту (роботи)
Строк виконання етапів проекту
( роботи )Примітка
1 Розроблення вступної частини роботи 17.10.12-31.10.12
2 Можливі пошкодження силового обладнання 2.11.12-3.12.12
3 Види захистів та їх застосування 10.12.12-21.12.12
4 Аналіз пошкоджень силового обладнання 16.01.13-10.02.13
- визначення місця пошкодження ліній електропередачі (ВМП).
Крім цього існує протиаварійне режимна автоматика.
До неї відносять:
- автоматичне частотне розвантаження (АЧР);
- автоматичне включення споживачів, відключених дією АЧР, після
відновлення частоти (ЧАПВ);
- автоматичне регулювання частоти і активної потужності (АРЧМ);
- додаткове автоматичне розвантаження по напрузі (Дарна);
- додаткове автоматичне розвантаження по струму (ДАРТ);
Є також протиаварійне системна автоматика: розвантаження електростанцій,
запобігання обертання і припинення асинхронного режиму, запобігання
неприпустимого підвищення напруги у вузлі, балансувальна автоматика.
1.2 Основні пошкодження силового обладнання
У процесі експлуатації можливі пошкодження в трансформаторах і на їхніх
з'єднаннях з комутаційними апаратами. Можуть бути також небезпечні ненормальні
режими роботи, незв'язані з пошкодженнями трансформатора чи його з'єднань.
Можливість пошкоджень і ненормальних режимів обумовлює необхідність
установки на трансформаторах захисних пристроїв [1].
Найбільш частим ненормальним режимом роботи трансформаторів є поява в
них надструмів, тобто струмів, що перевищують номінальний струм обмоток
трансформаторів. Надструми в трансформаторі виникають при зовнішніх КЗ,
коливаннях напруги і перевантаженнях. Останні виникають унаслідок самозапуску
електродвигунів, збільшення навантаження в результаті відключення паралельно
працюючого трансформатора, автоматичного підключення навантаження при дії
АВР і т.п.
При зовнішньому КЗ, викликаному ушкодженням на шинах трансформатора
або невідімкнувшимся ушкодженням на відходящем від шин приєднанням, по
трансформатору проходять струми КЗ Ікз > Іном, що нагрівають його обмотки понад
припустиме значення, що може привести до ушкодження трансформатора. Оскільки
зовнішнє КЗ супроводжується зниженням напруги в мережі, захист повинен діяти з
мінімальною витримкою часу, необхідної для селективності.
Перевантаження трансформаторів не впливає на роботу системи
електропостачання в цілому, тому що вона звичайно не супроводжується зниженням
напруги. Крім того, надструми перевантаження відносно не великі і їхнє
проходження припустиме протягом деякого часу, достатнього для того, щоб було
вжито заходів до розвантаження. Найбільш часто виникають короткочасні
самоліквідуючі перевантаження небезпечні для трансформатора через їхню
нетривалість. На підстанціях ліквідація тривалого перевантаження повинна
вироблятися автоматично від захисту, відключенням менш відповідальних
споживачів або трансформатора, що перевантажився.
Таким чином, захист трансформатора від перевантаження повинен діяти на
відключення тільки в тому випадку, коли перевантаження не може бути усунуте
автоматично. В усіх інших випадках захист повинен діяти на сигнал або
автоматично робити його розвантаження. Захист від перевантажень виконується, як
правило реагуючим на струм.
До ненормальних режимів роботи трансформаторів відноситься так само
неприпустиме зниження рівня олії, що може відбутися, наприклад, внаслідок
пошкодження бака.
Таблиця 1.1 – Характерні пошкодження трансформаторів
Елементи трансформатора
Пошкодження Можливі причини
Обмотки Міжвиткове замикання Природнє старіння і зношення ізоляції; систематичні перевантаження трансформатора; динамічні зусилля при наскрізних коротких замикань
Замикання на корпус (пробій); міжфазне замикання
Старіння ізоляції, зволоження оливи; внутрішні і зовнішні перенапруги; деформація обмоток внаслідок динамічних навантажень при коротких замиканнях
Продовження таблиці 1.1
Обрив провода Відгоряння відводів обмотки внаслідок низької якості сполуки чи електродинамічних навантажень при коротких замиканнях
Перемикачі напруги Відсутність контакту Порушення регулювання перемикаючого пристрою
Плавлення контактної поверхні
Термічний вплив надструмів на контакти
Перекриття на корпус Тріщини в ізоляторах; зниження рівня олії
Перекриття між вводами окремих фаз
Пошкодження ізоляції відводів
Магнітопровод Збільшення струму холостого ходу
Послаблення шихтованного пакета магнітопровода
«Пожежа стали» Порушення ізоляції між окремими пластинами сталі чи ізоляції стяжних болтів; слабка пресовка пластин; при пошкодженні ізоляційних прокладок між ярмом і магнітопроводом; під час заземлення магнітопровода із боку вводів обмоток
Бак і арматура Протікання олії з зварних швів, кранів і фланцевих сполук
Порушення зварнго шову від механічних та температурних впливів; погано притерта пробка крана; пошкоджена прокладка підфланцем.
Основні пошкодження :
- багатофазні КЗ в обмотках і на виводах трансформатора
- «пожежа стали» магнітопроводу
- однофазні ушкодження бувають двох видів: на землю і між витками обмотки
(виткові замикання). Найбільш ймовірні однофазні і багатофазні КЗ на виводах
трансформаторів і однофазні виткові замикання в обмотках. Захист на КЗ
виконується з дією на відключення ушкодженого трансформатора. Для обмеження
розмірів руйнувань її виконують швидкодіючої.
Замикання однієї фази на землю небезпечно для обмоток, приєднаних до
мереж із глухозаземленими нейтралями. У цьому випадку захист повинен
відключати трансформатор і при однофазних КЗ у його обмотках на землю. При
віткових замиканнях у замкнених витках виникає значний струм, що руйнує
ізоляцію і магнитопровід трансформатора, тому такі ушкодження повинні
відключатися швидкодіючим захистом.
Небезпечним внутрішнім ушкодженням є також «пожежа стали»
магнитопровода, що виникає при порушенні ізоляції між листами магнитопроводу,
що веде до збільшення втрат на перемагнічування і вихрові струми. Втрати
викликають місцеве нагрівання стали, що веде до подальшого руйнування ізоляції.
Захист, заснований на використанні електричних величин, на цей вид ушкодження
теж не реагує, тому виникає необхідність у застосуванні спеціального захисту від
віткових замикань і від «пожежи стали».
Для обмеження розміру руйнування захист від ушкоджень у трансформаторі
повинен діяти швидко. Ушкодження, що супроводжуються великими струмами КЗ,
повинні відключатися без витримки часу з t = 0,05 – 0,1 с.
1.3 Вимоги до релейного захисту та побудова захистів
До релейного захисту пред'являються вимоги по селективності, чутливості,
швидкодії та надійності:
Швидкодія – швидке відключення пошкодженого обладнання або ділянки
електричного установки запобігає або зменшує розміри пошкоджень, зберігає
нормальну роботу споживачів неушкодженої частини установки, запобігає
порушення паралельної роботи генераторів. Тривале протікання струму короткого
замикання може призвести до пошкодження непошкоджених ділянок обладнання
ліній, трансформаторів по яких протікає струм короткого замикання через
термічний перегрів обладнання. Допустимий час протікання струму через
обладнання, що не викликає його пошкодження вказуються в ГОСТах на
обладнання. Наприклад, допустимий час КЗ для трансформатора визначається за
формулою:
(1.1)
де К – відношення струму КЗ до номінального струму трансформатора. І в
цей час відключення струму КЗ згідно інструкції по експлуатації трансформатора не
повинні перевищувати 4 – 5 сек.
Приблизно мінімальний переріз проводів повітряних і кабельних ліній
повинен складати:
(1.2)
де Smin – мінімальний допустимий переріз провода;
Ik max – струм КЗ в максимальному режимі на початку лінії;
С – стала проводу, залежить від конструкції лінії, наявності оболонки,
натяжки провода, умови тепловіддачі. Для розрахунків приймемо С = 69,5;
- корінь квадратний із часу відключення КЗ при даному струмі.
(1.3)
де tвідк. – повний час відключення КЗ;
tсз1 – час спрацювання захисту до АПВ;
tсз2 – час спрацювання захисту після АПВ;
tвідк.вим. – час відключення вимикача.
При цьому вважається , що за час АПВ температура провідника істотно не
знизиться і час дії струму на нагрів провідник підсумовується . Для більш точних
розрахунків слід використовувати спеціальні методики. Для забезпечення стійкості
паралельної роботи генератори, трансформатори, лінії електропередачі, за якими
здійснюється паралельна робота і всі інші частини електроустановки або
електричної мережі повинні оснащуватися швидкодіючим релейним захистом.
Сучасні пристрої швидкодіючого релейного захисту мають час дії 0,02 – 0,1 с. Для
розподільних мереж така швидкодія необов'язкова. Воно визначається термічною
стійкістю, але і в цьому випадку слід прагнути до мінімально можливої витримці
часу. Час спрацювання швидкодіючого ступеня захисту повинно складати 0,05 – 0,1
с.
Селективність – здатність релейного захисту виявляти місце ушкодження і
відключати його тільки найближчими до нього вимикачами .
Рисунок – 1.1 Схема електроустановки до пояснення принципу селективності
релейного захисту
Так, при КЗ в точці К1 для правильної ліквідації аварії повинен спрацювати
захист тільки на вимикачі Q1 і відключити цей вимикач. При цьому інша
непошкоджена частина електричної установки залишиться в роботі. Така виборча
дія захисту називається селективнОЮ. Якщо ж при КЗ в точці К1 раніше захисту
вимикача Q1 або одночасно з нею спрацює захист вимикача Q4 і відключить цей
вимикач, то ліквідація аварії буде неправильноЮ, так як, окрім пошкодженого
електродвигуна М1, залишиться без напруги неушкоджений електродвигун М2.
Така дія захисту називається неселективною. З рисунка 1.1 видно, що якщо при КЗ в
точці К1 подіє неправильно захист вимикача Q5 і відключить цей вимикач, то
наслідки такої неселективної дії будуть ще важчими, оскільки без напруги
залишаться обидва непошкоджених електродвигуна М2 і МЗ. Розглянутий приклад
показує, яке важливе значення має виконання вимоги селективності для
забезпечення правильної ліквідації аварій. У ряді випадків одночасне виконання
вимог селективності і швидкодії викликають серйозні труднощі і вимагає істотного
ускладнення захисту.
Застосовується кілька способів забезпечення селективності.
Захист принципово не спрацьовує при короткому замиканні поза зоною дії,
наприклад зона дії дифирінціального захисту знаходиться між її трансформаторами
струму.
Селективність по чутливості. Струм, напруга або опір спрацьовування
вивибирається таким чином, щоб захист не діяв при короткому замиканні на
суміжній лінії, або за трансформатором - відсічка.
Селективність по часу: витримка часу кожної попередньої захисту
поглинається на щабель селективності більше ніж подальша. Тому вона не встигає
спрацювати, так як її випереджає захист подальшої лінії при короткому замиканні
на ній. Цей принцип найбільш простий, проте має істотний недолік полягає в тому,
що витримаюка часу зростає в міру наближення до джерела живлення, а значить
зростання струму. Це суперечить принципу швидкодії, тому доводиться визначати,
який принцип - швидкодії або селективність важливіше. Значно покращує
становище застосування ступінчастих захистів або захистів з залежною витримкою
часу. Використання східчастих захистів буде викладено при розгляді принципів
виконання захисту устаткування. Величину ступеня селективності визначається
точністю захисту, швидкодією застосуванням вимикача і для сучасних
мікроелектронних або мікропроцесорних захистів становить 0,2 - 0,3 сек.
Захист повинен володіти такою чутливістю до тих видів пошкоджень і
порушень нормального режиму роботи в даній електричної установці або
електричної мережі, на які вона розрахована, щоб було забезпечено її дію на
початку виникнення пошкоджень, ніж зменшуються пошкодження обладнання в
місці КЗ. Чутливість захисту повинна також забезпечувати її дію при пошкодженнях
на суміжних ділянках. Так, наприклад, якщо при пошкодженні в точці К1, як
показано на рисунку 1.1 з якої-небудь причини не відключиться вимикач Q1, то
повинен подіяти захист наступного до джерела живлення вимикача Q4 і відключити
цей вимикач. Така дія захисту називається дальнім резервуванням суміжного або
наступної ділянки.
Струм спрацьовування повинен бути менше струму короткого замикання на
величину звану коефіцієнтом чутливості (Кч), напруга та опір спрацьовування
більше напруги і опору спрацьовування на таку ж величину. Коефіцієнт
спрацювання враховує похибки реле, вплив перехідного опору та електричної дуги в
місці КЗ. Коефіцієнти чутливості нормуються в ПУЕ і величина їх становить для КЗ
в захищається зоні Кч = 1.5, в зоні резервування - Кч = 1.2, для швидкодіючих
диференціальних захистів Кч = 2.
Вимога надійності полягає в тому, що захист повинен правильно і безвідмовно
діяти на відключення вимикачів обладнання при всіх його пошкодженнях і
порушення нормального режиму роботи, для дії за яких вона призначена, і не діяти
в нормальних умовах, а також при таких пошкодженнях і порушеннях нормального
режиму роботи, при яких дія даного захисту не передбачена, і повинен діяти інший
захист. Вимога надійності забезпечується досконалістю принципів захисту і
конструкцій апаратури, добротністю деталей, простотою виконання, а також рівнем
експлуатації.
Необхідний стан пристроїв захисту підтримується плановими перевірками
релейного захисту, при яких необхідно виявити і усунути виниклі дефекти [2]. У
сучасних мікропроцесорних та мікроелектронних пристроїв захисту існують
вбудовані системи автоматичної і тестової перевірки, які дозволяють швидко
виявити з'явилися неполадки і тим самим запобігти відмову або неправильну роботу
захисту. Глибина таких перевірок може бути великий, але не 100%. тому наявність
тестових перевірок або автоматично контролю не виключає необхідності планових
перевірок, але істотно зменшують частоту і обсяг їх проведення.
Для подальшого підвищення надійності застосовують принципи ближнього чи
далекого резервування. Близьке резервування забезпечується установкою на даному
приєднанні другий, резервного захисту, а для резервування відмови вимикача -
спеціального пристрою резервування відмови вимикача (ПРВВ). При далекому
резервуванні відмова захисту і вимикача резервується резервної захистом на
вищестоящому елементі. Дальнє резервування забезпечити в ряді випадків
принципово складно, а то й неможливо. тому ПУЕ допускає відмову від далекого
резервування захистами ліній, що живлять відгалуження трансформатора, а також
захистом вводів живильних фідера, що відходять від шин НН, СН підстанцій. За
відсутності такого резервування, наслідки відмови нерезервовані захистів дуже
важкі: це вигоряння секцій шин і трансформаторів на живильних підстанціях,
вигоряння лінії, що відходить на великому протязі. Тому слід прагнути до
застосування додаткових засобів ближнього і далекого резервування, і відмовлятися
від нього тільки при повній технічної неможливості.
1.4 Напрямки розвитку захистів
Основна мережа надвисокої напруги об'єднаної енергетичної системи (ОЕС)
України оснащена силовим та комутаційним обладнанням виробництва СРСР , яке
на більшості об'єктів відпрацювало свій експлуатаційний ресурс. Такий стан
обладнання призводить до збільшення вірогідності його пошкодження внаслідок
зносу і старіння ізоляції. Крім того, негативно впливає на надійність основної
мережі ОЕС України її недостатня розгалуженість, зумовлена хронічним
відставанням будівництва повітряних ліній (ПЛ) від вводу нових генеруючих
потужностей на електростанціях у минулі роки.
Зазначені фактори накладають особливу відповідальність та вимоги до
функціонування релейного захисту і автоматики основної мережі ОЕС України,
оскільки відмова релейного захисту, або затримка з вимкненням к.з., або зайве
спрацювання пристроїв РЗА може призвести до значних системних збуджень і
навіть до порушення динамічної стійкості.
Релейний захист основної мережі ОЕС України, який був виконаний на основі
електромеханічних, або мікроелектронних пристроїв РЗА, що вже відпрацювали
свій ресурс на більшості об’єктів, терміново потребує заміни.
Мікропроцесорні захисти мають відомі переваги перед електромагнітними і
статичними на мікроелектронній базі, це насамперед:
- значно менші габарити;
- майже на порядок менше споживання по постійному струму, а також у колах
змінного струму і напруги;
- високу точність, яка мало залежить від температури та інших
дестабілізуючих факторів;
- зменшення трудовитрат при технічному обслуговуванні, або
перенастроюванні параметрів та уставок пристроїв РЗА;
- високу інформативність, завдяки наявності в них реєстрації аварійних
параметрів та дискретних сигналів; здатність легко інтегруватись в комплекси
автоматичного управління об’єктами, та за допомогою каналів обміну інформацією
в системи управління і контролю більш високого рівня;
- автоматичний контроль і самодіагностика дозволяють постійно
контролювати справність та працездатність таких пристроїв.
Зважаючи на це прийнята лінія на впровадження в основній мережі ОЕС
України мікропроцесорних пристроїв РЗА. Для забезпечення надійної роботи
релейних захистів було виконано великий обсяг робіт по проектуванню
налагодженню та вводу в експлуатацію комплексів мікропроцесорних пристроїв
РЗА фірм SIEMENS на всіх ПЛ 400,500,750 кВ, та на ряді ПЛ 330 кВ. В цьому році
введена в експлуатацію ПС Луцьк-Північна, де на ряду з захистами на
мікроелектронному принципі, встановлено більше десяти мікропроцесорних
пристроїв таких виробників як SIEMENS, ALSTOM, ABB, “Ураленергосервіс”.
Враховуючи відсутність керівних вказівок з вибору уставок і параметрів
настроювання мікропроцесорних дистанційних захистів від усіх видів к.з. під егідою
НЕК "Укренерго", за участі спеціалістів інституту "Укренергомережпроект" та
Інституту електродинаміки НАН України було розроблено методичні вказівки з
вибору уставок цих захистів, які в подальшому спеціалістами Інституту
електродинаміки НАН України були реалізовані у відповідному програмному
забезпеченні з питань вибору уставок. Тільки завдяки цьому, та відповідній
підготовці релейного персоналу, стало можливим впровадити мікропроцесорні
захисти в таких масштабах на об’єктах основної мережі ОЕС України.
Найближче завдання релейного персоналу всіх рівнів оперативного
управління - це успішне освоєння впроваджених мікропроцесорних комплексів РЗА,
з наступним поступовим виведенням з експлуатації застарілих пристроїв РЗА.
На даний час уже розробляються проекти нових ПЛ 330-750кВ та
реконструкції діючих, де передбачено використання в повному обсязі
мікропроцесорних пристроїв РЗА з наступним інтегруванням їх в автоматизовану
систему управління і контролю об’єктів, із забезпеченням передачі інформації на
верхні рівні оперативного управління.
2 ВИДИ ЗАХИСТІВ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ
В обмотках трансформаторів і автотрансформаторів можуть виникати короткі
замикання між фазами, однієї або двох фаз на землю, між витками однієї фази й
замикання між обмотками різних напруг. На уведеннях трансформаторів і
автотрансформаторів, й у кабелях також можуть виникати короткі замикання між
фазами й на землю.
Крім зазначених ушкоджень, в умовах експлуатації можуть відбуватися
порушення нормальних режимів роботи трансформаторів і автотрансформаторів, до
яких відносять: проходження через трансформатор або автотрансформатор
надструмів при ушкодженні інших пов’язаних з ними елементів, перевантаження,
виділення з масла горючих газів, зниження рівня масла, підвищення його
температури.
Захист трансформаторів і автотрансформаторів повинен виконувати наступні
функції:
- відключати трансформатор (автотрансформатор) від всіх джерел живлення
при його ушкодженні;
- відключати трансформатор (автотрансформатор) від ушкодженої частини
установки при проходженні через нього надструму у випадках ушкодження шин або
іншого встаткування, пов’язаного із трансформатором (автотрансформатором), а
також при ушкодженнях суміжного встаткування й відмовах його захисту або
вимикачів;
- подавати попереджувальний сигнал черговому персоналу підстанції (або
електростанції) при перевантаженні трансформатора (автотрансформатора),
виділенні газу з масла, зниженні рівня масла, підвищенні його температури.
2.1 Види захистів
Відповідно до призначення для захисту трансформаторів
(автотрансформаторів) при їхніх ушкодженнях і сигналізації про порушення
нормальних режимів роботи застосовуються наступні типи захистів:
- Диференціальний захист для захисту при ушкодженнях обмоток, уведень і
ошиновки трансформаторів (автотрансформаторів).
- Струмове відсічення миттєвої дії для захисту трансформатора
(автотрансформатора) при ушкодженнях його ошиновки, уведень і частини обмотки
з боку джерела живлення.
- Газовий захист для захисту при ушкодженнях усередині бака
трансформатора (автотрансформатора), що супроводжуються виділенням газу, а
також при зниженнях рівня масла.
- Максимальний струмовий або максимальний спрямований захист або ці ж
захисти з пуском мінімальної напруги для захисту від надструмів, що проходять
через трансформатор (автотрансформатор), при ушкодженні як самого
трансформатора (автотрансформатора), так і інших елементів, пов’язаних з ним.
Захист від надструмів діють, як правило, з витримкою часу.
- Захист від замикань на корпус.
- Захист від перевантаження, що діє на сигнал, для оповіщення чергового
персоналу або з дією на відключення на підстанціях без постійного чергового
персоналу.
2.2 Перелік захистів для типового силового обладнання
2.2.1 Диференціальний захист ЛЕП
На лініях відходять від шин електростанцій або вузлових підстанцій , часто за
умовами стійкості потрібно забезпечити відключення КЗ в межах всієї захищається
лінії без витримки часу. Ця вимога не може виконати за допомогою миттєвих
струмових відсічок, що захищають тільки частину лінії. Крім того, відсічку
незастосовні за умовою селективності , на коротких ЛЕП, де струми КЗ на початку і
в кінці лінії приблизно однакові. У цих випадках використовуються диференціальні
захисти ( ДЗ ), що забезпечують миттєве відключення КЗ в будь-якій точці ділянки,
що захищається і не діють при КЗ за межами зони дії .
Диференціальні захисту поділяються на:
- поздовжні - для захистів як одинарних , так і паралельних ліній ;
- поперечні - для захисту тільки паралельних ліній.
Принцип дії поздовжніх диференціальних захистів заснований на порівнянні
величини і фази струмів на початку і наприкінці захищається лінії.
При КЗ захищаються лінії струми на початку і в кінці лінії спрямовані в один
бік і рівні за величиною (див. рис. 2.1 А ) . При КЗ в межах захищаються лінії,
струми спрямовані в різні сторони і не рівні за величиною (як правило) (див. рис. 2.1
. Б).
Рисунок 2.1 – Принцип дії поздовжніх диференціальних захистів
Принцип порівняння струмів зображений на рисунку 2.2 по кінцях лінії
встановлено трансформатори струму з однаковим коефіцієнтом трансформації . Їх
вторинні обмотки з'єднуються кабелем і підключаються до диференціального реле.
Рисунок 2.2 –Принцип порівняння струмів
Поздовжній диференціальний захист застосовується на коротких лініях 110 і
220 кВ - 10-15 км, де потрібно миттєве відключення ушкоджень в межах усієї лінії.
Переваги:
-захист не реагує на гойдання і перевантаження;
-діє без витримки часу при КЗ у будь-якій точці лінії.
Недоліки:
-висока вартість сполучного кабелю і його прокладення;
-можливість неправдивої роботи при ушкодженні сполучних дротів.
Поперечний диференціальний захист застосовується на паралельних лініях,
що мають однаковий опір. Грунтована на порівнянні величин і фаз струмів, що
протікають по обох лініях.
Рисунок 2.3 – Розподіл струмів в Рисунок 2.4 – КЗ на одній лінії
нормальному режимі і при зовнішніх КЗ
Розподіл струмів в нормальному режимі і при зовнішніх КЗ показаний на
рисунку 2.3. II = III, II = III. При КЗ на одній з ліній (див. рис. 2.4) : на живлячому кінці
- струми II і III співпадають по фазі, але розрізняються за величиною; на
приймальному кінці(на якому відсутнє джерело живлення, або його потужність
менша, ніж на живлячому кінці) II и III протилежні по фазі, хоча можуть і співпадати
величиною.
За цими ознаками можна судити про КЗ на одній з ліній.
Розрізняють два різновиди поперечних диференціальних защит: струмову і
спрямовану.
Струмова застосовується на паралельних лініях, включених під один
загальний вимикач.
Спрямована застосовується на паралельних лініях з самостійними
вимикачами.
Струмовий поперечний диференціальний захист призначений для паралельних
ліній із загальним вимикачем. При односторонньому живленні захист
встановлюється з боку джерела живлення, при 2х-стороннім, з обох сторін.
Принципова схема захисту для однієї фази представлена на рисунку 2.5
Холодний Іб 20-24 17-25 75 не більше 0,2Теплий 21-28 19-30 55 при 27 °С 0,1-0,3
5.2.2 Склад повітря робочої зони
Робочою зоною вважається простір, який обмежений огороджуючими
конструкціями виробничих приміщень, що мають висоту 2 м над рівнем підлоги
або площини, на яких знаходяться місця постійного або непостійного
перебування працюючих. Склад повітря робочої зони залежить від складу
атмосферного повітря і впливу на нього ряду шкідливих виробничих факторів,
утворених в процесі трудової діяльності людини. Склад повітря залишається
постійним. Забруднення повітря робочої зони регламентується
граничнодопустимими концентраціями (ГДК) в мг/мЗ.
Таблиця 5.3 - Можливі забруднювачі повітря можуть і їх ГДК
Найменування ГДК, мг/куб.м Клас
речовини Максимально Середньодобов
а
небезпечності
разова
Пил нетоксичний 0,5 0,15 4
Для нормалізації складу повітря робочої зони потрібно здійснювати щоденне
прибирання робочого місця. Нагромадження пилу глибиною в 1/8" у будь-якій
області вказує на необхідність у вживанні заходів по очищенню області. Необхідно
підкреслити, що будь-яке нагромадження пилу може привести до загоряння. Чим
дрібніше пил (зернистість), тим вище небезпека.
Тому необхідно здійснювати наступні заходи:
- очищувати металевий пил якнайчастіше.
- щодня протирати гарячі поверхні.
- принаймні, двічі в рік проводити генеральне прибирання всіх областей,
включаючи кроквяні ноги, з використанням продувки або пилососа.
- при високих концентраціях обробляти області по частинам.
Низька вологість збільшує потенційну небезпеку, це повинне прийматися в
увагу при продувках.
Планувати продувки або прибирання так щоб вони приходилось на час коли
устаткування виключене, як, наприклад, у другу половину дня п'ятниці або на
вихідні.
5.2.3 Виробниче освітлення. Природне освітлення
Природне освітлення - освітленість приміщень світлом неба (прямого або
відображеного), яке проникає через світлові пройоми в зовнішніх огороджених
конструкціях. По своєму спектральному складу воно є найбільш сприятливим.
Природне освітлення характеризується коефіцієнтом природної освітленості КПО.
КПО - відношення природнього освітлення, яке створюється в деякій точці заданої
площини всередині приміщення світлом неба, до значення зовнішньої
горизонтальної освітленості.
Відповідно до ДБН В.2.5-28-2006, нормоване значення коефіцієнта природного
освітлення слід визначати за формулою:
eN = eH · mN, (5.1)
де ен - табличне значення КПО (природне – 1,5; суміщене – 0,9);
mN - коефіцієнт світлового клімату (mN = 0,9 при орієнтації вікон на північ);
N - номер групи забезпеченості природним світлом.
Таким чином:
природне: en=1,5 ∙0,9=1,3 % ,
суміщене en=0,9 ∙ 0,9=0,9 % .
5.2.4 Штучне освітлення
Штучне освітлення використовується двох систем: загальне та комбіноване.
Загальне освітлення - освітлення, при якому світильники розміщуються у верхній
зоні приміщення рівномірно або пристосувальне до розташування обладнання.
Комбіноване освітлення - додаткове освітлення, при якому до загального освітлення
додається ще й місцеве. Місцеве освітлення - освітлення, яке створюється
світильниками, концентруючими світловий потік безпосередньо на робочих місцях.
Нормується величина освітленості Е в люксах. Для умов, що розглядаються
в проекті (розряд робіт IV, підрозряд робіт в, система освітлення - загальне) тип
джерела освітлення - люмінесцентні лампи, нормативне значення комбінованого
освітленості 400 лк, а загальне - 200 лк.
Для забезпечення нормативного значення емін передбачено: штучне
освітлення в приміщенні ДП забезпечується люмінесцентними лампами ЛБ-40.
Для забезпечення евакуації працюючих в темний час доби при аварійному
відключенні електроенергії в цеху передбачається аварійне освітлення, яке
забезпечує освітленість не менше 5% освітленості. Очищення вікон і світильників
має проводитись на менше 4 разів на рік.
5.2.5 Виробничий шум
Вплив шуму на людину може визвати різні подразнення, паталогічні
зміни, функціональні розлади і механічні пошкодження.
Шум порушує нормальну роботу шлунка, особливо впливає на центральну
нервову систему. А також погіршує точність виконання робочих операцій,
ускладнює сприйняття інформації, знижує продуктивність праці, збільшує брак в
роботі.
Рівень звука вимірюється в децибелах і визначається по формулі:
L=20lg(Р1/Р0), (5.2)
де L - рівень шуму,дБ;
Р1 - середньоквадратичне значення звукового тиску, Па
Р0 - значення звукового тиску на нижньому порозі чутності в октавній
смузі зі середньогеометричною частотою 1000 Гц.
Таблиця 5.4 - Допустимі рівні звукового тиску і рівні звуку для постійного
(непостійного) широкополосного (тонального) шумуВид трудової діяльності, робоче місце
Рівні звукового тиску, дБ в октавних полосах із середньогеометричними частотами, Гц
31,5
63 125
250
500
1000
2000 4000 8000
Праця з часто отримуваними вказівками та аку-стичними сигналами, робочі місця в приміще- нях диспетчерської слу-жби, з мовним зв'язком, машинописне бюро
96 83 74 68 63 60 57 55 54
5.2.6 Виробнича вібрація
Вібрацією називають будь-які механічні коливання пружинних тіл або систем,
коли відбувається переміщення центра їх ваги в просторі відносно статичного стану.
Коливання тіл з частотою, нижчою 16 Гц сприймається організмом, як вібрація, а
коливання з частотою 16... 20 Гц і більше - одночасно як вібрація і як звук.
У приміщенні пульта управління знаходиться обладнання, яке є джерелом
вібрації. Це в першу чергу пристрої релейного захисту та автоматики, вентиляційні
установки. В залежності від дії на людину вібрація ділиться на загальну і локальну.
Загальна вібрація передається через опорні поверхні на тіло сидячої або стоячої
людини і викликає струс всього організму, локальна (місцева) - коливальні рухи
лише окремих частин тіла (руки, ноги).
На пульті управління на людину діє загальна і локальна вібрація.
Наведемо в таблицю 5.5 допустимі рівні вібрації т постійних робочих місцях.
Таблиця 5.5 – Допустимі рівні вібрації т постійних робочих місцях.
Вид вібрації
Октавні смуги з середньо геометричними частотами,
Гц
2 4 8 16 31,5 63 125 250 500 1000
Загальна вібрація на
постійних робочих місцях в
виробничих приміщеннях
1,3
108
0 ,45
99
0,22
93
0,2
92
0,2
92
0,2
92- - - -
Локальна вібрація - -2,8
115
1,4
109
1,4
109
1,4
109
1,4
109
1,4
109
1,4
109
1,4
109
В чисельнику середньоквадратичне значення вібрації, м/с 10-2, в знаменнику
- логарифмічні рівні вібрації, дБ.
Основними методами боротьби з вібрацією устаткування є зниження вібрації
шляхом дії на джерело збудження: відхилення від режиму резонансу, динамічне
гасіння коливань, заміна конструктивних елементів уставок та будівельних
конструкцій. Засоби індивідуального захисту діляться на засоби для ніг, рук та тіла
працюючого.
Для зменшення вібрації обладнання встановлюється на гумові віброізолятори.
Існують наступні методи боротьби з вібрацією:
- віброізоляційний захист (зменшення передачі вібрації від джерела збудження
за допомогою віброізоляторів);
- віброгасіння (зменшення рівня вібрації від джерела збудження за допомогою
введення в систему додаткових реактивних опорів);
- вібропоглинання (застосовується для зменшення вібрації кожухів, коливання
яких виникає в резонансовому режимі).
Для зменшення дії вібрацій на працюючих проектом передбачено такі наступні
методи:
1. Обладнання встановлювати на гумові віброізолятори.
2. Створення амортизаторів в яких використовують пружини, резину та
інші пружні матеріали.
3. Розміщення двигунів та компресорів на масивних фундаментах.
4. Віброізоляційний захист (зменшення передачі вібрації від джерела
збудження за допомогою віброізоляторів).
5.3 Пожежна безпека
Приміщення щита управління відноситься до категорії Д – негорючі речовини у
холодному стані з зонами П-Іа, де є тверді горючі речовини чи матеріали.
Будівля, де розташований пульт управління, характеризується III ступенем
вогнестійкості.
До III ступенем вогнестійкості відносяться будівлі з штучними та захисними
конструкціями з природних та штучних кам'яних матеріалів, бетону, залізобетону.
Для перекриття допускається застосування дерев'яних інструкцій, захищених
штукатуркою або важкогорючими листовими, а також нитковими матеріалами. До
елементів покриття висуваються вимога по межах огнестійкості та межах
розповсюдження полум'я; при цьому елементи укриття з деревини піддаються
вогнезахисній обробці.
Межі вогнестійкості занесені у таблицю 5.6
У чисельнику вказуються межі вогнестійкості будівельних конструкцій; у
знаменнику - межі розповсюдження полум'я по них.
Таблиця 5.6 - Мінімальні межі вогнестійкості будівельних конструкцій і
максимальні межі розповсюдження полум'я по них.
Сту
п Стіни
Кол
они С
ход
ові
Пли
ти,
Елементи перекрить
інь
вог
нест
ійко
сті
буді
влі
площ
адки
,
балк
и,
косо
ури,
ма
рші
сход
ових
клі
ток
наст
или
(з
ут
еплю
ваче
м),
несу
чі к
онст
рукц
ії
Нес
учі
Сам
онес
учі
Зовн
ішні
нес
учі
Вну
тріш
ні
несу
чі
(пер
егор
одки
)
Пли
ти,
на
стил
и,
прог
они
Балк
и,
фер
ми,
арки
, рам
и
ІІІ 1/0 0,5/0
0,2/40 0,2/40 0,25/0 1/0 0,25/0 0,25/25 0,25/0
В таблиці 5.7 приведені протипожежні перешкоди і мінімальні межі їх
вогнестійкості.
Таблиця 5.7 - Протипожежні перешкоди і мінімальні межі їх вогнестійкості
Номер п/п Протипожежна перешкода
Типи протипожежних перешкод або їх елементів
Мінімальні межі вогнестійкості протипожежних перешкод або їх елементів, год
1 Протипожежні стіни 1 2.5
2 Протипожежні перегородки 1
2
0.75
0.253 Протипожежні перекриття 1
2
2.5
1 4 Протипожежні вікна і двері 1
2
1.2
0.6
В таблиці 5.8 приведена допустима кількість поверхів і площа поверху і межах
пожежного відсіку будівлі відповідно до ступеня вогнестійкості.
Таблиця 5.8 - Допустима кількість поверхів і площа поверху в межа: пожежного
відсіку будівлі.
Категорія будівлі (пожежних
Допустима Ступінь вог-
Площа поверху в межах пожежного відсіку, м2, будівель
багатоповерхових
відсіків) кількість
поверхів
нестійкості
будівлі
Одноповерхових
2 поверхи
3 поверхи і більше
Д 1 ІІІ не обмежується- -
Мінімальні відстані між будівлями і спорудами відповідно до III ступеня
вогнестійкості становлять 12 м.
У випадку виникнення пожежі робітники повинні: прийняти всі заходи по
ліквідації вогню; місце, яке загорілось слід гасити вогнегасником; при загоранні
електропроводів слід відключити лінію, а ізоляцію електропроводів необхідно
гасити тільки вуглекислотним вогнегасником або піском; зупинити обладнання.
Площа щита управління становить 287 м2, необхідно встановити біля входу 1
порошковий вогнегасник ВП-5. На території енергопідприємства розташований 1
пожежний щит (стенд), до комплексу засобів пожежогасіння, які розміщені на
ньому, включені: вогнегасники ВП-5 – 3 шт., ящик з піском – 1 шт., покривало з
негорючого теплоізоляційного матеріалу або повсті розміром 2м х 2м – 1 шт., гаки –