Электроснабжение промышленного предприятия на примере ОАО «Сумыхимпром»

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ ИОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ СумГУ Кафедра Электроэнергетики

Отчет

о производственной практике на ОАО «Сумыхимпром»

Сумы 2011 г.

Отзыв на студента группы ЭМз-51С, проходившего практику на предприятии ОАО «Сумыхимпром» .

в течении месяца (с 10.01.11 по 06.02.2011) проходил преддипломную практику в цехе Экстракционной Фосфорной Кислоты (ЭФК).

В период прохождения практики студент показал высокий уровень теоретических знаний, полученных во время обучения в ВУЗе. Практика на участке РЗиА позволила изучить оборудование и технологию производства, ознакомиться с конструкциями, принципами действия и схемами включения реле различных типов. Студент изучил соответствующую техническую и организационную документацию.

По выбранному направлению дипломного проектирования был проведен обзор технической литературы, проанализирована проблема, выбран путь ее решения.

Также были рассмотрены вопросы техники безопасности, охраны труда и экономические вопросы.

****добросовестно посещал практику, соблюдал трудовую дисциплину и правила внутреннего трудового распорядка предприятия. В целом показал себя как грамотный, добросовестный работник, с высоким уровнем ответственности и теоретических знаний.

Оценка преддипломной практики — «отлично» .

Руководитель практики от предприятия

Мастер по ремонту и обслуживанию электрооборудования_____________/Скрипченко Т. Г./

РЕФЕРАТ

Отчет о производственной практике на ОАО «Сумыхимпром».

Пояснительная записка 79 л., 20 рис., 6 табл., 16 источников.

Цель работы: закрепление теоретических знаний, которые были получены в процессе обучения, сбор материалов для дипломного проектирования.

Основное содержание работы: приведено описание предприятия, энергетической службы, применяемых для защиты электрооборудования реле, схема электроснабжения и применяемое электрооборудование. Рассмотрены особенности автоматического включения резерва (АВР) в электросетях.

Ключевые слова: ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ, ТРАНСФОРМАТОР, ТОК, НАПРЯЖЕНИЕ, СХЕМА, КОНТАКТЫ, РЕЛЕ, ЗАЩИТА, ПОТРЕБИТЕЛЬ.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ НЕМНОГО ИСТОРИИ ВВЕДЕНИЕ

1. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОАО"СУМЫХИМПРОМ" В 2010 году

2. СХЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ

2.1 Описание схемы электроснабжения ОАО «Сумыхимпром»

2.2 Трансформаторы, применяемые на главных понизительных подстанциях (ГПП) ОАО «Сумыхимпром»

2.3 Схема первичных соединений ГПП

2.4 Цеховые подстанции 6/0,4 кВ предприятия

3. АНАЛИЗ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ПРЕДПРИЯТИЯ

3.1 Назначение релейной защиты и электроавтоматики

3.2 Виды реле, применяемые на ОАО «Сумыхимпром»

4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВА

4.1 Назначение АВР

4.2 Основные требования к схемам АВР

4.3 Принципы действия АВР

4.4 Автоматическое включение резерва на подстанциях

4.5 Сетевые АВР

5. РАБОТА ПРЕДПРИЯТИЯ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

5.1 Энергосбережение в электроснабжении

5.2 Компенсация реактивной мощности

5.3 Необходимость компенсации реактивной мощности

6. ОХРАНА ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДСТАНЦИЙ

6.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов

6.2 Средства защиты

6.3 Защитные меры безопасности

6.4 Расчет заземляющего устройства подстанции

7. ЭКОНОМИКА ПРЕДПРИЯТИЯ

7.1 Состав и структура основных фондов промышленного предприятия, состояние основных фондов Украины

7.2 Производственная мощность предприятия и его подразделений ВЫВОДЫ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

ОАО — открытое акционерное общество ГПП — главные понизительные подстанции РУ — распределительное устройство ВЛ — воздушная линия КЛ — кабельная линия ЩСУ — щит силовой управления ТТ — трансформатор тока ТН — трансформатор напряжения АВР — автоматическое включение резерва АЧР — автоматическая частотная разгрузка КЗ — короткое замыкание РЗА — релейная защита и автоматика ЭЗС — электрозащитные средства АПВ — автоматическое повторное включение АГП — автомат гашения поля УЗО — устройство защитного отключения

Открытое акционерное общество «Сумыхимпром» — крупный энергохимический комплекс, промышленная площадка которого занимает 226 га. Предприятие расположено на северо-востоке Украины. Количество сотрудников около 4500 человек. В состав предприятия входят: 11 основных цехов, 20 вспомогательных цеха, 3 дочерних предприятия, 7 подразделений непромышленной группы (комбинат общественного питания, тепличный комплекс и др.)

ОАО «Сумыхимпром» имеет статус базового предприятия химической отрасли промышленности Украины по производству фосфорных минеральных удобрений.

ОАО «Сумыхимпром» специализируется на производстве фосфатных удобрений, двуокиси титана и железоокисных пигментов.

Основная деятельность ОАО «Сумыхимпром»:

производство фосфатных удобрений и другой продукции крупнотоннажной неорганической химии;

проектные, проектно-изыскательские, изыскательские работы;

оптовая и розничная торговля;

посреднические услуги по продаже товаров народного потребления;

общестроительные организации.

Сегодня ассортимент продукции ОАО «Сумыхимпром»: «Суперагро» N: P:K=15:15:15; N: P:K=10:26:26; N: P:K=6:11:11; N: P:K = 4:22:30; N: P:K=3:20:20, cуперфосфат аммонизированный, аммофос, диаммонийфосфат, пигментная двуокись титана, желтый и красный железоокисные пигменты, серная кислота, олеум, реактивная серная кислота, коагулянты для очистки питьевой и сточных вод (алюминий сернокислый, сульфатожелезосодержащий коагулянт), лакокрасочная продукция, известь строительная, активизатор цемента, товары народного потребления и другие.

1. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОАО «СУМЫХИМПРОМ» В 2010 г.

В 2010 году предприятие выпустило продукции на общую сумму 845 млн. грн. (в действ, ценах). Сегодня на заводе ситуация стабильная. Основные производства загружены на 70−80%. Начиная с июля предприятие работает с прибылью. В июле мы произвели продукции на 56 млн гривен, в августе — на 90 млн. грн., в сентябре — уже на 114 млн грн, октябрь — на 125 млн гривен и т. д. Эти цифры говорят сами за себя — производственная жизнь на предприятии оживает и стабилизируется.

С 1 октября на предприятии нормализовали рабочий график и вернули 40-часовую неделю. Впервые с 2009 года, когда было самое крупное сокращение персонала, на заводе открыты дополнительные вакансии и стали приходить люди.

В то же время, за счет расширения географии поставок, объемы реализации железного купороса выросли в 2,5 раза, а дехроматора — в 1,3 раза, общая прибыль от реализации этих двух видов продукции составила 2,6 млн гривен. Планом капиталовложений и программой развития предприятия до 2013 года предусмотрена реконструкция производств железо-нефелинового коагулянта, активатора цемента и жидкого стекла, в результате которой будут значительно улучшены условия труда в цехе.

В настоящее время на предприятии осуществляются работы по усовершенствованию технологии и выводу ее на оптимальный режим работы, наметилась тенденция к улучшению условий труда.

Всего же минеральных удобрений было выпущено свыше 137 тыс. тонн (в пересчете на 100% содержание питательных веществ).

Благодаря своевременной модернизации суперфосфатного цеха предприятию удалось не только компенсировать снижение потребительского интереса к такому традиционному продукту, как суперфосфат аммонизированный, объемы производства которого с 2008 года сократились практически в два раза, но и начать выпуск в этом цеху новых марок удобрений, которые пользовались устойчивым спросом, как на внутреннем, так и на внешнем рынке.

ОАО «Сумыхимпром» является единственным в Украине производителем суперфосфатов.

В целом в 2010 году предприятие потребило 136,5 млн. кВт электроэнергии, 63 млн. м³ газа.

электроснабжение предприятие трансформатор реле защита

2. СХЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ

2.1 Описание схемы электроснабжения ОАО «Сумыхимпром»

Для электроснабжения производственных цехов предприятие имеет три главных понизительных подстанции (ГПП) 110/6 кВ. ГПП-1 и ГПП-3 запитаны от подстанций (ПС) «Сумы» и «Сумы — Северная» 330/110 кВ, ГПП- 4 питается только от ПС «Сумы» по двум тупиковым линиям. На каждой ГПП установлено по два трансформатора 40 МВА с расщепленными обмотками 6 кВ. Линии электропередачи (ЛЭП) от ПС «Сумы» принадлежат ОАО «Сумыоблэнерго», а ЛЭП от ПС «Сумы — Северная» до ГПП-1 и ГПП-3 принадлежат ОАО «Сумыхимпром». Сведения ЛЭП приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 — Сведения о ЛЭП 110 кВ

Все производственные цехи питаются по кабельным линиям 6 кВ, общая протяженность которых около 95 км. От ГПП также запитаны ряд предприятий — субабонентов.

Так как предприятие имеет непрерывный технологический процесс, сложное и опасное производство, то электроснабжение осуществляется по первой категории надежности. Перерыв в электроснабжении допускается только на время работы устройств АВР.

Сети 110 кВ работают в режиме с эффективно заземленной нейтралью, при этом нейтрали всех трансформаторов 110/6 кВ, установленных на ОАО «Сумыхимпром» разземлены, и могут заземляться через заземлители ЗОН по команде диспетчера ОАО «Сумыоблэнерго».

Сети 6 кВ предприятия работают с изолированной нейтралью. При этом при замыкании одной фазы на землю не происходит отключения электроснабжения, а срабатывает предупредительная сигнализация для оповещения оперативного персонала.

Сети 380/220 В работают в режиме с глухозаземленной нейтралью. Однако на ГПП-3 и ЦРП сети собственных нужд 3*220 В выполнены с изолированной нейтралью.

2.2 Трансформаторы, применяемые на главных понизительных подстанциях (ГПП) ОАО «Сумыхимпром»

На ГПП-1 предприятия применяются трансформаторы типа ТРНДЦН, на ГПП- 3 и ГПП-4 типа ТРДН. Паспортные данные трансформаторов приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 — Паспортные данные трансформаторов

Все установленные трансформаторы — с расщепленными обмотками низкого напряжения. В этих трансформаторах обмотка низкого напряжения выполнена из двух частей, расположенных симметрично по отношению к обмотке высшего напряжения. Номинальные напряжения ветвей одинаковы.

Мощность каждой обмотки низшего напряжения составляет часть номинальной мощности трансформатора. В трехфазных трансформаторах обе части расщепленной обмотки размещены на общем стержне соответствующей фазы, одна над другой. Каждая ветвь расщепленной обмотки имеет самостоятельные выводы. Допускается любое соотношение нагрузки между ветвями расщепленной обмотки, например при двух ветвях одна ветвь может быть полностью нагружена, а вторая отключена, или обе ветви нагружены полностью. Достоинством трансформаторов с расщепленной обмоткой является большое сопротивление короткого замыкания между ветвями, что дает возможность ограничить ток короткого замыкания на стороне низшего напряжения.

2.3 Схема первичных соединений ГПП

Рассмотрим схему первичных соединений ГПП-1 110/6 кВ и назначение оборудования в схеме. ГПП-1. Подстанция получает питание по двум воздушным линиям ПО кВ: ГПП-1, трансформатор 1 Т — ПС «Сумы», яч. № 3; ГПП-1, трансформатор 2 Т — ПС «Сумы-Северная», яч. № 6. Подстанция выполнена по упрощенной схеме, без выключателей на стороне ПО кВ. Принципиальная схема электрических соединений приведена в Приложении Б. На присоединении воздушных линий В Л — ПО кВ установлены конденсаторы связи, которые необходимы для создания каналов высокочастотного телеотключения по проводам ВЛ. Путь токам высокой частоты к оборудованию подстанции преграждает высокочастотный заградитель, являющийся очень большим сопротивлением для токов высокой частоты, приходящих по линии и от оборудования высокочастотной связи самой подстанции. Установка конденсатора связи и высокочастотного заградителя на присоединении линии называется высокочастотной обработкой. Высокочастотное телеотключение осуществляется с помощью аппаратуры АНКА — АВПА.

За высокочастотным заградителем установлен линейный разъединитель, который оборудован заземляющими ножами. Назначение разъединителей в схемах — снять напряжение с отключенного оборудования и осуществить видимый разрыв цепи между оборудованием, находящимся под напряжением и выведенным в ремонт. Это необходимо по условиям безопасности. Рабочие токи, а тем более токи короткого замыкания разъединителем выключать нельзя, его конструкция не может выполнять такие функции. Заземляющие ножи разъединителя можно включать только при снятом напряжении с линии и выключателя. Заземляющие ножи имеют блокировку, которая препятствует их включению при наличии напряжения на оборудовании.

Установлены два силовых трансформатора типа ТРНДЦН /110.

Трансформаторы трехфазные двухобмоточные с расщепленной обмоткой низшего напряжения, с многоступенчатой системой охлаждения, с устройством регулирования под нагрузкой, номинальной мощностью 25 МВА каждый при системе охлаждения Д, номинальной мощностью 40 МВА при системе охлаждения НДЦ, напряжением 110 кВ. Трансформаторы снабжены следующими видами защит: дифференциальная, максимально-токовая по стороне 110 кВ, максимально токовая с пуском по напряжению по стороне 6 кВ, газовая защита основного бака, газовая защита РПН.

Для защиты изоляции обмоток трансформатора от перенапряжений, в непосредственной близости от выводов на всех обмотках трансформаторов подключены вентильные разрядники соответствующего напряжения.

Для отключения трансформаторов, в случае отказа системы телеотключения служит отделитель и короткозамыкатель. Принцип их работы следующий. В случае срабатывания какой либо защиты трансформатора и отказа канала высокочастотного телеотключения по сигналу релейной защиты включается короткозамыкатель, создающий искусственное короткое замыкание в линии 110 кВ. При этом коротком замыкании срабатывает защита линии и отключает напряжение. При исчезновении тока в бестоковую паузу отделитель отключает поврежденный трансформатор, после чего устройство АПВ линии 110 кВ вновь подает напряжение на линию.

Для снижения токов короткого замыкания в сети 6 кВ установлены токоограничивающие реакторы в каждой секции типа РБГ-10−2500−0,14.

Через сборные шины подстанции осуществляется перераспределение мощности между присоединениями — линиями и трансформаторами.

Оборудование закрытого распределительного устройства ЗРУ-6 кВ состоит из ячеек типа КРУ с выключателями и разделено на 4 секции, запитанных от трансформаторов. 1 и 2, 3 и 4 секции шин соединяются между собой через секционные выключатели. Для обеспечения бесперебойности электроснабжения секционные выключатели оборудованы устройствами автоматического ввода резерва (АВР), которые автоматически включают секционные выключатели при пропадании напряжения на секции.

В ячейках КРУ установлены маломасляные выключатели типа ВМПЭ-10 с электромагнитным приводом на номинальные токи 630, 1000, 1600 А в зависимости от нагрузки присоединения. Выключатели вводов 6 кВ и секционные выключатели выполнены на номинальный ток 3150 А.

Для контроля напряжения на секциях и учета электроэнергии используются трансформаторы напряжения типа НТМИ-6 и НОМ-6.

Предусмотрены два трансформатора собственных нужд типа ТМ-160/6. Трансформаторы маслонаполненные с естественным охлаждением.

2.4 Цеховые подстанции 6/0,4 кВ предприятия

ОАО «Сумыхимпром» является энергоемким предприятием и имеет в производственных и вспомогательных цехах 132 подстанции различной мощности. Мощности трансформаторов подстанций находятся в пределах 100- 1600 кВА в зависимости от нагрузки. Для обеспечения бесперебойности электроснабжения практически все подстанции двухтрансформаторные, оборудованные АВР. Однотрансформаторные подстанции применяются лишь для питания вспомогательных объектов Большинство трансформаторов имеют масляное наполнение типа ТМ, ТМЗ, ТМФ; в цехе по производству фосфорной кислоты используются также трансформаторы с совтоловым наполнением. Трансформаторы уже отработали значительный срок, некоторые более 40 лет, но их техническое состояние удовлетворительное. Двухтрансформаторные подстанции питаются по двум фидерам от разных ячеек ГПП, ЦРП, РП, являющихся независимыми источниками питания. Кабельные линии выполнены кабелями ААБ, АСБ. ААШВ и другими, в основном с алюминиевыми жилами. Кабельные линии имеют значительный износ из-за длительного периода эксплуатации, часто в агрессивной среде, поэтому часто происходят повреждения изоляции кабелей. Основными коммутационными аппаратами 380 В на подстанциях являются автоматические выключатели АВМ, рассчитанные на разные токи: АВМ-4, АВМ-10, АВМ-15, АВМ-20. Выключатели АВМ-15 и АВМ-20 имеют моторный привод.

На ряде подстанций применяются также автоматические выключатели «Электрон» с встроенным полупроводниковым устройством защиты, позволяющим гибко настраивать параметры защиты — ток и время срабатывания в зависимой и независимой части характеристики.

3. АНАЛИЗ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ПРЕДПРИЯТИЯ

3.1 Назначение релейной защиты и электроавтоматики

Электрические машины и аппараты, линии электропередачи и другие части электрических установок и электрических сетей постоянно находятся под напряжением и обтекаются током, вызывающим их нагрев. Поэтому в процессе эксплуатации могут возникать повреждения, приводящие к коротким замыканиям (КЗ).

Короткие замыкания возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции, обрывов проводов, ошибочных действий персонала (включения под напряжение заземленного оборудования, отключения разъединителей под нагрузкой) и других причин.

В большинстве случаев в месте КЗ возникает электрическая дуга с высокой температурой, приводящая к разрушениям токоведущих частей, изоляторов и электрических аппаратов. При КЗ к месту повреждения подходят большие токи (токи КЗ), измеряемые тысячами ампер, которые перегревают неповрежденные токоведущие части и могут вызвать дополнительные повреждения, т. е. развитие аварии. Одновременно в сети, электрически связанной с местом повреждения, происходит глубокое понижение напряжения, что может привести к остановке электродвигателей и нарушению параллельной работы генераторов.

В большинстве случаев развитие аварий может быть предотвращено быстрым отключением поврежденного участка электрической установки или сети при помощи специальных автоматических устройств, получивших название релейная защита, которые действуют на отключение выключателей.

При отключении выключателей поврежденного элемента гаснет электрическая дуга в месте КЗ, прекращается прохождение тока КЗ и восстанавливается нормальное напряжение на неповрежденной части электрической установки или сети. Благодаря этому сокращаются размеры или даже совсем предотвращаются повреждения оборудования, на котором возникло КЗ, а также восстанавливается нормальная работа неповрежденного оборудования.

Таким образом, основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения КЗ и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электрической установки или сети.

Кроме повреждений электрического оборудования могут возникать такие нарушения нормальных режимов работы, как перегрузка, замыкание на землю одной фазы в сети с изолированными нейтралями, выделение газа в результате разложения масла в трансформаторе или понижение уровня масла в его расширителе и др.

В указанных случаях нет необходимости немедленного отключения оборудования, так как эти явления не представляют непосредственной опасности для оборудования и могут самоустраниться. Поэтому при нарушении нормального режима работы на подстанциях с постоянным обслуживающим персоналом, как правило, достаточно дать предупредительный сигнал персоналу подстанции, На подстанциях без постоянного обслуживающего персонала и в отдельных случаях на подстанциях с постоянным обслуживающим персоналом производится отключение оборудования, но обязательно с выдержкой времени.

Таким образом, вторым назначением релейной защиты является выявление нарушений нормальных режимов работы оборудования и подача предупредительных сигналов обслуживающему персоналу или отключение оборудования с выдержкой времени.

Если назначением релейной защиты является в первую очередь отключение оборудования, то в функции электроавтоматики входит его включение. В чистом виде к электроавтоматике относят автоматическое повторное включение (АПВ) и автоматическое включение резервного питания или механизма (сокращенно автоматический ввод резерва — АВР).

Существуют также некоторые виды технологической электроавтоматики, обслуживающиеся персоналом служб РЗА.

К ним относят:

— автоматическое регулирование возбуждения генераторов и синхронных двигателей (АРВ);

— автоматическое регулирование положения переключателя РПН силового трансформатора (АРНТ);

— автоматическую настройку дугогасящих катушек компенсации емкостного тока замыкания на землю в сети 6−35кВ (АРК);

— автоматическую регулировку батареи статических конденсаторов;

— автоматику охлаждения силовых трансформаторов;

— автоматическую точную синхронизацию генераторов;

— автоматическую самосинхронизацию генераторов;

— автоматический частотный пуск гидрогенераторов (АЧП);

— определение места повреждения линий электропередачи (ОМП).

Кроме этого существует противоаварийная режимная автоматика. К ней относят:

— автоматическую частотную разгрузку (АЧР);

— автоматическое включение потребителей, отключенных действием АЧР, после восстановления частоты (ЧАПВ);

— автоматическое регулирование частоты и активной мощности (АРЧМ);

— дополнительная автоматическая разгрузка по напряжению (ДАРН);

— дополнительная автоматическая разгрузка по току (ДАРТ);

Имеется также противоаварийная системная автоматика: разгрузка электростанций, предотвращение и прекращение асинхронного режима, предотвращение недопустимого повышения напряжения в узле, балансировочная автоматика. Такие устройства размещаются на крупных электростанциях и подстанциях сверхвысокого напряжения.

К релейной защите предъявляются следующие требования:

— селективность (избирательность) — способность защиты отключать при КЗ только поврежденный участок цепи;

— быстрота действия;

— чувствительность — способность реагировать на отклонения от нормального режима работы сети;

— надежность.

3.2 Основные виды реле, применяемые на ОАО «СУМЫХИМПРОМ»

3.2.1 Токовые реле

При включении обмотки электромагнитного реле на ток сети непосредственно или через трансформаторы тока его электромагнитный момент Мэ = к1с2. Такое реле называется токовым, так как его поведение зависит от тока сети 1с.

Для уменьшения нагрузки на трансформаторы тока токовые реле должны иметь по возможности малое потребление мощности. Обмотки токовых реле должны рассчитываться на длительное прохождение токов нагрузки и кратковременное — токов к. з. Коэффициент возврата реле должен приближаться к единице.

Конструкция токового реле типа ЭТ-520 показана на рис. 3.1. Время действия этого реле имеет величину примерно 0,02—0,04 сек; потребление 0,1 ва на минимальной уставке срабатывания; коэффициент возврата не менее 0,85. Ток срабатывания регулируется плавно изменением натяжения пружины. Обмотка реле состоит из двух секций, что позволяет путем параллельного и последовательного включений секций изменять пределы регулирования тока срабатывания в 4 раза.

На рис. 3.2 приведена конструкция токового реле с поперечным движением якоря типа РТ-40. В этом реле улучшена контактная система и увеличен противодействующий момент, в результате последнего потребление мощности у него больше, чем у реле ЭТ. Потребление РТ-40 на минимальной уставке для реле разной чувствительности колеблется от 0,2 до 8 ва Рис. 3.1. Токовое электромагнитное реле типа ЭТ-521

Рис. 3.2. Токовое электромагнитное реле типа РТ-40.

3.2.2 Реле напряжения

Включая обмотку реле на напряжение сети непосредственно или через трансформатор напряжения, получим реле, реагирующее на величину напряжения сети U_с.

Рис. 3.3. Диаграмма электромагнитных и механических сил при срабатывании и возврате реле напряжения.

Действительно, М_э = kl_p² но ток в реле

I_р = U_р/Zр,

где z_р — сопротивление обмотки реле; U_р — напряжение на зажимах реле.

Следовательно, М_э = k’U_р² или с учетом, что U_р = U_с/n_н, М_э = k''U_с³. Это означает, что поведение реле определяется напряжением сети.

При движении якоря изменение воздушного зазора 8 не вызывает изменения потока и силы F_э; в этом состоит важное отличие реле напряжения от токовых реле. Причина этого заключается в том, что при уменьшении 5 возрастает индуктивное сопротивление обмотки реле х_р =, вызывающее уменьшение тока в реле /р = U_р/х_р. Одновременно с этим уменьшается и сопротивление магнитной цепи реле R_м. При этом влияние изменения тока /р компенсируется соответствующим изменением магнитного сопротивления R_м, в результате чего магнитный поток реле Ф = I_рW_р/ R_м остается неизменным.

Сопоставляя кривые F_э = f₁() и F_n = f₂() на рис. 3.3, легко видеть, что коэффициент возврата реле будет низким. Для повышения коэффициента возврата обмотки реле напряжения делают с преобладанием активного сопротивления. Изменение реактивного сопротивления при таких условиях не оказывает заметного влияния на величину тока, и последний остается неизменным.

3.2.3 Электромагнитные промежуточные реле

Промежуточные реле являются вспомогательными и применяются, когда необходимо одновременно замыкать или размыкать несколько независимых цепей или когда требуется реле с мощными контактами для замыкания и размыкания цепи с большим током.

Простейший пример использования промежуточного реле в схемах защиты приведен на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Схема включения промежуточных реле. а — параллельное включение; б — последовательное включение; в — параллельное включение с удерживающей последовательно включенной катушкой.

Промежуточные реле по способу включения подразделяются на реле параллельного (рис. 3.4, а) и последовательного (рис. 3.4, б) включения. Обмотки первых включаются на полное напряжение источника питания, а вторых — последовательно с катушкой отключения выключателя или какоголибо другого аппарата или реле на ток цепи. Кроме того, выпускаются реле с дополнительными удерживающими катушками, например реле параллельного включения с удерживающей обмоткой, включаемой последовательно в управляемую контактами реле цепь (рис. 3.4, в).

Такое реле, подействовав от кратковременного импульса, поданного в параллельно включенную обмотку, остается в сработанном состоянии под действием тока удерживания, пока не завершится операция. Для одновременного замыкания нескольких не связанных друг с другом цепей промежуточные реле имеют несколько контактов. Мощность контактов должна быть достаточной для замыкания и размыкания цепей защиты (обычно потребляющих 50—200 вт) или цепей управления выключателей (1 500—2 000 вт).

Потребление обмоток реле параллельного включения стремятся ограничить до 3—6 вт, с тем чтобы их цепь могли замыкать реле с маломощными контактами.

Потребление обмоток реле последовательного включения выбирается из условия минимального падения напряжения в сопротивлении обмотки этого реле, которое допускается не более 5—10% нормального напряжения источника оперативного тока.

Промежуточные реле должны надежно действовать не только при нормальном напряжении, но и при возможном в условиях эксплуатации его понижении, достигающем 15—20%.

С учетом запаса напряжение срабатывания реле параллельного включения принимается 60—70% номинального значения.

К коэффициенту возврата промежуточных реле не предъявляется какихлибо требований, так как их возврат происходит при отсутствии тока в обмотке реле.

В схемах защиты промежуточные реле вносят нежелательное замедление, поэтому, за исключением особых случаев, их время должно быть очень малым, особенно когда они применяются в быстродействующих защитах. Быстродействующие промежуточные реле должны работать со временем не более 0,01—0,02 сек. Время срабатывания обычных промежуточных реле колеблется в зависимости от конструкции от 0,02 до 0,1 сек.

Рис. 3.5. Конструкция промежуточных реле, а — типа РП-210; б — типа КДР-3

Большинство промежуточных реле выполняется при помощи системы с поворотным якорем, позволяющей создавать большую электромагнитную силу при относительно малом потреблении и удобной для изготовления многоконтактных реле. Применяются также системы с втягивающимся якорем. На рис. 3.5 показаны образцы промежуточных реле. Реле типа РП-210 (рис. 3.5, а) имеют четыре контакта. Время их срабатывания равно 0,01 сек, потребление 5—8 вт, разрывная мощность контактов 50 ет. Широкое распространение получили кодовые реле (КДР) (рис. 3.5, б). Время срабатывания этих реле равно 0,01 0,02 сек, потребление обмотки не более 3 вт.

Реле последовательного включения отличаются от реле параллельного включения лишь обмоточными данными.

3.2.4 Указательные реле

Указательные реле служат для фиксации действия защиты в целом или каких-либо ее элементов. На рис. 3.6 показано указательное реле, сигнализирующее действие защиты на отключение выключателя. При срабатывании защиты по обмотке реле 1 проходит ток, приводящий реле 1 в действие.

Рис. 3.6. Схемы включения указательных реле, а — последовательного; б — параллельного.

Ввиду кратковременности прохождения тока в обмотке указательных реле они выполняются так, что сигнальный флажок и контакты реле остаются в сработанном состоянии до тех пор, пока их не возвратит на место обслуживающий персонал. Указанные реле изготовляются для последовательного (рис. 3.6, а) и параллельного (рис. 3.6, б) включения. Реле последовательного включения более удобны и поэтому имеют весьма широкое применение. Общий вид указательного реле типа РУ-21 приведен на рис. 3. 7. При появлении тока в обмотке 3 якорь реле 5 притягивается и освобождает флажок 9. Последний падает под действием собственного веса, принимая вертикальное положение. В этом положении флажок виден через прозрачный кожух 2. Возврат флажка в начальное положение производится кнопкой 10.

Рис. 3,7. Конструкция указательного реле типа РУ-21.

1 — цоколь; 2 — кожух; 3 — катушка; 4 — сердечник; 5 — якорь; 6 — контактный мостик; 7 — контактные пластины; 8 — возвратная пружина; 9 — флажок; 10 — кнопка возврата; 11— скоба.

3.2.5 Реле времени

Рис. 3.8. Схема включения реле времени.

На схеме рис. 3.8 показано применение реле времени в защите. При замыкании контактов токового реле 1 плюс оперативного тока подводится к обмотке реле времени 2, которое спустя определенный интервал времени замыкает контакты и производит отключение выключателя. Время, проходящее с момента подачи напряжения на обмотку реле времени до замыкания его контактов, называется выдержкой времени реле.

Реле времени служит для искусственного замедления действия устройств релейной защиты и электроавтоматики.

Основным требованием, предъявляемым к реле времени, применяемым в схемах релейной защиты, является точность. Погрешность во времени действия реле не должна превосходить ±0,25 сек, а в ряде случаев ±0,06 сек. В схемах сигнализации и некоторых устройствах автоматики допускается меньшая точность работы реле времени.

Реле времени должно надежно срабатывать начиная с 80% номинального напряжения, и его выдержка времени не должна зависеть от возможных в эксплуатации колебаний оперативного напряжения. Потребление обмотки современных реле времени колеблется от 20 до 30 ВТ.

Для быстрой готовности к повторному действию реле времени должно иметь мгновенный возврат после отключения его катушки от источника оперативного тока.

Реле времени имеют много конструктивных разновидностей, но принципы их устройства однородны и могут быть рассмотрены на примере конструкции, изображенной на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Принцип устройства реле времени.

При появлении тока в обмотке 1 якорь 2 мгновенно втягивается, освобождая рычаг 4 с зубчатым сегментом 5. Под действием ведущей пружины 6 рычаг 4 приходит в движение, которое, однако, не является свободным, так как оно замедляется специальным устройством выдержки времени 7. Через некоторое время t_p, зависящее от расстояния l (или угла а.) и скорости движения _р рычага 4, последний переместится на угол, а и замкнет контакты реле 8. Таким образом, реле сработает с выдержкой времени t_р = а/.

При исчезновении тока в реле якорь и рычаг 4 должны мгновенно возвратиться в начальное положение под действием возвратной пружины 3. Это обеспечивается с помощью храпового механизма или фрикционного устройства, обладающих свободным расцеплением при обратном ходе сегмента 5. Регулирование выдержки времени осуществляется изменением угла, а путем перемещения контактов реле 8. В некоторых конструкциях предусматривается мгновенный контакт 9, позволяющий замыкать цепь с малой, обычно нерегулируемой выдержкой времени (порядка 0,15—0,2 сек).

Рис. 3.10. Термически устойчивое реле времени.

Для уменьшения размеров реле катушка реле времени не рассчитывается на длительное прохождение тока. Поэтому реле, предназначаемые для длительного включения под напряжение, выполняются с добавочным сопротивлением rд, включаемым последовательно с обмоткой реле, как показано на рис. 3.10. Нормально сопротивление rд зашунтировано размыкающимся мгновенным контактом реле. После срабатывания реле этот контакт размыкается и сопротивление rд вводится в цепь реле, ограничивая проходящий в ней ток до величины, допустимой по условиям нагрева и достаточной для удержания реле в сработанном состоянии.

На рис. 3.11 представлена кинематическая схема реле времени серии ЭВ Рис. 3.11. Кинематическая схема реле времени типаЭВ Чебоксарского электроаппаратного завода.1 — обмотка; 2 — магнитопровод; 3 — якорь; 4 — возвратная пружина; 5 — поводок; в — подвижный мгновенный контакт; 7 и 8 — неподвижные мгновенные контакты; 9 — палец; 10 — зубчатый сектор; //— ведущая пружина; 12 — скоба для изменения натяжения пружины; 13 — зубчатое колесо; 14 — фрикционное сцепление (14А — звездочка; 14Б — шарик; 14В — пружина; 14 Г — обойма); 15 — ведущее зубчатое колесо; 16 — трибка часового механизма; 17 и 18 — промежуточные зубчатые колеса часового механизма; 19 — анкерное зубчатое колесо; 20 — анкерная скоба; 21 — грузики; 22 — подвижный контакт; 23 — неподвижный контакт; 24 — шкала.

В этой конструкции роль рычага 4 (рис. 3.9) выполняет сектор 10, приводимый в движение ведущей пружиной //. Сектор 10 через ведущую шестеренку 13 приводит в движение подвижный контакт реле 22 и фрикционное сцепление 14, показанное отдельно на рис. 3.11, б и в. Фрикционное сцепление связывает подвижную систему реле с часовым механизмом. Через шестеренки 15, 16, 17 и 18 движение передается на анкерное колесо 19. Скорость вращения последнего ограничивается колебательным движением анкерной скобы 20, которое зависит от ее момента инерции, определяемого грузиками 21. Выдержка времени изменяется положением неподвижного контакта 23.

Реле времени ЭВ-133, используемые на предприятии, выполняются термически устойчивыми по схеме на рис. 10.

3.2.6 Индукционные реле тока серии РТ-80

На ОАО «Сумыхимпром» также имеет место применение токовых реле серии РТ-80 (рис. 3.12).

Реле состоит из двух элементов: индукционного с ограниченно зависимой характеристикой времени действия и электромагнитного, действующего мгновенно и называемого отсечкой. Совместная работа обоих элементов позволяет получить характеристику выдержки времени, показанную на рис. 3.13. При токах больше тока срабатывания электромагнитного элемента 1_э.с.р. реле работает без выдержки времени, отсекая характеристику индукционного элемента. При токах, меньших 1_э.с.р., работает индукционный элемент реле с ограниченно зависимой выдержкой времени.

Рис. 3.13. Характеристика реле типа РТ-80.

Индукционный элемент реле выполняется на электромагнитной системе. Элемент имеет электромагнит 1 с короткозамкнутыми витками 2 (рис. 3.12, а) и подвижный диск 3. При появлении тока в обмотке 19 возникает

электромагнитная сила, действующая на диск 3, который вращается на оси в подшипниках, установленных на подвижной рамке 4. Рамка 4 имеет ось вращения 18, укрепленную на корпусе реле. Пружина 5 притягивает рамку к упору 17. На оси диска насажен червяк 7, вращающийся вместе с осью и диском. Червяк 7 и зубчатый сегмент 8, управляющий работой контактов реле 12, нормально расцеплены. Для действия реле необходимо, чтобы червяк сцепился с зубчатым сегментом и поднял его до замыкания контактов реле. На подвижную систему (рамку и диск) действует электромагнитная сила F_э стремящаяся переместить рамку, и противодействующие ей силы: сила пружины 5, прижимающая рамку 4 к упору 77, а при движении диска дополнительные силы, обусловленные взаимодействием магнитного потока постоянного магнита б и потоками Ф7 и Ф2 электромагнита 7. Действие этих сил показано на рис. 3.12,6. Диск начинает вращаться при l_р = (0,2 — 0,3) l_э.с., когда момент силы F_э становится больше момента трения и инерции диска. Срабатывание индукционного элемента реле происходит при l_р >_l_э.с. При этом рамка 4 перемещается, сцепляя червяк 7 с зубчаткой сегмента 8. После этого движение рамки прекращается, но диск продолжает вращаться и посредством червяка 7 поднимает сегмент 8. Рычаг сегмента 8 поднимает коромысло 9, замыкая при этом контакты реле 12. Вследствие уменьшения зазора якорь 10 притягивается к электромагниту 1, обеспечивая плотное замыкание контактов 12. При токе в реле, меньшем тока возврата, момент пружины 5 преодолевает М_є, и рамка возвращается в начальное положение, расцепляя червяк с сегментом. Сегмент падает на упор 20, размыкая контакты реле. Для обеспечения надежного сцепления рамки с сегментом служит стальная скоба 77, которая притягивается к электромагниту 7 под действием силы F' возникающей под влиянием потока рассеяния электромагнита (рис. 3.12,6).

Ток срабатывания регулируется изменением числа витков обмотки реле 19 при помощи штепселя 14, переставляемого в гнездах планки 15. Время действия реле регулируется изменением начального положения сегмента 8 винтом 13.

Электромагнитный элемент (отсечка) имеет якорь в виде стального коромысла, находящегося в поле потока рассеяния электромагнита 7. При токе l_p > (4 — 8) — l_э.с. индукционного элемента правая часть коромысла под действием силы 7% притягивается к электромагниту и мгновенно замыкает контакт реле 12. Ток срабатывания элемента регулируется винтом 16, меняющим воздушные зазоры между коромыслом и электромагнитом. Для устранения вибрации якоря при срабатывании элемента установлен короткозамкнутый виток. Реле РТ-80 имеет 12 исполнений, различающихся уставками по току и времени, реле РТ-85 и РТ-86 имеют усиленные контакты, рассчитанные на переключение тока до 150 А в цепях переменного тока. Реле РТ-90 имеет аналогичную конструкцию, но независимая часть характеристики у его реле начинается при меньших кратностях тока L_p, чем у реле РТ-80.

4. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВВОД РЕЗЕРВА (АВР)

4.1 Назначение АВР

Схемы электрических соединений энергосистем и отдельных электроустановок должны обеспечивать надежность электроснабжения потребителей. Высокую степень надежности обеспечивают схемы питания одновременно от двух и более источников (линий, трансформаторов), поскольку аварийное отключение одного из них не приводит к нарушению питания потребителей.

Несмотря на эти очевидные преимущества многостороннего питания потребителей, большое количество подстанций, имеющих два источника питания и более, работает по схеме одностороннего питания. Одностороннее питание имеют также секции собственных нужд электростанций.

Применение такой менее надежной, но более простой схемы электроснабжения во многих случаях оказывается целесообразным для снижения токов КЗ, уменьшения потерь электроэнергии в питающих трансформаторах, упрощения релейной защиты, создания необходимого режима по напряжению, перетокам мощности и т. п. При развитии электрической сети одностороннее питание часто является единственно возможным решением, так как ранее установленное оборудование и релейная защита не позволяют осуществить параллельную работу источников питания.

Используются две основные схемы одностороннего питания потребителей при наличии двух источников или более.

В первой схеме один источник включен и питает потребителей, а второй отключен и находится в резерве. Соответственно этому первый источник называется рабочим, а второй — резервным (рис, 4.1, а, б). Во второй схеме все источники включены, но работают раздельно на выделенных потребителей. Деление осуществляется на одном из выключателей (рис. 4.1, в, г).

Недостатком одностороннего питания является то, что аварийное отключение рабочего источника приводит к прекращению питания потребителей. Этот недостаток может быть устранен быстрым автоматическим включением резервного источника или включением выключателя, на котором осуществлено деление сети. Для выполнения этой операции широко используется автоматическое включение резерва (АВР).

При наличии АВР время перерыва питания потребителей в большинстве случаев определяется лишь временем включения выключателей резервного источника и составляет 0,3−0,8 с. Рассмотрим принципы использования АВР на примере схем, приведенных на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Принципы осуществления АВР при разных схемах питания потребителей.

1. Питание подстанции, А (рис. 4.1, а) осуществляется по рабочей линии Л1 от подстанции Б. Вторая линия Л2, приходящая с подстанции В, является резервной и находится под напряжением (выключатель ВЗ нормально отключен). При отключении Л1 автоматически от АВР включается выключатель ВЗ линии Л2, и таким образом вновь подается питание потребителям подстанции А.

Схемы АВР могут иметь одностороннее или двустороннее действие. При одностороннем АВР линия JI1 всегда должна быть рабочей, а линия Л2 -всегда резервной. При двустороннем АВР любая из этих линий может быть рабочей и резервной.

2. Питание электродвигателей и других потребителей собственных нужд каждого агрегата электростанции осуществляется обычно от отдельных рабочих трансформаторов (Т7 и Т2 на рис. 4.1, б). При отключении рабочего трансформатора автоматически от АВР включаются выключатель В5 и один из выключателей В6 (при отключении Т1) или В 7 (при отключении Т2) резервного трансформатора ТЗ.

3. Трансформаторы Т1 и Т2 являются рабочими, но параллельно работать не могут и поэтому со стороны низшего напряжения включены на разные системы шин (рис. 4.1, в). Шиносоединительный выключатель В5 нормально отключен. При аварийном отключении любого из рабочих трансформаторов автоматически от АВР включается выключатель В5, подключая нагрузку шин, потерявших питание, к оставшемуся в работе трансформатору. Каждый трансформатор в рассматриваемом случае должен иметь мощность, достаточную для питания всей нагрузки подстанции. В случае, если мощность одного трансформатора недостаточна для питания всей нагрузки подстанции, при действии АВР должны приниматься меры для отключения части наименее ответственной нагрузки.

4. Подстанции В и Г (рис. 4.1, г) нормально питаются радиально от подстанций, А и Б соответственно. Линия JI3 находится под напряжением со стороны подстанции В, а выключатель В5 нормально отключен. При аварийном отключении линии JI2 устройство АВР, установленное на подстанции Г, включает выключатель В5, таким образом питание подстанции Г переводится на подстанцию В по линии JI3. При отключении линии JI1 подстанция В и вместе с ней линия JI3 остаются без напряжения. Исчезновение напряжения на трансформаторе напряжения 777 также приводит в действие устройство АВР на подстанции Г, которое включением выключателя В5 подает напряжение на подстанцию В от подстанции Г.

Опыт эксплуатации энергосистем показывает, что АВР является весьма эффективным средством повышения надежности электроснабжения. Успешность действия АВР составляет 90−95%. Простота схем и высокая эффективность обусловили широкое применение АВР на электростанциях и в электрических сетях.

4.2 Основные требования к схемам АВР

Все устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Схема АВР должна приходить в действие в случае исчезновения напряжения на шинах потребителей по: любой причине, в том числе при аварийном, ошибочном или самопроизвольном отключении выключателей рабочего источника питания, а также при исчезновении напряжения на шинах, от которых осуществляется питание рабочего источника. Включение резервного источника питания иногда допускается также при КЗ на шинах потребителя. Однако очень часто схема АВР блокируется, например при работе дуговой защиты в комплектных распредустройствах. При работе максимальной защиты на питающих шины НН трансформаторах работе АВР, предпочтительна работа АПВ. Поэтому на стороне НН (СН) понижающих трансформаторов подстанций принимается комбинация АПВ-АВР. При отключении трансформатора его защитой от внутренних повреждений, работает АВР, а при отключении ввода его защитой — АПВ. Такое распределение предотвращает посадку напряжения, а иногда и повреждение секции, от которой осуществляется резервирование.

2. Для того чтобы уменьшить длительность перерыва питания потребителей, включение резервного источника питания должно производиться возможно быстрее, сразу же после отключения рабочего источника.

3. Действие АВР должно быть однократным для того, чтобы не допускать нескольких включений резервного источника на неустранившееся КЗ.

4. Схема АВР не должна приходить в действие до отключения выключателя рабочего источника для того, чтобы избежать включения резервного источника на КЗ в неотключившемся рабочем источнике. Выполнение этого требования исключает также возможное в отдельных случаях несинхронное включение двух источников питания.

5. Для того чтобы схема АВР действовала при исчезновении напряжения на шинах, питающих рабочий источник, когда его выключатель остается включенным, схема АВР должна дополняться специальным пусковым органом минимального напряжения.

6. Для ускорения отключения резервного источника питания при его включении на неустранившееся КЗ должно предусматриваться ускорение действия защиты резервного источника после АВР. Это особенно важно в тех случаях, когда потребители, потерявшие питание, подключаются к другому источнику, несущему нагрузку. Быстрое отключение КЗ при этом необходимо, чтобы предотвратить нарушение нормальной работы потребителей, подключенных к резервному источнику питания. Ускоренная защита обычно действует по цепи ускорения без выдержки времени. В установках же собственных нужд, а также на подстанциях, питающих большое количество электродвигателей, ускорение осуществляется до 0.3−0,5 с. Такое замедление ускоренной защиты необходимо, чтобы предотвратить ее неправильное срабатывание в случае кратковременного замыкания контактов токовых реле в момент включения выключателя под действием толчка тока, обусловленного сдвигом по фазе между напряжением энергосистемы и затухающей ЭДС тормозящихся электродвигателей, который может достигать 180°.

4.3 Принципы действия АВР

Рассмотрим принцип действия АВР на примере двухтрансформаторной подстанции, приведенной на рис. 4.2. Питание потребителей нормально осуществляется от рабочего трансформатора 77, Резервный трансформатор Т2 отключен и находится в автоматическом резерве.

При отключении по любой причине выключателя В1 трансформатора 77 его вспомогательный контакт БК1−2 разрывает цепь обмотки промежуточного реле РШ. В результате якорь реле РШ, подтянутый при включенном положении выключателя, при снятии напряжения отпадает с некоторой выдержкой времени и размыкает контакты.

Второй вспомогательный контакт БК1.3 выключателя В1 замкнувшись, подает плюс через еще замкнутый контакт РП1.1 на обмотку промежуточного реле РП2, которое своими контактами производит включение выключателей ВЗ и В4 резервного трансформатора, воздействуя на контакторы включения КВЗ и КВ4. По истечении установленной выдержки времени реле РШ размыкает контакты и разрывает цепь обмотки промежуточного реле РП2. Если резервный трансформатор будет включен действием АВР на неустранившееся КЗ и отключится релейной защитой, то его повторного включения не произойдет. Таким образом, реле РШ обеспечивает однократность действия АВР и поэтому называется реле однократности включения. Реле РП1 вновь замкнет свои контакты и подготовит схему АВР к новому действию лишь после того, как будет восстановлена нормальная схема питания подстанции и включен выключатель В1. Выдержка времени на размыкание контакта реле РП1 должна быть больше времени включения выключателей ВЗ и В4, для того чтобы они успели надежно включиться.

С целью обеспечения действия АВР при отключении выключателя В2 от его вспомогательного контакта БК2.2 подается импульс на катушку отключения К01 выключателя В1. После отключения выключателя В1 АВР запускается и действует, как рассмотрено выше. Кроме рассмотренных случаев отключения рабочего трансформатора потребители также потеряют питание, если по какой-либо причине останутся без напряжения шины высшего напряжения подстанции Б. Схема АВР при этом не подействует, так как оба выключателя рабочего трансформатора остались включенными.

Для того чтобы обеспечить действие АВР и в этом случае, предусмотрен специальный пусковой орган минимального напряжения, включающий в себя реле PHI, РН2, РВ1 и РПЗ. При исчезновении напряжения на шинах 5, а следовательно, и на шинах В подстанции реле минимального напряжения, подключенные к трансформатору напряжения ТН1, замкнут свои контакты и подадут плюс оперативного тока на обмотку реле времени РВ1 через контакт реле РНЗ. Реле РВ1 при этом запустится и по истечении установленной выдержки времени подаст плюс на обмотку выходного промежуточного реле РПЗ, которое производит отключение выключателей В1 и В2 рабочего трансформатора. После отключения выключателя В1, АВР действует, как рассмотрено выше.

Рис. 4.2. Схема АВР трансформатора одностороннего действия:

а)схема первичных соединений; б) цепи переменного напряжения; в) цепи оперативного тока.

Реле напряжения РНЗ предусмотрено для того, чтобы предотвратить отключение трансформатора ТІ от пускового органа минимального напряжения в случае отсутствия на шинах высшего напряжения, А резервного трансформатора 72, когда действие АВР будет заведомо бесполезным. Реле напряжения РНЗ, подключенное к трансформатору напряжения ТН2 шин А, при отсутствии напряжения размыкает свой контакт и разрывает цепь от контактов реле PHI и РН2 к обмотке реле времени РВ1.

В схеме АВР предусмотрены две накладки: НІ - для отключения пускового органа минимального напряжения и Н2 — для вывода из работы всей схемы АВР. Действие АВР и пускового органа минимального напряжения сигнализируется указательными реле РУ.

Рис. 4.2. Принципы выполнения пусковых органов АВР: а, б, в — минимального напряжения; г — минимального тока и напряжения.

4.4 Автоматическое включение резерва на подстанциях

На подстанциях высокого напряжения находят широкое применение АВР разных типов. Наряду с АВР трансформаторов применяются АВР секционных и шиносоединительных выключателей и АВР линий.

Схема АВР секционного выключателя, приведенная на рис. 4.3, отличается от рассмотренных выше некоторыми особенностями. Питание секций шин подстанции, к одной из которых подключен синхронный электродвигатель СД большой мощности, производится от двух рабочих трансформаторов 77 и Т2. При отключении любого из них происходит автоматическое включение секционного выключателя В5. Однократность действия АВР в схеме на рис. 4.3 обеспечивается так же, как и в схемах, рассмотренных выше, с помощью реле РПВ1 и РПВЗ (реле положения «Включено» в схеме управления соответствующими выключателями).

В случае отключения выключателя В1 трансформатора 77, питающего первую секцию, замыкается вспомогательный контакт этого выключателя БК1.2 и через замкнутый в рабочем состоянии схемы контакт РПВ1.1 реле РПВ1 подает импульс на катушку включения выключателя В5 КВ5. Из-за наличия на 2-й секции синхронного электродвигателя (или синхронного компенсатора) действие АВР при отключении выключателя ВЗ будет происходить по-другому. После отключения трансформатора Т2, питающего 2-ю секцию, частота вращения синхронного электродвигателя (синхронного компенсатора) будет уменьшаться постепенно, вследствие чего при действии АВР он может быть включен несинхронно через трансформатор 77. Если толчок тока при несинхронном включении превышает величину, допустимую для синхронного электродвигателя (компенсатора) или трансформатора, синхронный электродвигатель необходимо предварительно отключить и лишь затем включить секционный выключатель.

Отключение выключателя В6 синхронного электродвигателя в схеме на рис. 4.3 производится от вспомогательного контакта БК3.2 выключателя ВЗ при его отключении. В цепи отключения предусмотрена накладка Н1 для вывода цепи отключения из действия, что необходимо на случай питания обеих секций от трансформатора Т1 при замкнутом секционном выключателе. После отключения выключателя синхронного электродвигателя его вспомогательным контактом БК6.2 будет замкнута цепь на включение секционного выключателя В5.

Допускается вместо отключения выключателя синхронного электродвигателя (компенсатора) кратковременно отключать автомат гашения поля (АГП) и включать его вновь после, включения секционного выключателя. Толчок тока при этом будет меньше, чем при несинхронном включении, а после обратного включения АГП синхронный электродвигатель (компенсатор) втянется в синхронизм, т. е. произойдет его самосинхронизация.

Рис. 4.3. Схема АВР секционного выключателя подстанции с синхронным двигателем, а — поясняющая схема; б — оперативные цепи При наличии на подстанции нескольких синхронных электродвигателей контроль допустимости включения секционного выключателя от АВР обычно осуществляется с помощью реле минимального напряжения, т. е. АВР осуществляется с ожиданием снижения напряжения до 0,5−0,6 номинального.

Для быстрого отключения секционного выключателя в случае включения на неустранившееся КЗ на шинах подстанции в схеме предусмотрено ускорение защиты секционного выключателя после АВР. Ускорение осуществляется контактами РПВ1.2 и РПВ3.2 реле РПВ1 и РПВЗ.

В отличие от схем АВР, рассмотренных выше, в схеме на рис. 4.3 отсутствует пусковой орган минимального напряжения, который в данном случае не нужен, так как оба источника питаются от одних общих шин высшего напряжения; При исчезновении напряжения на этих шинах действие АВР будет бесполезным.

Действие АВР должно согласовываться с действием других устройств автоматики и, в частности, с действием автоматики частотной разгрузки АЧР, отключающей потребителей при аварийном снижении частоты в энергосистеме. Для предотвращения снижения эффективности АЧР действие АВР на восстановление питания потребителей, отключенных от АЧР, должно запрещаться.

Наряду с устройствами АВР, работающими на постоянном оперативном токе, большое распространение на подстанциях получили АВР на переменном оперативном токе. На рис. 4.4 приведена схема АВР секционного выключателя на переменном оперативном токе для подстанции с двумя трансформаторами, питающимися ответвлениями от двух линий без выключателей на стороне высшего напряжения трансформаторов. Секционный выключатель ВЗ нормально отключен. Оперативный ток для питания схемы автоматики подается от трансформаторов собственных нужд ТСН1 и ТСН2. Особенностью схемы является то, что при исчезновении напряжения на одной из линий (Л1 или Л2) АВР включает секционный выключатель, а при восстановлении напряжения на линии автоматически собирает нормальную схему подстанции.

Рис. 4.4. Схема АВР секционного выключателя на переменном оперативном токе для двухтрансформаторной подстанции, подключенной к линиям электропередачи ответвлениями без выключателей: а — схема подстанции; б — цепи управления и АВР выключателя В1 выключателя В1; в — цепи управления и АВР выключателя ВЗ.

Пусковым органом схемы являются реле времени РВ1 и РВ2 типа ЭВ- 235, контакты которых РВ1.2 и РВ2.2 включены последовательно в цепи KOI.

Последовательно с контактами этих реле включен мгновенный контакт реле времени РВ1 трансформатора Т2, которое контролирует наличие напряжения на этом трансформаторе. Обмотки реле РВ1 и РВ2 включены на разные трансформаторы (ТСН1 и ТН1), что исключает возможность ложного действия пускового органа в случае неисправности в цепях напряжения. Реле РВ1, подключенное к трансформатору собственных нужд ТСН1, установленному до выключателя трансформатора 77, используется также для контроля за появлением напряжения на трансформаторе 77 при включении линии JI1.

Пунктиром обведены цепи, относящиеся к трансформатору 77. В случае исчезновения напряжения в результате отключения линии Л1 запускаются реле времени РВ1 иРВ2 и размыкают свои мгновенные контакты РВ1.1 и РВ2.1, снимая напряжение с обмотки реле времени РВЗ типа ЭВ-248. Это реле при снятии напряжения мгновенно возвращается в исходное положение, а при подаче напряжения срабатывает с установленной выдержкой времени. Если действием АПВ линии напряжение не будет восстановлено, то с установленной выдержкой времени (большей времени АПВ линии) замкнутся контакты реле времени РВ1.2 к РВ2.2 и создадут цепь на катушку отключения К01 выключателя В1 трансформатора Т1. При отключении выключателя В1 замкнется его вспомогательный контакт БК1 (рис. 4.4, в) в цепи катушки включения КВЗ секционного выключателя ВЗ через еще замкнутый контакт РПВ1.1 реле однократности включения. Секционный выключатель включится и подаст напряжение на 1-ю секцию подстанции. При этом подтянется реле времени РВ2, замкнет контакт РВ2.1 и разомкнет РВ2.2. Реле РВ1 останется без напряжения. Поэтому его контакт РВ1.1 останется разомкнутым, а реле времени РВЗ будет по-прежнему находиться в исходном положении, держа разомкнутыми все свои контакты.

При восстановлении напряжения на линии JI1 напряжение появится и на трансформаторе 77, поскольку его отделитель оставался включенным. Получив напряжение, реле РВ1 подтянется, замкнет контакт РВ1.1 и разомкнет РВ1.2. При замыкании контакта РВ1.1 начнет работать реле времени РВЗ, которое своим проскальзывающим контактом РВ3.2 создаст цепь на включение выключателя В1, а конечным контактом РВЗ. З на отключение секционного выключателя ВЗ, при этом автоматически восстанавливается исходная схема подстанции. При этом цепь на отключение секционного выключателя создастся при условии, что включен выключатель В2 трансформатора Т2. Если АВР выключателя ВЗ будет неуспешным вследствие наличия устойчивого повреждения на 1 -й секции, она должна быть выведена в ремонт. После окончания ремонта питание 1-й секции восстанавливается от 77 или от 2-й секции и автоматика вводится в работу. Схема, аналогичная схеме на рис. 4.4, обеспечивает действие АВР Т2. Для действия автоматики в рассмотренной схеме, все выключатели должны быть оборудованы грузовыми или пружинными приводами.

4.5 Сетевые АВР

В распределительных сетях находят широкое применение АВР, обеспечивающие при своем срабатывании восстановление питания нескольких подстанций сети, так называемые сетевые АВР. Схема такого АВР приведена па рис. 4.5. Устройство АВР двустороннего действия обеспечивает восстановление питания участков сети, расположенных слева и справа от подстанции В, в случае нарушения питания от подстанций, А и Д соответственно. Пуск АВР осуществляется контактами реле напряжения РН1 или РН2, подключенными к трансформаторам напряжения ТН1 и ТН2 соответственно. В цепи обмотки реле времени РВ1 пускового органа АВР включены замыкающие контакты автоматических выключателей А1 и А2, предотвращающие ложное срабатывание пускового органа в случае неисправности цепей напряжения, а также замыкающие контакты реле напряжения РНЗ и РН4, контролирующие наличие напряжения со стороны резервного источника.

Рис 4.5 Схема сетевого АВР, а — схема сети; бцепи напряжения; в — оперативные цепи.

В схеме пускового органа АВР предусмотрено второе реле времени РВ2 для возможности осуществления двух различных уставок по времени в случае отключения источников питания от подстанций, А и Д. Однократность действия рассматриваемой схемы АВР обеспечивается двухпозиционным реле переменного тока РПФ1 типа РП-9.

В нормальном режиме замкнуты контакты реле РПФ1.1 и подготовлена цепь обмотки выходного промежуточного реле РП. После срабатывания РП, подающего импульс на включение В1, и замыкания контактов реле положения «Включено» РПВ1, фиксирующего завершение процесса включения В1, реле РПФ1 срабатывает и переключает свои контакты, размыкая РПФ1.1 в цепи обмотки РП. Возврат реле РПФ1 и подготовка схемы АВР к новому действию осуществляются нажатием кнопки К. Эту операцию выполняет персонал оперативно-выездной бригады, отправляющийся на подстанцию при поступлении сигнала о срабатывании АВР. Действие сетевого АВР увязывается с АПВ линий, что обеспечивает наибольшую эффективность действия автоматики. Релейная защита в рассматриваемой сети должна выполняться с учетом возможности питания промежуточных подстанций как от одного, так и от другого источника.

5. РАБОТА ПРЕДПРИЯТИЯ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Химическое производство является очень энергоемким. Поэтому для снижения затрат на производство необходимо проводить энергосберегающую политику. С этой целью на предприятии разработана и внедряется программа технического развития энергохозяйства и энергосбережения на 2007;2013 г. Программой предусматриваются мероприятия по различным направлениям энергетики: газоснабжению, теплоснабжению, воздухоснабжению, водоснабжению, электроснабжению. «Если бы за эти последние годы мы не проводили реконструкций на нашем предприятии, такого предприятия, как „Сумыхимпром“ уже бы не существовало» — отметил бывший председатель правления ОАО «Сумыхимпром» Лапин Е. В. В первую очередь сейчас выполняются мероприятия, которые дают быстрые результаты по энергосбережению.

5.1 Энергосбережение в электроснабжении

Значительными резервами для сокращения потребления электрической энергии являются: применение высокоэффективных трансформаторов и электродвигателей, использование приводов с регулируемой скоростью вращения вала двигателя, повышение коэффициентов мощности систем за счет установки статических конденсаторов. В настоящее время наиболее важным направлением по экономии электроэнергии для предприятия является оптимизация загрузки компрессорных станций, где потребляется 20−25% всей поступающей на предприятие электроэнергии.

С экономической точки зрения нецелесообразно производить энергетические надстройки сушилок и обжиговых печей с установкой ГТУ, что даст возможность получать собственную электроэнергию намного дешевле в сравнении с поставляемой из энергосистемы. Основные направления экономии на 2007 год отражаются в нижеприведенных мероприятиях (Таблица 5.1).

Таблица 5.1 — Мероприятия по экономии электроэнергии.

5.2 Компенсация реактивной мощности

Активной мощностью, характеризует энергию, выделяемую в единицу времени на производство полезной работы. Потребителями активной мощности являются потребители, предназначенные для преобразования энергии электрического тока в механическую работу (электродвигатели), в тепло (электрические печи, нагревательные приборы), в свет (источники света), в химические реакции (электролиз, гальваника) и соответственно имеющие активное сопротивление R:.

Реактивная мощность Q в цепи переменного тока необходима для создания магнитного потока в трансформаторах, электродвигателях и других потребителях, а также для преодоления индуктивного сопротивления проводников цепи переменного тока.

Принято считать, если потребляемый ток отстает по фазе от напряжения (индуктивный характер нагрузки или потребление реактивной мощности), то реактивная мощность имеет положительный знак, а если ток опережает напряжение (емкостный характер нагрузки или генерация реактивной мощности) то реактивная мощность имеет отрицательное значение. Основной нормативным показателем, характеризующим реактивную мощность, является коэффициент мощности На вводах, питающих промышленное предприятие, средневзвешенное значение этого коэффициента должно было находиться в пределах 0,92−0,95.

5.3 Необходимость компенсации реактивной мощности

Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели (60−65% общего ее потребления), трансформаторы (20−25%), вентильные преобразователи, реакторы, воздушные электрические сети и прочие приемники (10%). В зависимости от характера электрооборудования предприятия его реактивная нагрузка может составлять до 130−150%) активной.

Передача значительной реактивной мощности по линиям и через трансформаторы невыгодна по следующим основным причинам [1]:

1. Возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью. Так, при передаче активной Р и реактивной Q мощностей через элемент системы электроснабжения с сопротивлением Я потери активной мощности составят:

P = R=R+R=P_a+P_p (4)

Дополнительные потери активной мощности АРр, вызванные протеканием реактивной мощности Q, пропорциональны ее квадрату.

2. Возникают дополнительные потери напряжения, которые особенно существенны в сетях районного значения и в сетях промышленных предприятий занимающих значительную площадь. Например, при передаче мощностей Р и Q через элемент системы электроснабжения с активным сопротивлением R и реактивным сопротивлением X потери напряжения составят:

U ==+=U_a +U_p

где U_а— потери напряжения обусловленные активной мощностью; АЦ, — потери напряжения обусловленные реактивной мощностью.

3. Загрузка реактивной мощностью систем промышленного электроснабжения и трансформаторов уменьшает их пропускную способность и требует увеличения сечений проводов воздушных и кабельных линий, увеличения номинальной мощности или числа трансформаторов подстанций и т. п.

4. Для стимулирования мероприятий по компенсации реактивной мощности НКРЭ Украины установил определенный порядок расчетов за переток реактивной электроэнергии между электроснабжающей организацией и потребителем.

Оплата за потребленную и генерацию электроэнергию определяется формулой:

П1=

где n-число точек расчетного учета электроэнергии; WQ_пoт — потребление реактивной энергии в точке учета за расчетный период кВар*ч; WQ_Г — генерирование электрической энергии в сеть в точке учета за расчетный период кВар*ч; К — коэффициент учета убытков от генерации реактивной электроэнергии из сетей потребителя, равный 3; D — экономический эквивалент реактивной мощности в точке учета, кВт/кВар приблизительно равная 0,02 и имеет тенденцию к увеличению; Тфактическая средняя закупочная цена на активную электроэнергию, за расчетный период, грн/кВт*час.

Приведенные соображения вынуждают, насколько это технически и экономически целесообразно, предусматривать дополнительные мероприятия по уменьшению потребляемой реактивной мощности. На промышленном предприятии это может быть достигнуто естественным путем, например за счет улучшения режима работы приемников, применения двигателей более совершенных конструкций, устранения их недогрузки, а также за счет установки специальных компенсирующих устройств.

6. ОХРАНА ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДСТАНЦИЙ

6.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов

При обслуживании подстанции могут иметь место следующие опасные и вредные факторы:

наличие опасного напряжения на токоведущих частях электрооборудования;

наличие опасного напряжения (шагового) в зоне растекания электрического тока при замыкании токоведущих частей на землю;

— возможность наличия опасного напряжения на корпусах оборудования при его повреждении;

— повышенный уровень шума на рабочем месте;

— недостаточная освещенность рабочей зоны при работах в помещении в темное время суток, а также в аварийных ситуациях при отсутствии напряжения в сети освещения;

— повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

— опасность получения ожогов лица и глаз при коротком замыкании, при замене предохранителей;

— загазованность воздуха рабочей зоны при пожаре.

6.2 Средства защиты

Все устройства релейной защиты, электроавтоматики вторичных цепей, электроизмерений и телемеханики (РЗАИиТ) должны соответствовать ПУЭ.

Эксплуатация устройств РЗАИиТ осуществляется службами релейной защиты, автоматики и измерений (лабораторий): центральной по предприятию. Работа в цепях устройств релейной защиты, автоматики и телемеханики (РЗАиТ) производится по исполнительным схемам; работа без схем, по памяти, запрещается.

При работах в устройствах РЗАиТ необходимо пользоваться специальным электротехническим инструментом с изолированными ручками; металлический стержень отверток должен быть изолирован от ручки до жала отверстия.

При необходимости производства каких-либо работ в цепях или на аппаратуре РЗАиТ при включенном основном оборудовании принимаются дополнительные меры против его случайного отключения.

Запрещается на панелях или вблизи места размещения релейной аппаратуры производить работы, вызывающие сильное сотрясение релейной аппаратуры, грозящие ложным действием реле.

Для защиты от воздействия опасных и вредных факторов необходимо применять соответствующие средства защиты и спецодежду согласно действующих отраслевых норм.

Для защиты от прохождения тока через тело человека служат электрозащитные средства: диэлектрические перчатки, боты, галоши, ковры, подставки, накладки, колпаки, переносные и стационарные заземляющие устройства, изолирующие штанги и клещи, указатели напряжения, слесарномонтажный инструмент с изолирующими рукоятками, оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности.

Безопасность эксплуатации электроустановок обеспечивается применением ряда технических способов и средств, используемых по отдельности или в сочетании друг с другом. При нормальном режиме работы такими средствами являются: выравнивание потенциалов, уменьшение напряжения, электрическое разделение сетей, использование рабочей изоляции токоведущих частей, компенсация емкостной составляющей токов замыкания на землю, применение оградительных устройств, предупредительная сигнализация, блокировка, использование знаков безопасности, средств защиты и предохранительных приспособлений. В аварийном режиме рекомендуется защитное заземление, зануление, защитное отключение, дополнительная (двойная) изоляция, применение пробивных предохранителей.

Для защиты от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги и электромагнитного поля следует применять электрозащитные средства.

По назначению электрозащитные средства (ЭЗС) разделяются на изолирующие, ограждающие и вспомогательные.

Изолирующие ЭЗС служат для изоляции человека от частей электрооборудования под напряжением, а также от земли. Они разделяются на основные и дополнительные. Изоляция основных изолирующих ЭЗС надежно выдерживает рабочие напряжения электроустановок, и с их помощью разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. К основным изолирующим ЭЗС в электроустановках напряжением выше 1000 В относятся оперативные и измерительные штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения. К основным изолирующим ЭЗС в электроустановках напряжением до 1000 В относятся оперативные штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, инструмент с изолирующими ручками, указатели напряжения.

В электроустановках для выполнения различных оперативных включений (отключений) разъединителей, отделителей, выключателей напряжением выше 1000 В с ручным приводом, установки деталей разрядников и т. д. необходимо применять изолирующие оперативные штанги. В случае установки на токоведущих частях электроустановок переносных заземлений следует применять штанги переносных заземлений.

Дополнительные изолирующие ЭЗС сами при данном напряжении не могут обеспечить безопасность персонала и предотвратить поражение электрическим током: они являются дополнительной мерой защиты к основным изолирующим ЭЗС. В электроустановках напряжением выше 1000 В к дополнительным изолирующим ЭЗС относятся диэлектрические резиновые перчатки, диэлектрические боты, резиновые диэлектрические ковры и изолирующие подставки на фарфоровых изоляторах.

Для защиты рук от механических повреждений, повышенных и пониженных температур, искр и брызг расплавленного металла и кабельной массы, масел и нефтепродуктов необходимо применять специальные рукавицы, изготовленные согласно требованиям ГОСТ 12.4.010. Для изготовления рукавиц должна использоваться парусина с огнезащитной пропиткой. Они должны иметь усилительные защитные накладки. Длина обычных рукавиц не должна превышать 300 мм.

Ограждающие ЭЗС применяют для временного ограждения токоведущих частей, находящихся под напряжением электроустановок. К ним относятся переносные ограждения, изолирующие накладки и колпаки, переносные заземления, предупредительные плакаты.

В электроустановках, при выполнении работ для индивидуальной защиты головы работников от механических повреждений, агрессивных жидкостей, поражения электрическим током при случайном прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением, необходимо применять защитные каски.

Для индивидуальной защиты глаз от опасных и вредных производственных факторов: электрической дуги, ультрафиолетового и инфракрасного излучения, брызг щелочей, электролита, расплавленной мастики следует применять защитные очки открытого типа с непрямой вентиляцией.

6.3 Защитные меры безопасности

Для обеспечения безопасности работ по обслуживанию действующих электроустановок ПУЭ, ПТЭ и ПТБ предусматривают применение защитных мер. В соответствии с Правилами устройства электроустановок применяются одна или более из ниже перечисленных мер:

— защитное заземление;

— зануление;

— защитное отключение;

— пониженные напряжения;

— разделяющие трансформаторы;

— выравнивание потенциалов;

— двойная изоляция;

Защитное заземление предусматривает электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Это является эффективной мерой защиты при питании электрооборудования от электрических сетей напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и при питании напряжением выше 1000 В с любым устройством нейтрали источника питания.

Согласно ПУЭ, при эксплуатации электроустановок потребителей необходимо применять заземление в помещениях без повышенной опасности при напряжении выше 500 В, в помещениях с повышенной опасностью, в особо опасных помещениях и в наружных электроустановках — при напряжении переменного тока 36 В и при напряжении постоянного тока 110 В.

Защитное действие заземления основано на снижении напряжения прикосновения, что достигается путем уменьшения потенциала на корпусе оборудования относительно поверхности земли и выравнивание потенциала на поверхности земли или пола.

При выравнивании потенциалов, кроме того, уменьшаются и напряжения шага. В электроустановках напряжением выше 1000 В с большими токами замыкания на землю пробой фазы на корпус и последующее замыкание на землю является однофазным коротким замыканием на землю, от тока которого срабатывает максимальная токовая защита, отключая поврежденный участок. В заземляющее устройство входит заземлитель (металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с грунтом) и заземляющие проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителем.

В зависимости от расположения заземлителей по отношению к заземля — емому оборудованию заземления бывают выносные (сосредоточенные) и контурные (распределенные). Заземлители выносных заземлений располагаются на расстоянии свыше 20 м от заземляемого оборудования, т. е. вне зоны растекания тока замыкания на землю.

Заземлители контурного заземления располагаются по периметру и внутри площадки, на которой установлено заземляемое оборудование. Все эти заземлители электрически соединены друг с другом.

На каждое находящееся в эксплуатации заземляющее устройство составляется паспорт, включающий схему заземления, его технические данные, данные о результатах проверки его состояния, о характере проведенных ремонтов и изменениях, внесенных в устройство заземления. Техническое состояние заземляющего устройства определяется путем внешнего осмотра видимой части устройства, осмотра с проверкой наличия цепи между заземлителем и заземляемыми элементами (отсутствие обрывов и неудовлетворительных контактов в проводниках, соединяющих установку с заземляющим устройством), измерения сопротивления заземляющего устройства, проверки надежности соединений естественных заземлителей, выборочного вскрытия грунта для осмотра элементов заземляющего устройства, находящихся в грунте, измерения удельного сопротивления грунта для опор линий электропередачи напряжением выше 1000 В.

Заземление закладывается по всему периметру подстанции не менее, чем на 0,5 м. Сопротивление заземления подстанции не должно превышать 4 Ом. Зануление — преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением, с нулевым защитным проводником в сетях с глухозаземленной нейтралью.

При наличии соединения металлических нетоковедущих частей электроустановок с нулевым проводом питающей сети замыкание фазы на корпус превращается в однофазное короткое замыкание. Возникающий ток однофазного короткого замыкания должен обеспечить срабатывание устройства максимальной токовой защиты и автоматически отключить то питающей сети поврежденную установку.

Выравнивание потенциала применяется на площадках ПС путем устройства сетки из проводников, соединенной с корпусами электрооборудования и заземляющим устройством. Метод служит для снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек двумя ногами.

Защитное отключение — это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током.

Для обеспечения безопасности, устройства защитного отключения (УЗО) должны осуществлять отдельно или в совокупности следующие функции: защиту при глухих или неполных замыканиях на землю или корпус, защиту при появлении опасных токов утечки, защиту при переходе напряжения с высшей стороны на низшую, предварительный контроль сопротивления изоляции, автоматический контроль цепи защитного заземления или зануления. К УЗО предъявляются следующие требования: высокая чувствительность, малое время отключения, селективность работы, самоконтроль и надежность. Это единственное средство защиты от поражения электрическим током при прикосновении к фазному проводу защищаемой сети. Устройство является двухполюсным автоматическим выключателем с встроенной защитой от сверхтоков, управляемым дифференциальным током.

УЗО предназначено для защиты от поражения электрическим током при случайном прикосновении к токоведущим, а также к открытым проводящим нетоковедущим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции; для предотвращения возникновения пожаров, вызванных воспламенением изоляции проводов из-за больших токов утечки на землю или коротких замыканий; для защиты сетей переменного тока напряжением 0,4 кВ, частотой 50 Гц от перегрузок и коротких замыканий. При недостаточной освещенности рабочей зоны следует применять дополнительное местное освещение. Рабочее место и оборудование в зоне обслуживания должны быть хорошо освещены. В темное время суток работать и перемещаться можно только в освещенных местах при отсутствии слепящего действия осветительных устройств или с фонарем. Переключения можно проводить при освещенности не менее 10 лк.

Осветительные установки подстанций состоят из рабочего, аварийного и эвакуационного освещения. Рабочее освещение является основным видом освещения и выполняется во всех помещениях подстанций, а также на открытых участках территорий, где производится работа в темное время суток или происходит движение транспорта и людей. Основным источником света на подстанциях являются газоразрядные лампы. Однако применяется и лампы накаливания. Люминесцентные лампы низкого давления имеют больший срок службы и большую светоотдачу, чем лампы накаливания. Несмотря на сложность пускорегулирующей аппаратуры, чувствительность к температуре окружающей среды и к напряжению сети они используются чаще. Но необходимо учитывать, что зажигание люминесцентных ламп не гарантируется при окружающей температуре ниже 5 °C и понижении напряжения на 10%.

6.4 Расчет заземляющего устройства подстанции

6.4.1 Исходные данные

Подстанция понижающая, имеет два трансформатора 6/0,4 кВ с заземленными нейтралями на стороне 0,4 кВ; размещена в пристроенном одноэтажном кирпичном здании, размеры которого 12×6 м. План заземления привден в приложении Г. В качестве естественного заземлителя будет использована металлическая технологическая конструкция, частично погруженная в землю; ее расчетное сопротивление растеканию тока с учетом сезонных изменений R_e =15 Ом. Ток замыкания на землю в сети 6 кВ I₃= 9,7 А. Заземлитель предполагается выполнить из вертикальных стержневых электродов длиной l_в= 5 м, диаметром d =16 мм, верхние концы которых соединяются с помощью горизонтального электрода — стальной полосы сечением 4×40 мм, уложенной в землю на глубине t=0,5 м. Удельное сопротивление земли, полученное в результате измерений на участке, где предполагается сооружение заземлителя = 71,2 Омм. (Приложение Д).

6.4.2 Определение требуемого сопротивления растеканию заземлителя, который принимаем общим для установок 6 и 0,4 кВ согласно требованиям ПУЭ[3]:

R₃ = 125/I₃ = 125/9,7 = 12,9 Ом.

Однако, необходимо также выполнение требований, предъявляемых к заземлению (занулению) электроустановок до 1 кВ, сопротивление которого должно быть не более 4 Ом. Поэтому сопротивление растеканию тока заземлителя принимается R₃=4 Ом.

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя:

R_и=R_eR₃/(R_e — R₃)

R_и = 15•4/(15−4) = 6,7 Ом.

Тип заземлителя выбираем контурный, размещенный по внешнему периметру здания подстанции. Вертикальные электроды размещаем, по возможности, на расстоянии, а = 5 м один от другого.

Уточняем параметры заземлителя путем проверочного расчета. Из чертежа видно, что суммарная длина горизонтального электрода L_г= 42 м, количество вертикальных электродов n = 10 шт.

Определяем расчетные сопротивления растеканию электродов — вертикального R_в и горизонтального R_г по следующим формулам [4]:

R_в = Ом

Далее, имея ввиду, что принятый нами заземлитель контурный и что n=10шт, а отношение, а / l_в = 5/5=1 определяем по табл. 3.2 и 3.3. коэффициенты использования электродов заземлителя — вертикальных з_в=0,56, горизонтального з_г=0,34.

Теперь находим сопротивление растеканию принятого нами группового заземлителя:

R =

R = = 2,2 Ом Это сопротивление меньше требуемого и эта разница повышает условия безопасности.

7. ЭКОНОМИКА ПРЕДПРИЯТИЯ

7.1 Состав и структура основных фондов промышленного предприятия. Состояние основных фондов Украины

Основные производственные фонды — это средства труда, непосредственно участвующие в процессе производства (рабочие машины и оборудование, силовые машины и другие орудия труда, с помощью которых осуществляется производство продукции), а также объекты, создающие условия для использования орудий труда в процессе производства (зданиясооружения и др.).

По вещественно-натуральному составу производственные основные фонды делятся на следующие группы: здания; сооружения; передаточные устройства; силовые машины и оборудование; рабочие машины и оборудование; транспортные средства; инструменты; производственный и хозяйственный инвентарь; прочие фонды.

Здания включают в себя строения, в которых происходят процессы основных, вспомогательных и подсобных производств (административнобытовые, хозяйственные помещения, механические мастерские, кладовые, склады и др.).

Сооружения — это инженерно-строительные объекты, горные выработки (стволы шахт, штольни), нефтяные и газовые скважины, очистные и другие сооружения, туннели, мосты.

Передаточные устройства — это линии передач, кабельные линии, телефонная и телеграфная сети, трансмиссии, радиосвязь, магистрали трубопроводов, нефтепроводы, воздухопроводы и др.

К силовым машинам и оборудованию относятся машины-генераторы, производящие энергию, и машины-двигатели (двигатели постоянного и переменного тока). На промышленных предприятиях (фирмах) в эту группу также включают преобразователи электрического тока, ртутные выпрямители, трансформаторы, паровые котлы, компрессорные установки и др.

Рабочие машины и оборудование на промышленном предприятии представляют собой группу, включающую самые разнообразные виды оборудования, применяемого для производства продукции — станки, прессы, прокатные станы, подъемно-транспортное оборудование, вентиляторные установки, экскаваторы, лебедки и др. К этой группе также относится вычислительная техника.

В группу транспортных средств входят передвижные средства железнодорожного, автомобильного и путевого транспорта, предназначенные для перемещения грузов и работников: локомотивы, вагоны, автомашины, электрокары, автокары, автопогрузчики, железнодорожные вагоны, тепловозы, электровозы и др. [9]

К инструментам относятся все виды механизированных и немеханизированных орудий ручного труда или приспособления, прикрепляемые к машинам, служащие для обработки предметов труда (электросварка, манипуляторы, отбойные молотки, тиски, патроны и др.).

Производственный и хозяйственный инвентарь и принадлежности включают предметы, служащие для облегчения операций во время работы (рабочие столы, верстаки и др.), оборудование, способствующее охране труда и др.

К прочим основным фондам отнесены технические библиотеки, противопожарный инвентарь и др.

Значение каждой из групп основных производственных фондов в производстве и повышении его эффективности неодинаково. Активными основными фондами, непосредственно влияющими на уровень технической вооруженности труда на промышленном предприятии, являются рабочие машины, оборудование, транспортные средства и инструмент, то есть орудия производства. От их качества, степени использования зависят объем производства и его эффективность.

Другие элементы производственных основных фондов принимают косвенное участие в процессе производства (передаточные устройства) или создают необходимые условия для использования машин и оборудования, при помощи которых осуществляется процесс производства (здания, сооружения). Поэтому уровень материально-технической базы предприятия определяется, прежде всего, удельным весом и качеством активной части производственных основных фондов.

Соотношение стоимости отдельных групп производственных основных фондов в общей их стоимости определяет структуру основных фондов. Различают следующие виды структур: производственная (видовая); технологическая; возрастная; отраслевая.

Основные фонды оцениваются и учитываются в натуральном и стоимостном выражении. [12]

Учет и оценка в натуральном выражении служат для определения производственной мощности предприятия, составления баланса машин и оборудования. На каждую единицу основных фондов составляется паспорт, отражающий время постройки или приобретения, техническую характеристику, производственные ремонты, степень износа и использования.

Для проверки технического состояния основных фондов в конце года специально создается инвентаризационная комиссия. Поэтому учет и оценка основных фонда в натуральном выражении дает представление об их техническом состоянии.

Учет в стоимостном выражении позволяет определить структуру, динамику, стоимость основных фондов на конкретный момент, размер амортизационных отчислений.

Основные фонды в стоимостном выражении оцениваются по первоначальной, восстановительной, остаточной и ликвидационной стоимости. Первоначальная стоимость — это затраты на строительство зданий, сооружений или приобретение новых машин и оборудования, включая расходы по транспортированию, складированию и монтажу, отражающие фактические расходы на приобретение или строительство новых основных фондов. [13]

Восстановительная стоимость — это стоимость воспроизводства основных фондов в современных условиях. Она показывает, во сколько обошлось бы приобретение действующих основных фондов, созданных в разные годы, в данный момент и позволяет внести единообразие в их оценку.

Остаточная стоимость представляет собой разность между первоначальной или восстановительной стоимостью основных фондов и суммой их износа.

Эффективность использования основных фондов оценивается системой показателей.

Одним из важнейших среди них является фондоотдача (Ф_от) — Она определяется отношением объема продукции в денежном выражении (ОП) к среднегодовой стоимости основных фондов (ОФ_ср):

Ф_от = ОП/ОФ_ср * 100%

Величина, обратная фондоотдаче, называется фондоемкостью. Она определяется стоимостью основных фондов, приходящейся на единицу годового объема произведенной продукции.

Рентабельность основных фондов (Р₀.ф) рассчитывается по формуле:

Р_оф = БП/ОФ_ср * 100%

где БП — балансовая прибыль, млн. руб.

Рентабельность производства (Р_п) определяется по формуле:

Р_п = БП/(ОФ_ср + Н_ос)

где Н_ос — величина нормируемых оборотных средств.

Коэффициент использования производственной мощности рассчитывается по формуле:

К_им = ОП/ПМ * 100%

где ПМ — производственная мощность предприятия в условнонатуральных, натуральных показателях;

ОП — фактический объем выпуска продукции в тех же единицах.

Показатель экстенсивного использования машин и оборудования (К_э) характеризует степень их использования во времени и определяется отношением фактического времени работы машин и оборудования (В_ф) к календарному, режимному, плановому (В_к):

К_э = В_ф/В_к

Календарное время работы машин и оборудования — это время, в течение которого оно числится в составе действующих основных фондов. Например, если машины и оборудование находятся в эксплуатации с начала года, календарное время равно произведению календарного числа дней в году на число часов в сутки и составит в год 8760 часов.

Режимное время работы машин и оборудования зависит от режима работы, принятого для данного предприятия (прерывная или непрерывная рабочая неделя, число смен работы в сутки).

Плановое время равно режимному за вычетом числа часов, предусмотренных на проведение планово-предупредительного ремонта.

Показатель интенсивного использования машин и оборудования (К") характеризует их использование в единицу времени и определяется отношением фактической производительности машины в единицу времени (Пф) к технической или плановой (П_пл):

К_и = П_ф/П_пл

Использование машин и оборудования и по времени, и по мощности характеризуется показателем интегральной нагрузки (К_инт), определяемым произведением показателей экстенсивного и интенсивного использования машин и оборудования:

Кинт ⁼ Кэ*Ки

В качестве дополнительных показателей использования машин и оборудования применяется коэффициент сменности (Кем) — он определяется отношением общего количества машино-смен, отработанных во всех сменах машинами или оборудованием данного вида, к плановому фонду времени:

К_см = Т_ф / (з*Д_см*М) где Тф — фактическое число рабочего времени машины;

зчисло рабочих дней;

Д_см — продолжительность смены;

М — среднесписочное число машин.

Классификация основных производственных фондов автотранспортного предприятия:

Здания:

— административное;

— хозяйственное помещение;

— механические мастерские, боксы для автотранспорта;

— складские помещения;

Передаточные устройства:

— линия электропередач;

— телефонная сеть;

— радиосвязь;

— кабельные линии Силовые машины и оборудование:

— машины-генераторы, машины-двигатели и др.

Рабочие машины и оборудование:

— различные станки, вентиляторные установки;

— экскаваторы, тракторы, лебедки и др.;

— вычислительная техника.

Транспортные средства:

— грузовой транспорт, автомашины;

— автобусы для перевозки пассажиров;

— автокары, автопогрузчики.

Инструменты, приспособления, необходимые для работы с машинами, для обслуживания машин.

Производственный и хозяйственный инвентарь и принадлежности, необходимые для работы.

7.2 Производственная мощность предприятия и его подразделений

Производственная мощность — это максимально возможный выпуск продукции, предусмотренный на соответствующий период (декаду, месяц, квартал, год) в заданной номенклатуре и ассортименте с учетом оптимального использования наличного оборудования и производственных площадей, прогрессивной технологии, передовой организации производства и труда.

Экономическое обоснование производственной мощности — важнейший инструмент планирования промышленного производства. Иными словами, это потенциальная возможность валового выпуска промышленной продукции. При формировании производственной мощности учитывается влияние таких факторов, как номенклатура, ассортимент, качество продукции, парк основного технологического оборудования, средний возраст оборудования и эффективный годовой фонд времени его работы при установленном режиме, уровень сопряженности парка, размер производственных площадей и т. п.

От производственной мощности зависит степень удовлетворения рыночного спроса, который может изменяться по объему, номенклатуре и ассортименту, поэтому производственная мощность должна предусматривать гибкость всех технологических операций, т. е. возможность своевременно перестроить производственный процесс в зависимости от роста конкурентоспособности продукции, изменения объема, номенклатуры и ассортимента.

Производственная мощность рассчитывается по всему перечню номенклатуры и ассортимента выпускаемой продукций. В условиях многономенклатурного производства, когда выпускаемая продукция характеризуется сотнями наименований изделий, каждое из которых отличается не только назначением или конструктивными особенностями, но и технологией изготовления, осуществляются группировка всей номенклатуры производимой продукции и выбор изделия-представителя.

Производственная мощность рассчитывается по ведущим производственным цехам, участкам и оборудованию с учетом сложившейся кооперации и мероприятий по ликвидации «узких мест». /Д К ведущему подразделению относятся подразделения, в которых выполняются основные технологические операции по изготовлению плановой продукции.

Под «узким местом» понимается несоответствие мощности отдельных цехов, участков, групп оборудования минимальной мощности соответствующего подразделения, участка или группы оборудования. Возникновение узкого места является следствием несопряженности между цехами, участками или группами оборудования. Коэффициент сопряженности рассчитывается по формуле:

К_с = ПМ₁ / (ПМ₂*Р_у)

где К_с — коэффициент сопряженности; М₁ и М₂ — мощность ведущих цехов и участков, ед.; Р_у —удельный расход продукции первой операции (цеха, участка) для выработки продукции второй, шт., т, и т. п.

Устранение узкого места осуществляется по плану организационнотехнических мероприятий, который разрабатывается в двух направлениях, т. е. с учетом и без учета привлечения дополнительных капитальных вложений. Ко второму направлению относятся мероприятия по вводу неустановленного оборудования, увеличению сменности работы оборудования, привлечению дополнительной рабочей силы, расширению многостаночного обслуживания, сокращению внутрисменных простоев, перераспределению деталей на взаимозаменяемое оборудование с меньшим уровнем его использования Зайцев Н. Л. Экономика промышленного предприятия: Учебник; 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ИНФРА-М, 1998.

Расчет производственной мощности ведется также по всем производственным подразделениям промышленного предприятия начиная с низшего производственного звена к высшему, т. е. от станка к группе взаимозаменяемого оборудования, далее к участку, от участка к цеху основного производства, от цеха к предприятию в целом.

При определении производственной мощности не учитываются простои оборудования или недоиспользование производственных площадей, вызванное дефицитом рабочей силы и производственных запасов, отклонениями в организации производства и т. п. Производственная мощность — величина переменная. Она изменяется в течение отчетного периода и определяется, как правило, на начало и конец года.

Производственная мощность определяется в тех же единицах, в каких измеряется объем производства продукции. Широкая номенклатура приводится к одному или нескольким видам однородной продукции.

Производственная мощность зависит от ряда факторов. Важнейшие из них следующие:

— количество и производительность оборудования;

— качественный состав оборудования, уровень физического и морального износа;

— степень прогрессивности техники и технологии производства;

— качество сырья, материалов, своевременность их поставок;

— уровень специализации предприятия;

— уровень организации производства и труда;

— фонд времени работы оборудования.

Выбытие мощности происходит по следующим причинам:

— износ оборудования;

— уменьшение часов работы оборудования;

— изменение номенклатуры или увеличение трудоемкости продукции;

— окончание срока лизинга оборудования.

Для анализа производственной мощности используются показатели, которые характеризуют: изменение фондоотдачи как разницу между фондоотдачей проектной (ФО_пр) и рассчитанной исходя из среднегодовой мощности (ФО_пм). изменение выпуска продукции на единицу установленного парка основного технологического оборудования, т. е. отношение товарной (валовой) продукции к среднегодовому количеству установленного оборудования по плану и фактически; изменение уровня использования производственных мощностей как следствие улучшения использования производственных площадей на основе сопоставления плановой и фактической стоимости валовой (товарной) продукции, приходящейся на 1 м² производственной площади.

Для улучшения использования и дальнейшего наращивания производственных мощностей необходимо:

сократить внутрисменные и целосменные простои парка основного технологического оборудования;

повысить фондовооруженность путем внедрения новых, более прогрессивных оборудования и технологии;

модернизировать действующий парк основного технологического оборудования;

углубить специализацию и расширить кооперацию.

Выводы

В процессе производственной практики изучалась работа энергетической службы ОАО «Сумыхимпром». Были изучены схемы электроснабжения предприятия в целом и производственных цехов, проанализирована работа в области энергосбережения и защите электросетей от ненормальных режимов работы. В данной работе произведен подробный анализ энергетической проблемы компенсации реактивной мощности. В частности ее физический смысл, общий принцип компенсации и проблемы возникающие при через мерных ее перетоках. Также было проведено рассмотрение различных ИРМ, режим их работы, и способы автоматического управления. Проблема рассмотрена на примере промышленного предприятия ОАО «Сумыхимпром». Схема компенсации признана приемлемой. Но был сделан вывод о трудностях управления компенсацией в ручном режиме. В связи его не достаточной точностью, и нестабильностью. Что позволило предложить разработку автоматизированной системы компенсации реактивной энергии и сформулировать требования к ней. В следующих разделах произведен анализ релейной защиты предприятия, приведены принципиальные схемы включения, описаны конструкции и принцип работы используемых реле. На предприятии используются реле следующих типов: РТ-80, РТ-81, РТ-40, РН-54/160, РН 53/60Д, РП-23, РП-252, РУ-21, ЭВ-134, ЭВ-133, ЭТД 551 и др. Также приведены сведения о важности присутствия автоматического включения резерва в схемах электроснабжения различных электропотребителей. Приведено значение АВР, предъявляемые к нему требования, описан принцип действия при различных схемах включения.

Кроме того в процессе практики проанализированы опасные и вредные производственные факторы при эксплуатации трансформаторной подстанции. Изучены вопросы экономического характера согласно задания на практику.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Б. Ю. Липкин. Электроснабжение промышленных предприятий и установок — М.: Высшая школа 1990 г.

2. Правила устройства электроустановок. — М.:Энергоатомиздат, 1985 г.

3. ПА. Долин. Основы техники безопасности в электроустановках. М.: Энергоатомиздат 1984 г.

4. Бухгалтерский учет на производстве, А. М. Абашина, А. А. Маковский, М. Н. Симонова, И. К. Талье. — 2-е изд., перераб. -М.:Филинъ, 1998.-374с

5. В. Г. Гловацкий, И. В. Пономарев. Современные средства релейной защиты и автоматики электросетей. 3 электронная версия. -Компания ЭнергоМашВин, 2003 г.

6. Левченко М. Т., Хомяков М. Н. Автоматическое включение резерва. -М., Энергия, 1971 г.

7. Чернобровов Н. В., Семенов ВА. Релейная защита энергетических систем: Учебн. пособие для техникумов. — М., Энергоатомиздат, 1998 г.

8. Економіка підприємства.: Підручник. — В 2 т. Т. 1 /За ред. С. Ф. Покропивного. — К.: Вид-во «Хвиля-Прес», 1995.

9. Зайцев Н. Л. Экономика промышленного предприятия: Учебник; 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ИНФРА-М, 1998.

10. Петрович И. М. Атаманчук Р.П. Производственная мощность и экономика предприятия. — М., 1990.

11. Сергеев И. В. Экономика предприятия: Учебное пособие. — М.: Финансы и статистика, 1997.

12. Экономика предприятия / Под ред. В. Я. Хрипача. — Минск, 1997.

13. Экономика предприятия: Учебник для экономических вузов. Под ред. Руденко А. И. — Минск, 1995.

14. Экономика, организация и планирование промышленного производства / М. Н. Грушкин, А. П. Жевтяк, Ю.; Под ред. Ю. А. Санамова.-М, 1985

15. Экономика промышленности. М. Знание 1992

16. В. П. Грузинов. Экономика предприятия и предпринимательства.- М, 1994