РЕКОНСТРУКЦИЯ ПОДСТАНЦИИ 35/10 КВ «ПТИЦЫ» ТОБОЛЬСКОГО ТПО ФИЛИАЛА «ТЮМЕНСКИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ» АО «ТЮМЕНЬЭНЕРГО»

Проверка допустимости коммутаций по условиям оперативных блокировок выполняется с помощью свободно программируемой логики, реализуемой в контроллерах в составе АСУ ТП с использованием блокировочных элементов приводов с соблюдением следующих условий: элементы электромагнитной блокировки в приводах коммутационных аппаратов (блок-замки, реле блокировки) сохраняются; положение коммутационных аппаратов и измерения, участвующие в алгоритме блокировки, вводятся через модули ввода-вывода АСУ ТП. При каждом изменении состояния входных сигналов производится расчет по заданным в контроллере алгоритмам. По результатам вычислений контроллер выдает команды разрешения оперирования коммутационными аппаратами; не допускается применения в качестве датчиков положения коммутационных аппаратов реле повторителей блок-контактов, реле положения включено, реле положения отключено или их аналогов; входные сигналы должны иметь защиту от «дребезга» по времени и числу переключений за заданное время. Контроллеры АСУ ТП формируют для приводов отдельные команды. Команда «Разрешить операцию» - для подачи напряжения на блок-замок электромагнитной блокировки или на обмотку реле блокировки. Команда «Выполнить управление» - формируется контроллером, активизируется с АРМ дежурного или с интерфейса контроллера нижнего уровня и поступает в цепи управления привода. При этом логическая допустимость операции проверяется на уровне контроллера. Начатая операция по управлению коммутационным аппаратом должна быть завершена. Команды «Разрешить операцию» и «Выполнить управление» должны присутствовать на выходе контроллера до окончания операции управления. Предусматривается непрерывный контроль положения коммутационных аппаратов с функциями контроля длительности работы приводов и сигнализации при превышении необходимого по заводским данным на аппарат времени на операцию. Для ручного управления команда  «Разрешить операцию»  формируется из контроллера, с предварительной логической проверкой допустимости ее выполнения. Запрещается подача команд в привод управляемого коммутационного аппарата при неопределенном состоянии любого из коммутационных аппаратов, задействованных в схеме его блокировки. Не допускается одномоментная реализация команд управления на двух и более коммутационных аппаратах. Дискретные выходы контроллеров присоединения «Разрешить операцию» и «Выполнить управление» должны быть разнесены по разным выходным блокам, рядам зажимов. Для выдачи команд «Разрешить операцию» применяется самостоятельный микропроцессорный модуль вывода дискретных сигналов, взаимодействующий с контроллером по телемеханическому протоколу МЭК 60870-5-101. Для выдачи команд «Выполнить управление» используется модуль телеуправления. Телеуправление осуществляется через модули телеуправления. Модуль телеуправления предназначены для приема команд телеуправления, контроля достоверности принятой команды, управления исполнительными устройствами (контакторы и т.п.), контроля исправности промежуточных реле, контроля всех этапов выполнения команды ТУ. Это самостоятельный микропроцессорный модуль, взаимодействующий с контроллером по телемеханическому протоколу МЭК 60870-5-101. Оперативная блокировка выполнена в составе контроллера телемеханики по следующим причинам: объем контролируемого оборудования ПС относительно не велик, следовательно, выделение отдельного управляющего контроллера, модулей ввода и вывода сигналов– неоправданные расходы. дополнительный экономический эффект от организации ОБР в составе контроллера телемеханики в сравнении с вариантом исполнения на различных контроллерах – сокращение расходов на кабельно-проводниковую продукцию. Механическая блокировка непосредственного действия в заводском исполнении для блокирования разъединителей с заземляющими ножами остаются в работе. На уровне КП ТМ в АСУ ТП происходит интеграция следующих систем: система релейной защиты и противоаварийной автоматики; система автоматизированного коммерческого учета; система контроля качества электроэнергии. Система организуется с использованием анализаторов качества электроэнергии класса А согласно [17].Для сбора данных с анализаторов используется интерфейсный выход RS-485. 5.7 Уровень ОИКТретий уровень АСУ ТП ПС-35/10 кВ «Птицы» – оперативный информационно комплекс состоит из коммуникационного сервера АСУ ТП, АРМа АСУ ТП и аппаратуры приема- передачи. В качестве коммуникационного сервера АСУ ТП используется промышленный компьютер. Сервер поддерживает сбор осциллограмм с терминалов РЗА. Сервер включает хранилище осциллограмм РЗА и предоставляет к нему коллективный доступ ОИК по протоколу FTP. Коммуникационный сервер включает следующие компоненты: аппаратные средства – промышленный контроллер или сервер; системное ПО – операционная система Windows; коммуникационное ПО, которое позволяет решать следующие задачи:сбор и передача данных телесигнализации и телеизмерений; трансляция команд телеуправления и результатов их выполнения; обмен данными между центрами управления (ЦУП). Коммуникационный сервер обеспечивает информационную безопасность за счет создания и редактирования учетных записей пользователей с заданием паролей доступа. АРМ АСУ ТП организуется подключением к коммуникационному серверу LCD- монитора и клавиатуры. Другой вариант организации АРМ - ноутбук с установленным необходимым ПО, подключаемый к ЛВС АСУ ТП. Информационное взаимодействие АСУ ТП осуществляется по Ethernet основной канал передачи данных. В качестве резервных каналов связи используются сотовые сети стандарта GSM и технология передачи GPRS. Информация от АСУ ТП ПС-35/10 кВ «Птицы» передается в двух направлениях: ДП ОДС Тобольского ТПО филиала ОАО «Тюменьэнерго» - «Тюменские распределительные сети»; ЦДП филиала ОАО «СО ЕЭС» Тюменского РДУ. С ДП ОДС Тобольского ТПО информация ретранслируется на ДП ЦДС ОАО «Тюменьэнерго».Вывод: Осуществлен выбор оборудования для АСУ ТП и учета электроэнергии, все оборудование соответствует современным требованиям.6БЕЗОПАСТНОСТЬЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИРеконструируемая ПС-35/10 кВ «Птицы» по принципу работы в нормальном режиме эксплуатации является слабо загрязняющим природную среду объектом. В экологическом плане ее можно отнести к «мягко» влияющим производствам. Основное воздействие на окружающую среду и ее отдельные компоненты будет оказано на стадии проведения строительно-монтажных работ, связанных со строительством реконструкцией подстанции.Площадка ПС-35/10 кВ «Птицы» расположена в черте села Птицкое, поэтому факторы воздействия на окружающую среду, здоровье и жизнедеятельность человека при реконструкции подстанции относятся к общераспространенным воздействиям, характерным для проведения строительства различных объектов в черте населенных пунктов. Воздействие при строительстве носит временный характер и соответствует общей продолжительности работ.Во время строительства воздействие проектируемого объекта на окружающую среду определяется по следующим направлениям:− загрязнение атмосферного воздуха при использовании строительной техники;− загрязнение грунтовых вод;− акустический шум;− нарушение естественного состояния грунта и рельефа;− нарушение почвенно-растительного покрова;− образование бытовых и строительных отходов.При производстве работ по строительству (реконструкции) подстанции непредставляется возможным полностью исключить неблагоприятные воздействия наприродную среду.Факторами воздействия на окружающую среду, здоровье и жизнедеятельность человека при эксплуатации ПС «Птицы» являются:− электрическое и магнитное поле; − ограничение землепользования при установлении охранных и защитных зон;− акустический шум;− ограничение площадей произрастания растительности;− ограничение ареалов обитания птиц.6.1 Охрана труда и техника безопасностиБезопасные условия труда электротехнического персонала, эксплуатирующего электроустановки, отсутствие губительного воздействия на окружающую среду обусловлены выполнением научно-обоснованных правил и норм как при проектировании и монтаже, так и при эксплуатации.Электрооборудование, токоведущие части, несущие конструкции, изоляторы, крепления, ограждения, изоляционные расстояния и расстояния между элементами подстанции выбираем и устанавливаем таким образом, чтобы:вызываемые нормальными условиями работы электроустановки усилия, нагрев, электрическая дуга или другие сопутствующие ее работе явления (искрения, выброс газов и т. п.) не могли привести к повреждению оборудования и возникновению короткого замыкания или замыканию на землю, а также причинить вред обслуживающему персоналу;при нарушении нормальных условий работы электроустановки, обусловленных действием токов короткого замыкания, обеспечивается необходимая ликвидация повреждений;для безопасного осмотра, ремонта и замены без нарушения нормальной работы соседних цепей, и относящихся к ней аппаратов, токоведущих частей и конструкций, производится при снятом напряжении;обеспечена возможность удобного и безопасного транспортирования оборудования по территории подстанции [11].Обслуживание оборудования реконструируемой подстанции осуществляется в соответствии с ПУЭ, которые предусматривают соответствующие меры по электробезопасности обслуживающего персонала. Персонал, обслуживающий подстанцию должен располагать схемами и указаниями по допустимым режимам работы электрооборудования в нормальных и аварийных условиях [4]. Согласно ПУЭ проводятся периодические осмотры электрооборудования распределительных устройств. При этом обращают внимание на общее состояние территории подстанции, помещений, исправность дверей и окон, отсутствие течи в кровле, исправность основного и аварийного освещения, заземляющих устройств, наличие электрозащитных средств.Перед допуском к ремонту напряжение снимается путем отключения выключателей и разъединителей. Приводы отключенных аппаратов запираются на замки, а на рукоятки (ключи) вывешиваются плакаты «Не включать – работают люди» [4]. На реконструируемую подстанцию устанавливают стационарные заземляющие ножи, которые должны быть окрашены в черный цвет. Рукоятки приводов заземляющих ножей должны быть окрашены в красный цвет, а рукоятки других приводов - в цвета оборудования. В местах, где стационарные заземляющие ножи не могут быть применены, на токоведущих и заземляющих шинах должны быть подготовлены контактные поверхности для присоединения переносных заземляющих проводников [4].Территория ОРУ по проекту огораживается внешним забором, чтобы предотвратить попадание на территорию случайных посторонних лиц во избежание несчастных случаев. Доступ на территорию ОРУ разрешается только обслуживающему персоналу.Проектом предусмотрена установка ограждения территории ПС «Птицы» из сборных железобетонных панелей по серии 3.017-3 шириной 3,0 и 4,0 м. Высота основного ограждения - 2,0 м.Дополнительно к основному ограждению предусмотрено устройство по периметру козырькового ограждения из колючей проволоки типа СББ «Егоза» и защиты от подкопа высотой не менее 0,5 м.Установка панелей ограждения территории предусмотрена в сборные железобетонные фундаменты стаканного типа по серии 3.017.3 вып.1.Под проектируемый силовой трансформатор типа ТМ-1000/35 У1 запроектирован плитный фундамент из сборных железобетонных плит по серии 13362-тм без кареток (катков) на щебеночном основании.Для установки трансформатора предусмотрен металлический ростверк из сборных металлических конструкций по серии [7]. В целях защиты от огня при аварии трансформатора элементы металлического ростверка оштукатурить по сетке цементно-песчаным раствором толщиной не менее 40 мм.Под силовым трансформатором предусмотрено маслоприемное устройство размером с отводом масла, рассчитанное на прием 100% масла (выполнен в соответствии с ПУЭ[3] гл. 4.2). Ограждение маслоприёмника выполнено монолитным железобетонным.Принятые решения обеспечивают:нормальную эксплуатацию электротехнического оборудования;взрыво и пожаробезопасность; эвакуацию людей в случае пожара;охрану труда работающих: нормальную освещённость рабочих мест, защиту от шума, вибраций и т.п. При обнаружении сильного неравномерного потрескивания внутри трансформатора, ненормально высокой температуры масла, наличие выброса из расширителя или разрыва диафрагмы на выхлопной трубе, недопустимого снижения уровня масла, трансформатор должен немедленно выводится из работы путем отключения. До начала ремонтных работ на силовом оборудовании после его отключения и проверки отсутствия напряжения на всех выводах обмоток, на них накладываются переносные заземления, чем гарантируется невозможность появления напряжения на участке ремонтируемого трансформатора. Высоко расположенные части работающих трансформаторов должны осматриваться со стационарных лестниц с соблюдением требований ПТБ. Стационарные средства пожаротушения, маслоотводы, маслоприемники должны быть в исправном состоянии. На подстанции для тушения пожара проектом предусмотрен водопровод с питанием от существующей внешней сети [4].На реконструируемой подстанции РУ-10 кВ выполнено в виде ячеек КРУ, которые выполнены с соблюдением максимальной безопасности для обслуживающего персонала. На время ремонтных работ тележка с выключателем выкатывается наружу, при этом отключаются втычные контакты разъединителя, в результате чего снимается напряжение с ремонтируемого выключателя и создается видимый разрыв цепи. При выкатывании тележки с выключателем специальные шторки автоматически преграждают доступ к токоведущим частям. Выкатывание тележки выключателя и обратная ее установка разрешается только лицу оперативного персонала с квалификационной группой 4.6.2 Расчет контура заземления подстанцииТак как к заземляющему устройству будет присоединяться оборудование до и выше 1 кВ, то в соответствии с ПУЭ допустимое сопротивление заземляющего устройства принимается не более 4 Ом с учетом сопротивления естественных и искусственных заземлителей [4]. Местность расположения относится ко II климатической зоне. Эквивалентное удельное сопротивление грунта составляет Ом·м.В качестве вертикальных заземлителей будем использовать круглые оцинкованные стержни диаметром 16 мм, длиной  5 м. верхние концы стержней заглублены на глубину 0,7 м от поверхности земли. К ним привариваются горизонтальные электроды – полосовая сталь сечением 5х40 мм2.Рисунок 6.1 – Размеры траншеи и расположение электродов относительно ее днаОпределяем удельное сопротивление грунта в слое сезонных изменений, когда сопротивление заземляющего устройства принимает наибольшее значение [9]:, (6.1)где ρ – удельное сопротивление грунта;– коэффициент сезонности; =2,7 для II климатической зоны.Ом·м.Необходимо рассчитать эквивалентное удельное сопротивление грунта в месте установки вертикального электрода:, (6.2)где – длины частей электрода, находящиеся в слое сезонных изменений;м; м. – удельное сопротивление слоев.Ом·м.Расчетное сопротивление растекания тока одного вертикального электрода:, (6.3)где - высота вертикального электрода, м;d – диаметр электрода, d = 16 мм;t- глубина заложенности (до середины электрода), t= 2,5 + 0,7 = 3,2 м. Ом.Ориентировочное число вертикальных заземлителей:, (6.4)где – расчетное сопротивление растекания одного вертикального электрода, Ом; – предельно допустимое сопротивление, Ом;– предварительное значение коэффициента использования вертикальных электродов; = 0,6 ÷ 0,8. .Принимаем окончательное число вертикальных электродов из условия их размещения (n = 16).Сопротивление растекания горизонтального заземлителя, заложенного на глубине 0,7 м от уровня земли:, (6.5)где –104 м – длина горизонтального электрода;d = 0,5·в =0,5·40 = 20 мм (0,02 м); = 0,7 м.Ом.Сопротивление растеканию тока принятого группового заземлителя:, (6.6)При размещении 16 вертикальных электродов, группового заземлителя по прямоугольному контуру, при отношении расстояния между электродами к их длине примерно равном l, коэффициенты использования вертикальных и горизонтального электродов, будут: . Ом. В соответствии с ПУЭ[3] допустимое сопротивление заземляющего устройства принимается не более 4 Ом так как к проектируемому заземляющему устройству будет присоединяться оборудование до 1000 В [19].Таким образом, заземляющее устройство состоит из горизонтальных и вертикальных заземлителей. Горизонтальный заземлитель прокладывается на расстоянии 0,8 – 1 м от фундаментов или оснований оборудования.Размещение вертикальных и горизонтальных заземлителей указано в приложении В.6.3 Расчет молниезащиты подстанцииМолниезащита – комплекс защитных устройств, предназначенный для обеспечения безопасности людей, сохранности сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загораний и разрушений, возникающих при воздействии молнии и других проявлений атмосферного электричества [2].На подстанциях 6-500 кВ трансформаторы, ОРУ, ЗРУ маслохозяйство и другие взрывоопасные и пожароопасные сооружения должны быть защищены от прямых ударов молнии. В зданиях и сооружениях, имеющих металлическую кровлю, достаточно заземлить металлические части. ОРУ защищают стержневыми молниеотводами [5]. Для подстанции 35/10 кВ «Птицы» принимается допустимый уровень надежности защиты от прямого удара молнии равным 0,9.Для защиты на подстанции существую два молниеотвода одинаковой высоты. Высота молниеотводов М1 и М2 – 19,9 м. Молниеотводы реконструкции подвергаться не будут.Рассчитаем зоны защиты для пары молниеотводов М1 и М2. Расстояние между ними составляет 17 м. Определим габаритные размеры внутренней области зоны защиты двойного стержневого молниеотвода [14].Высота конуса:, (6.7) м.Радиус конуса:, (6.8) м.Параметры зоны защиты двойного стержневого молниеотвода находятся по формулам [10]:, (6.9)м., (6.10) м.Расстояние между молниеотводами L = 17 м. Для расстояний граница зоны не имеет провеса , м. Толщину зоны в горизонтальном сечении рассчитаем на высоте м: , (6.11) м.Предусматривается растекание тока молнии по магистралям заземления в нескольких направлениях, за счет соединения молниезащиты с контуром заземления подстанции, а также установка 2 вертикальных электродов длиной 5 м для каждого молниеотвода [14].Вывод: Расчеты показали, что заземление и молниеотводы на подстанции полностью удовлетворяют требованиям ПУЭ [3] по молниезащите и заземлению.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ бакалаврской работе рассмотрена реконструкция подстанция 35/10 кВ «Птицы», с установкой силового трансформатора ТМН-1000/35. Произведены расчеты токов короткого замыкания для сторон ВН и НН, включая величину периодической составляющей тока короткого замыкания, величину ударного тока, величину среднеквадратичного значения нагрева при прохождении тока КЗ.По данным токов короткого замыкания было выбрано основное коммутационное оборудование (высоковольтные выключатели, разъединители, измерительные трансформаторы тока и напряжения).Для вновь устанавливаемых силовых трансформаторов, а так же собственных нужд подстанции «Птицы», был определен состав потребителей собственных нужд. По данным нагрузок был произведен выбор и проверка трансоформатора собственных нужд.Выполнен выбор релейной защиты и автоматики ПС «Птицы» с применением микропроцессорных устройств РЗиА.СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВГОСТ 30804.4.30-2013 (IEC 61000-4-30:2008) Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии2. РД 153-34.3-35.125-99. Руководство по защите электрических сетей 6 – 1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений [Текст]. 2-ое издание – СПб.: ПЭИПК, 1999 – 353с.3. ПУЭ «Правила устройства электроустановок. Издание 7» Утвержден приказом Минэнерго России от 08.07.2002 №204.4. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок [Текст]. − М.: НЦ ЭНАС, 2003. − 192 с.5. СО 153-34.21.122-2003. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. 31с.6. ГОСТ Р 52735-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2007. - 40 с.7.ГОСТ Р 12.1.019-2009ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты [Текст]; дата введ. 30.11.2010.8. Беляева Е. Н. Как рассчитать ток короткого замыкания [Текст]. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 136 с., ил. - (Б-ка электромонтера; Вып. 544).9.Бузинов О.А. Методические указания по устройству и расчету защитных заземлений электроустановок [Текст]. / О.А. Бузинов Н.А. ПоповаТюмень: ТюмГНГУ, 2006 – 26с. Есть более свежее источник!10. Бузинов О.А. Методические указания по устройству и расчету молниезащиты [Текст]. / О.А. Бузинов, Н.А. Попова. Тюмень: ТюмГНГУ, 2007 – 29с.Тоже самое есть найти по свежее.Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках [Текст]: Учеб. пособие для вузов/ П.А. Долин – М.: Энергоатомиздат, 1983 – 336с.Ершов Ю. А., Релейная защита и автоматика электрических систем. Расчет релейной защиты объектов электроэнергетической системы [Текст]: учеб. пособие / Ю. А. Ершов, О.П. Халезина. − Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. − 126 сИдельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989.Карякин Р.Н. Справочник по молниезащите [Текст]. / Р.Н. Карякин. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2005 – 850с.Карякин Р.Н. Заземляющее устройство электроустановок [Текст]: Справочник / Р.Н. Карякин. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2000 – 376 с.ООО «АрхСтройПроект» холдинг «РосЭнерго», «Реконструкция ПС Тобольского ТПО с заменой оборудования 10, 35кВ, АСДУ, РЗА, ограждение для филиала ОАО «Тюменьэнерго» - «Тюменские распределительные сети»». «Реконструкция ПС Птицы (АСДУ, РЗА, ограждение) Тобольского ТПО». Основные технические решения. П-110/35-16/52-125/3-ОТР., 2014. П-110/35-16/52-125/3-ОТРРожкова Л. Д., «Электрооборудование электрических станций и подстанций», М.: Академия 2013г, 448 с.Сибикин Ю.Д.,«Электроснабжения промышленных и гражданских зданий», М.: Академия2006г, 368 с.Солдаткина Л.А. «Электрические системы и сети». Четвертое издание. Москва: Энергия, 1989г.Ульянов С.А.,«Электромагнитные переходные процессы», Москва, 2012 г., 519 с.Файбисович Д. Л. «Справочник по проектированию электрических сетей», М.: НЦ ЭНАС, 2012г, 376 с.Чернобровов Н.В., Семенов В.А«Релейная защита энергетических систем: Учебное пособие для техникумов», М.: Энергоатомиздат, 1998 – 800 с.ПРИЛОЖЕНИЕ АСхема электрических соединений до реконструкции подстанции 35/10кВ «Птицы»ПРИЛОЖЕНИЕ БСхема электрических соединений после реконструкции подстанции 35/10кВ «Птицы»ПРИЛОЖЕНИЕ ВСхема заземления подстанции 35/10кВ «Птицы»ПРИЛОЖЕНИЕ ГСхема молниезащиты подстанции 35/10кВ «Птицы»