ПИСЬМЕННАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА на тему : Совершенствование электрической эксплуатации, обслуживания и ремонта релейной защиты на действующих объектах электроснабжения АО «ВМЗ»

ПИСЬМЕННАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

на тему : Совершенствование электрической эксплуатации, обслуживания и ремонта релейной защиты на действующих объектах электроснабжения АО «ВМЗ»

Разработчик Кротюк Марина Павловна

г. Выкса

 2017г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Краткая характеристика электроприемников цеха по режиму работы и категории бесперебойности электроснабжения

1.1     По режиму нагрузки

          1.2 По степени бесперебойности питания

1.3 Характеристика помещения по ПУЭ

2 Выбор напряжения цеховой сети и системы питания силовой нагрузки и освещения

3  Краткая характеристика релейной защиты  на объектах электроснабжения

3.1 Выбор релейной защиты

3.2 Условия выбора автоматических выключателей

3.3 Условия выбора теплового реле

4 Защита от перегрузок и короткого замыкания в разных сетях

4.1 Защита трансформатора от перегрузок

4.2Назначение и виды релейной защиты в распределительных устройствах

5 Меры безопасности при обслуживании и ремонте релейной защиты

6 Экономическая часть

Заключение

Список используемой литературы

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Электрооборудование предприятия сегодня нельзя рассматривать отдельно от конструктивных особенностей того или иного цеха, поэтому специалисты в области электроснабжения  промышленных предприятий должны быть хорошо знакомы как с электрической частью, так и с основами технологических процессов, а значит и применяемым в них оборудованием. Поэтому в современной технологии и оборудовании промышленных предприятий велика роль  защиты электрооборудования, т.е. совокупности электрических автоматических устройств, посредством которых производится защита от перегрузок, короткого замыкания и магнитных силовых полей  как оборудования , так и людей, обслуживающих их.

Электрооборудование промышленных предприятий и установок проектируется, монтируется и эксплуатируется в соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и другими руководящими документами. А потребители электроэнергии и зачастую существующие подстанции не обладают достаточной  надежностью  электроснабжения. А вновь установленные  потребители при модернизации производства могут   в некоторых местах  не получить защиту согласно своей мощности. Все эти факторы требуют установки  современной релейной защиты источников энергообеспечения или же реконструкции уже существующих, но устаревших  защит  цеховых подстанций.

Особенно эта проблема ярко выражена на промышленных предприятиях металлургической отрасли, т.к. это одна из самых перспективных отраслей в области электроэнергетики производства. Данная проблема сегодня носит достаточно актуальный характер и не вызывает сомнений у экспертов-энергетиков.

Поэтому, дипломная работа будет направлена на проектирование  релейной защиты  электроснабжения ТЭСЦ-4 ОАО «Выксунский металлургический завод».

1 Краткая характеристика электроприемников цеха по режиму работы и категории бесперебойности электроснабжения

В данной дипломной работе рассчитывается электроснабжение электрооборудования ТЭСЦ-4 металлургического предприятия.

1.1 По режиму нагрузки

ТЭСЦ-№4 расположен в производственном отдельно стоящем одноэтажном здании. Перекрытия выполнены из железа. Несущими конструкциями являются железобетонные колонны. Высота цеха 8 метров. Шаг колонн 6 метров. Источник питания ГПП. Расстояние от ГПП 190 метров. Полы в цехе бетонные.

В ТЭСЦ-4 размещены станки, автоматические линии, насосы, вентиляторы, индукционные печи, электрическая печь сопротивления, машины дуговой сварки, мостовые краны, транспортер и пресс. Перечень электрооборудования, размещенного в ТЭСЦ-4 ОАО «ВМЗ», и исходные данные по нагрузкам приведены ниже в (табл. 1, 2).

Перечень электрооборудования ТЭСЦ-4Таблица 1

№ п/п	Наименование электроприемника (ЭП)	Исходные данные
1	Станок токарный	14
2	Станок фрезерный	13
3	Автоматическая линия	44
4	Вентилятор	10
5	Насос	10
6	Автоматическая линия	51
7	Выпрямительный агрегат	200
8	Машина контактной сварки	-
9	Машина дуговой сварки	85 кВА
10	Индукционная печь	50
11	Эл. печь сопротивления	140
12	Мостовой кран	20

Исходные данные по нагрузкам электроприемников                  Таблица 2

№ п/п	Параметр		Исходные данные
1	Отрасль промышленности*		2
2	Источник питания ИП		ГПП
3	Число смен работы		1
4	Расстояние от ГПП, м		190
5	Напряжение ИП, кВ		10
6	Токи к.з. на шинах ИП, кА		17
7	Ток замык. на землю, А		9
8	Уд.сопр. грунта, 104 Ом*м		100
9	tрел. защ, сек		0,52
10	COS φэконом.		0,91
11	ΔU1, % (часы максимума)		4
12	ΔU2, % (часы минимума)		6
13	Дополнительная нагрузка	Рр, кВт	310
		COS φ	0,79
14	Рмин/Рмакс, о.е.		0,38
15	Шаг колонн, м		6
16	Высота цеха, м		8
17	Ввод питания к колонне		Б1

В ТЭСЦ-4 имеются потребители с продолжительным и повторно-кратковременным (ПКР) режимами работы.

ПКР – этот режим характеризуется увеличением температуры за время включения и снижением температуры за время пауз. Однако нагрев за время цикла работы электроприемника не достигает установившейся температуры, а за время пауз не достигает температуры окружающей среды.

Примером этой группы электроприемников являются электродвигатели кранов. Продолжительный режим характеризуется тем, что температура электродвигателя, трансформатора или другого механизма увеличивается по времени  и достигает установившегося значения через достаточно  большое время.. В этом режиме электрическая машина или аппарат может работать продолжительное время без превышения температуры отдельных частей машины или аппарата выше допустимой (электродвигатели вентиляторов).

В продолжительном режиме работают электроприводы, вентиляторы и насосы. Питание двигателей производится током промышленной частоты. Характер нагрузки, как правило, ровный, особенно для мощных установок. Потребители этой группы создают нагрузку, равномерную и симметричную по трем фазам.

Толчки нагрузки имеют место только при пуске. Коэффициент мощности достаточно стабилен и обычно имеет значение 0,8-0,85. Напряжение питания 380 В трехфазное переменное.

Подъемно-транспортные устройства работают в повторно-кратковременном режиме. Для этих устройств характерны частые толчки нагрузки. В связи с резкими изменениями нагрузки коэффициент мощности изменяется в значительных пределах (0,3-0,8). По бесперебойности питания эти устройства должны быть отнесены ко 2-й категории. В большинстве случаев нагрузку от подъемно-транспортных устройств на стороне переменного тока следует считать симметричной по трем фазам.

Для электропривода станков применяются все виды двигателей. Напряжение сети 380/220 В с частотой 50 Гц. По надежности электроснабжения приемники этой группы относятся, как правило, ко 2-й категории.

Печи сопротивления бывают прямого и косвенного нагрева. Печи косвенного нагрева являются установками до 1000В и питаются в большинстве случаев от сетей 380 В промышленной частоты 50 Гц. Коэффициент мощности в большинстве случаев равен 1.

Питание печей прямого действия осуществляется током промышленной частоты 50 Гц от сетей 380/220 В или через понижающие трансформаторы от сетей более высокого напряжения. Коэффициент мощности лежит в интервале 0.7-0.9. Большинство печей сопротивления в отношении бесперебойности электроснабжения относятся к приемникам электроэнергии 2-й категории.

Питание печей индукционного нагрева осуществляется током промышленной частоты напряжением 380 В. Печи выпускаются мощностью до 4500 кВА, коэффициент мощности их низкий (0,05-0,25). Все плавильные печи относятся к приемникам электроэнергии 2-й категории.

В ТЭСЦ-4 имеется высоковольтное оборудование: трансформаторы имеют продолжительный режим работы с перерывами в работе. Напряжение питания 10кВ трехфазное переменное. Электрооборудование в цехе размещается согласно технологической последовательности прохождения процесса. Для транспортировки деталей в цехе установлен мостовой кран с повторно-кратковременным режимом работы. Работа в цехе предусмотрена в одну смену.

1.2 По степени бесперебойности питания

ТЭСЦ-4 можно отнести к потребителям II категории, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих и различных механизмов (ЭП всех основных цехов промышленных предприятий).

Питание ЭП II категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых источников питания. Допускается питание ЭП II категории по одной воздушной линии, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более суток. Кабельные вставки должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наиболее длительному току ВЛ. Допускается питание по одной КЛ, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединённых к одному общему аппарату. Допускается ручное переключение с одного источника на другой (без АВР). ПУЭ допускает один источник питания, если время перерыва в случае его выхода из строя не превышает 24 часа.

1.3 Характеристика помещения по ПУЭ

Определение взрывоопасности и пожароопасности необходимо для правильного и обоснованного выбора типа и места размещения электрооборудования (машин, аппаратов, устройств) и электрических сетей (электропроводок, токопроводов, кабельных и воздушных линий). В данном цехе в процессе производства не выделяются ни горючие газы или пары, ни ЛВЖ или другие пожаровзрывоопасные смеси. Среда данного цеха не является пожаровзрывоопасной.

2 Выбор напряжения цеховой сети и системы питания силовой нагрузки и освещения

Для сетей до 1000 В наиболее распространенное напряжение U = 220/380 В (система с глухозаземленнойнейтралью). Для металлургической отрасли это напряжение не подходило, и ввели напряжение U = 380/660 В. Преимущества напряжения 660 В перед напряжением 380 В:

1.   Так как уменьшается ток в сети в  раз, то можно увеличить мощность ЭД, которые выпускаются на данное напряжение;

2.   Повышение пропускной способности в  раз и уменьшение потерь энергии в сети в 3 раза;

3.   Снижение тока короткого замыкания,ослабление требований к аппарату;

4.   Так как  снижаются потери, то можно увеличить радиус действия цеховых трансформаторов, что позволяет увеличить мощность трансформаторов и уменьшить их число. Уменьшение числа трансформаторов дополнительно дает экономию на ячейки КРУ и РУ.

В то же время следует отметить, что на напряжение 660В не переводятся:

1.   Осветительные установки, выполненные люминесцентными светильниками и лампами накаливания;

2.   Установки КИП и средства автоматизации, исполнительные механизмы, выпрямительные устройства.

Необходимо учесть и состав электроприемников ТЭСЦ-4. Разброс мощности электроприемников в ТЭСЦ-4 составляет от 7 кВт до 80 кВт. Принимая во внимание все преимущества и недостатки на напряжение 660В и 380В, окончательно останавливаемся на напряжении низковольтной сети 380В. На основании исходных данных, питание ТЭСЦ-4 осуществляется от ГПП на расстоянии 190 метров.

Для установленных потребителей электроэнергии ТЭСЦ-4 основным напряжением питания является напряжение 380В. Питание освещения осуществляется напряжением 220В.

Таким образом, в качестве основного напряжения в ТЭСЦ-4 выбирается напряжение 380/220 В. Осветительная и силовая нагрузки будут питаться от общих цеховых трансформаторов 10/0,4кВ.

Теперь рассмотрим проблему осуществления внутреннего электроснабжения ТЭСЦ-4, а именно: расположение трансформаторной подстанции ТП-10/0,4 кВ; тип питающей сети 0,4 кВ и ее исполнение. Во-первых, следует заранее оценить внутреннюю среду ТЭСЦ-4 (ее агрессивное воздействие на электрооборудование и сети) и тип производства, осуществляющегося в данном цеху (взрыво- и пожароопасность). Среда в ТЭСЦ-4 является нормальной. Оговорив этот аспект, можно теперь выбрать тип питающей сети 0,4 кВ.

Данное производство относится ко второй категории бесперебойности питания. Питание силовой нагрузки в ТЭСЦ-4 должно осуществляться по радиальной схеме. Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания (распределительный щит трансформаторной подстанции ТП) отходят линии, питающие мощные электроприёмники или групповые распределительные пункты (в данном случае), от которых в свою очередь отходят самостоятельные линии, питающие электроприёмники малой мощности.

Распределение энергии в таких сетях производится радиальными линиями от распределительных пунктов, вынесенных в отдельные помещения (электропомещение). Принимаем ввод питания по колонне на плане ТЭСЦ-4, расстояние от которой до ГПП является кратчайшим – Б1. Схема питания ТЭСЦ-4 приведена ниже на рисунке  2.

Рисунок 1 Схема питания электроприёмников ТЭСЦ-4

3  Краткая характеристика релейной защиты  на объектах электроснабжения

     Релейная защита — комплекс автоматических устройств, предназначенных для быстрого (при повреждениях) выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов этой электроэнергетической системы в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы всей системы. Действия средств релейной защиты организованы по принципу непрерывной оценки технического состояния отдельных контролируемых элементов электроэнергетических систем.

       Релейная защита (РЗ) осуществляет непрерывный контроль состояния всех элементов электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить повреждённый участок и отключить его от ЭЭС, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания).

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная работа энергосистем.

     Пусковые органы непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого участка цепи и реагируют на возникновение коротких замыканий и нарушения нормального режима работы. Выполняются обычно с помощью реле тока, напряжения, мощности и др.

     Измерительные органы определяют место и характер повреждения и принимают решения о необходимости действия защиты. Измерительные органы также выполняются с помощью реле тока, напряжения, мощности и др. Функции пускового и измерительного органа могут быть объединены в одном органе.

    Логическая часть — это схема, которая запускается пусковыми органами и, анализируя действия измерительных органов, производит предусмотренные действия (отключение выключателей, запуск других устройств, подача сигналов и пр.). Логическая часть состоит, в основном, из элементов времени (таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных реле, дискретных входов и аналоговых выходов микропроцессорных устройств защиты.

В электроэнергетических системах при эксплуатации электрооборудования электрических станций, подстанций, электрических сетей и электро- приемников потребителей за счет внешних условий, таких как ветер, дождь, обледенение и т.п., а также внутренних факторов, как старение и разрушение изоляции, неправильные действия оперативного персонала, могут возникнуть режимы, несовместимые с нормальным функционированием электрооборудования.

Самым распространенным видом защиты на напряжении 6-10кВ является токовая защита. По принципу действия данная защита реагирует на превышения током заданной величины уставки. Одним из самых распространённых исполнений токовой защиты является – максимально-токовая защита (МТЗ). МТЗ является самым популярным видом защиты, так как используется практически повсеместно. 

·         Реле́ (фр. relais) — электрическое или электронное устройство (ключ), предназначенное для замыкания или размыкания электрической цепи при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных воздействий.

·         Обычно под этим термином подразумевается электромагнитное реле — электромеханическое устройство, замыкающее и/или размыкающее механические электрические контакты при подаче в обмотку реле электрического тока, порождающего магнитное поле, которое вызывает перемещения ферромагнитного якоря реле, связанного механически с контактами, и последующее перемещение контактов коммутирует внешнюю электрическую цепь.

Работа широко распространенного электромагнитного реле основана на электромеханическом действии тока. При увеличении тока до определенной величины сила воздействия на якорь становится достаточной для преодоления силы противодействующей пружины и якорь изменяет свое положение, переключая контакты.
       С уменьшением тока до величины, при которой электромагнитная сила становится меньше силы противодействующей пружины, якорь возвращается в исходное положение.

     Ток срабатывания реле больше тока отпускания. В рассмотренном электромагнитном реле после притяжения якоря воздушный зазор становится минимальным, для удержания якоря требуется малый ток и для отпускания реле ток в обмотке необходимо уменьшить по сравнению с током срабатывания. Реле состоит из воспринимающего органа, предназначенного для восприятия входного параметра, и исполнительного органа, который формирует выходные параметры. Для электромагнитного реле такими элементами являются катушка электромагнита и контакты.
       Воздействие на воспринимающий орган приводит к изменению состояния исполнительного органа через определенное время. Время срабатывания и отпускания реле можно изменить как конструктивными, так и схемными мерами. Для замедления срабатывания и отпускания реле на его сердечнике помещают массивную медную гильзу (кольцо), которую располагают для замедления на притяжение впереди катушки (со стороны якоря), а для замедления на отпускание - сзади катушки. Индуктируемый в гильзе ток задерживает нарастание или спадание магнитного потока, в результате этого замедляется перемещение якоря.

    Реле подразделяются на контактные и бесконтактные. Контакты реле - наиболее ненадежные их части. Бесконтактные реле имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с контактными, а именно большая точность, чувствительность, быстродействие, надежность и долговечность.

К бесконтактным реле относятся электронные переключающие устройства, называемыеспусковымиилитриггерами. Контактные реле преобразуют входную величину в механическое действие, результатом которого является замыкание или размыкание выходной цепи. К контактной группе реле относятся электромеханические реле с электронными усилителями.

3.1 Выбор релейной защиты

     В зависимости от типа потребителей,  мощности установок , особенностей эксплуатации выбирают релейные устройства. Для освещения и цепей сигнализации, автоматики большим спросом пользуются программируемые реле.

      Наиболее важным фактором выбора программируемого контроллера  для реле выступает область его применения.

     Специализированный контроллер со встроенными функциями  обычно отличается малой мощностью. Программа в них уже имеется и можно изменить только их параметры. Применяются они на небольшой механической установке.

1            Контроллер для реализации логических зависимостей применяются в   машиностроении и станкостроении. Их ещё называют интеллектуальными  реле. Они обладают большой библиотекой готовых логических функций. Их можно использовать в качестве блокировки типовых исполнительных механизмов.

2          Контроллер противоаварийной защиты отличаются высокой готовностью и надежностью, которая достигается путем различных способов диагностики и резервирования.

3          Контроллеры телемеханических систем автоматизации являются универсальными  и так далее.

Выбор так же зависит по конструктивному исполнению, архитектуре, совместимостью , а так же по соответствию поставленным  задачам.

Например программируемое реле ОВЕН ПР110 используется для управления наружным, внутренним освещением, а так же для управления насосами , вентиляционными установками , компрессорами и прессами.

3.2 Условия выбора автоматических выключателей

Защита силовой цепи от коротких замыканий осуществляется автоматическими выключателями. Выбор автоматических выключателей осуществляется по следующим условиям (формула 1- 3):

- по номинальному току выключателя:

Iном .в. ≥ Iном дв.,

(1)

где  I_{ном .в} – номинальный ток выключателя, А;

I_{ном дв} –номинальный ток двигателя, А;

- по номинальному току расцепителя:

Iном .р ≥ Iном дв.,

(2)

где I_{ном .р}– номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, А;

- по току отсечки:

Iотс. ≥ (1.8 -2.1)Iном дв.,

(3)

где I_отс.–ток отсечки автоматического выключателя, А.

3.3 Условия выбора теплового реле

Защита двигателей от перегрузки мало допустимой продолжительностью осуществляется тепловыми реле. Защита двигателя от обрыва фазы обеспечивается так же тепловыми реле, поскольку они имеют специальный механизм для ускоренного срабатывания при обрыве фазы. Выбор тепловых реле производиться по следующим условиям (4-6):

- по номинальному току:

Iном.тр. ≥ Iном дв.,

(4)

где I_ном.тр – номинальный ток теплового реле, А;

- по току уставки:

Iуст.тр. ≥ Iном дв.,

(5)

где I_уст.тр – ток уставки теплового реле, А.

В качестве примера произведем выбор электродвигателя, пусковой и защитной аппаратуры для вентилятора с установленной мощностью Р_уст= 30 кВт.

Согласно условиям (3.1) – (3.2), выбираем электродвигатель типа 5АИ 180 M4 с техническими данными:

U_ном.дв= 380 В;

Р_ном.эд= 30 кВт;

cosφ_дв = 0,86;

η_дв = 91,4 %.

Определяем номинальный ток электродвигателя по (формуле 11):

,

(6)

 А.

Выбираем автоматический выключатель типа ВА51Г31 с номинальным током выключателя I_{ном .в}=100 А>56,3 А, номинальным током расцепителя:

I_{ном .р}=63 А>56,3 А.

Выбираем магнитный пускатель ПМА4200на номинальный ток: I_ном.п=63 А>56,3 А с тепловым реле РТТ - 2 с номинальным током I_ном.тр.=63 А>56,3 А и диапазоном регулирования 53,5 – 63 А. Типы двигателей и их технические характеристики представлены ниже в табл. 3.

Элементы пусковой и защитной аппаратуры двигателей комплектуем в блоки одностороннего обслуживания, унифицированные (БОУ5030, Б503реечных щитов открытого исполнения на каркасах и щитов защитного исполнения в шкафах.

В блоках с пускателями аппаратура устанавливается на металлических плитах, которые затем устанавливаются на С - образные рейки щита. На блоках предусмотрен болт заземления

Выбор двигателей для электроприемников -Таблица 3

№	Название ЭП		Кол.	Р, кВт	Данные электродвигателей
					Тип двигателя	Рн, кВт	Iном, А	U, кВ	Iпуск, А	n, об/мин	η, %	cosφ
1	Станок токарный		14	14	5АИ 160 M4	14	39	0,38	270	1500	90,5	0,86
2	Станок фрезерный		13	13	5АИ 160 M6	13	33	0,38	231	1000	89	0,78
3	Автоматическая линия		95	95	5АИ 160 M4	95	39	0,38	270	1500	90,5	0,86
4	Вентилятор		10	10	5АИ 180 M4	10	56,3	0,38	405,3	1500	91,4	0,86
5	Насос		10	10	5АИ 160 M6	10	33	0,38	231	1000	89	0,78
12	Мосто-вой кран	подъем груза	20	20	20	22	50,4	0,38	-	1000	85	0,78
		передвиж. тележки	2,2	2,2	2,2	2,2	7,7	0,38	-	1000	64	0,68
		передвиж. крана	5	5	5	7,5	20,3	0,38	-	690	80	0,7
13	Транспортёр		8	8	5АИ 160 М8	8	22,5	0,38	157,5	750	88,5	0,84
14	Пресс		35	35	5АИ 180 M4	35	56,3	0,38	405,3	1500	91,4	0,86

В панелях и блоках с контакторами аппаратура устанавливается непосредственно на рейках.которые являются основой для составления комплектных низковольтных распределительных устройств (НКУ). НКУ серий БОУ5030, Б5030 представляет собой открытые блоки и панели одностороннего обслуживания с передним монтажом проводов и предназначены для комплектования

В качестве коммутационной аппаратуры применяем: на ток 6-40А – пускатели ПМЛ, на ток 40-160А - пускатели ПМА, на ток 160-630А - контакторы КТ6000 С.

Выбираемая аппаратура осуществляет следующие виды защит:

1. Защита силовой цепи от коротких замыканий осуществляется автоматическими выключателями с комбинированными расцепителями на ток до 160А – ВА-51, на ток до 630А - А3700.

2. Защита двигателей от перегрузки более допустимой продолжительностью осуществляется тепловыми реле серий РТЛ в блоках с пускателями ПМЛ и РТТ - в блоках с пускателями ПМА.

3. Защита двигателя от обрыва фазы обеспечивается теми же тепловыми реле РТЛ, РТТ, поскольку они имеют специальный механизм для ускоренного срабатывания при обрыве фазы.

4. Номинальный ток расцепителя автоматического выключателя должен быть не менее номинального тока электроприёмника.

4 Защита от перегрузок и короткого замыкания в разных сетях

4.1 Защита трансформатора от перегрузок

     Перегрузка обычно является симметричным режимом трансформатора, характеризующимся появлением сверхтоков во всех фазах. Поэтому защита от перегрузки выполняется  реле тока на каждой фазе, а также разрядниками, масляными выключателями.

    

Рисунок 2 Измерительные трансформаторы

     В сетях освещения лучше всего использовать автоматические  выключатели, потому что напряжение не превышает 220 вольт. Для управления и экономичности расхода электроэнергии  хорошо использовать  систему автоматического управления освещением в виде фото реле или датчиков движения.

     Для силовых цепей необходимы реле максимального тока, автоматические выключатели, тепловые реле, плавкие вставки, а так же устройства заземления.

    В трансформаторах из- за высоких магнитных полей используются выключатели нагрузки, маслонаполненные автоматические выключатели , а также с пневматическим приводом выключатели. Наряду с воздушными предохранителями применяются разрядники.

     Управление трансформаторными подстанциями  осуществляют с помощью микропроцессорной техники, которая позволяет дистанционно следить за работой самого трансформатора и температурным режимом всего оборудования. В случаях аварийного режима может производить отключение и подавать сигналы опасности.

    Релейная защита намного облегчает обслуживание силового оборудования и устранение причин к ним приведшее.

4.2Назначение и виды релейной защиты в распределительных устройствах

     Комплектное распределительное устройство (КРУ) – устройство, все основные элементы которого изготовлены и испытаны на заводе и поставляются комплектно вместе с оборудованием и аппаратурой в готовом либо подготовленном для сборки виде и защищены от случайного прикосновения к токоведущим частям, попадания внутрь посторонних предметов, жидкости, пыли.

Рисунок 3 Релейные шкафы

    В процессе эксплуатации производятся текущие, капитальные и внеплановые ремонты КРУ и встроенного в них оборудования.Сроки проведения плановых текущих и капитальных ремонтов определяются «Положением о периодичности  ремонтов электрооборудования».Текущие ремонты шкафов КРУ и встроенного оборудования ответственных потребителей производятся не реже 1 раза в год. Остальных – 1 раз в три года.

     Капитальный ремонт КРУ производится 1 раз в 6 лет.

Внеплановые ремонты проводятся после использования коммутационного ресурса электрооборудования и элементов КРУ, определенного требованиями заводских инструкций, для устранения неисправностей, обнаруженных при осмотре. Внеочередной капитальный ремонт проводится при сбоях в системе и модернизации производства.

Рисунок 4 Профилактические работы в шкафах

Пусконаладочные испытания и испытания КРУ при капитальном ремонте необходимо проводить в следующем объеме:

А)Измерить сопротивление изоляции первичных цепей мегаомметром на напряжение 2500 В. Значение сопротивления должно быть не менее 1000 МОм для новых и 300 МОм для эксплуатируемых КРУ.

Б) Измерить сопротивление изоляции вторичных цепей мегаомметром на напряжение 500-2500 В. Значение сопротивления изоляциикаждогоприсоединения должно быть не менее 1 МОм, цепей освещения - не менее 0,5 МОм.

В) Испытать повышенным напряжением изоляцию первичных цепей ячеек в течение 1 мин, если изоляция не содержит деталей из органических материалов, и в течение 5 мин, если ониимеются.Испытательное напряжение должно быть: для КРУ 6 кВ с чисто фарфоровой изоляцией - 32 кВ; с наличием органической изоляции - 28,8 кВ;дляКРУ 10 кВ - соответственно 42 и 37,8 кВ.  Для  выявления ослабленных  крепёжных болтов необходимо пройти с затяжными ключами по контактам.

Г) Изоляционных промежутков разрешается и при наличии органической изоляции испытывать напряжением 32 и 42 кВ в течение 1 мин соответственно для КРУ 6 и 10 кВ.

Д) Испытать изоляцию вторичных цепей при вводе в эксплуатацию повышенным напряжением 1000В в течении 1 мин. Последующие испытания повышенным напряжением промышленной частоты можно заменять измерением изоляции мегаомметром на напряжение 2500 В.

5 МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ И РЕМОНТЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

     Ремонт оборудования  может осуществляться по графику и при отказах в передаче тока. Осмотры и замеры  выполняют при снятом напряжении.  Поиск скрытых обрывов с применением пробников для скрытых проводок выполняют под напряжением. Для безопасности обслуживающий персонал должен быть аттестован и иметь группу допуска не ниже третьей.

    Персонал, обслуживающий электроустановка, должен быть снабжен всеми необходимыми защитными средствами, обеспечивающими безопасность обслуживания этих электроустановок.

     Защитными средствами называют такие приборы, аппараты и приспособления, которые служат для защиты персонала, работающего вблизи находящихся под напряжением частей электротехнических установок.

Защитные средства делятся на две группы:

1)         Средства коллективной защиты, которые предназначены для защиты персонала от поражения током высокого напряжения. К ним относят переносные указатели напряжения и токоизмерительные клещи, переносные ограждения и временные защитные заземления;

2)          Индивидуальные защитные средства, предохраняющие от воздействия дуги, продуктов горения и механических повреждений. К ним относят: защитные очки, брезентовые рукавицы, противогазы.

Электрозащитные средства подразделяют на основные и дополнительные. Основными называют такие защитные средства, изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряжение установки. С их помощью можно касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. Дополнительные защитные средства сами по себе не могут при определенном напряжения предохранять от напряжения током. Они усиливают действие основного защитного средства и обеспечивают защиту отнапряжение прикосновения,, шагового, а также от ожогов электрической дугой. Основные защитные средства применяют при всех операциях совместно с дополнительными.

     К основным изолирующим защитным средствами в электроустановках напряжением выше 1000 В относят: оперативные и измерительныештанги; изолирующие и токоизмерительные клещи;указатели напряжения; изолирующие устройства и приспособления для ремонтных работ, как, например, изолирующие лестницы, изолирующие площадки, изолирующие тяги, непосредственно соприкасающиеся с проводом щитовые габаритники, изолирующие штанги.

     Основные защитные средства изготавливают из изоляционных материалов с достаточно устойчивыми диэлектрическими характеристиками (фарфор, бакелит, эбонит, генитакс, древесно-слоистые пластики, пластические материалы и т.п.). Можно применять дерево, проваренное в льняном или других высыхающих маслах (применение парафина или других аналогичных веществ для пропитки запрещается).

     Материалы, поглощающие влагу (бакелит, дерево и др.), должны быть покрыты влагостойким лаком и иметь гладкую поверхность без трещин, отслоений и царапин. В электроустановках до 15кВразрешается применение штанг с фарфоровыми изоляторами в качестве изолирующей части и с удлинителями из сухого дерева и других изоляционных материалов.

     К дополнительным защитным изолирующим средства, применяемым в электроустановках напряжением выше 1000 В, относят: диэлектрические перчатки и боты; диэлектрические резиновые коврики; изолирующие подставки, переносные заземления, оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности.

      К основным защитным изолирующем средствам, применяемым в электроустановках напряжением до 1000 В, относятся: диэлектрические перчатки; инструмент с изолированными рукоятками; изолирующие клещи; указатели напряжения, изолирующие штанги.

     Для проверки наличия напряжения в сети или электроустановках применяют специальные указатели и сигнализаторы напряжения.

К дополнительным защитным изолирующим средствам, применяемым в электроустановках напряжением до 1000 В, относят: диэлектрические галоши, диэлектрические резиновые коврики, изолирующие подставки, переносные заземления, плакаты и знаки безопасности.

Рисунок  5 Средства защиты

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Распределительный пункт 10 кВ располагается на территории предприятия и служит для передачи электроэнергии от ГПП к цехам и отдельным крупным потребителями, имеющимся на заводе, а также для выполнения коммутационных и защитных функций. Распределительный пункт 10кВ выполняется с помощью шкафов КРУ. Выберем шкафы КРУ для присоединения к ним двух линий, отходящих к трансформаторной подстанции проектируемого цеха.

Существенным отличием по выбору КРУ являются коммутационные ресурсы, трудозатраты на эксплуатацию выключателей и собственное время включения и отключения выключателей. По всем параметрам вакуумные выключатели, а, следовательно, и ячейки КРУ с вакуумными выключателями предпочтительнее. Ячейка КРУ со всей аппаратурой выбирается и проверяется по следующим 

а) номинальному напряжению:

Uном ³ Uсети;

б) номинальному току:

Iном ³ Iрасч;

в) динамической устойчивости:

iуд.ск. ³ iуд.расч;

г) термической устойчивости:

Iтерм.ст. ³ I¥;

д) отключающей способности:

Iотк.ном. ³ I¢¢.

РП-10 кВ выполняется с помощью шкафов КРУ. Выберем шкафы КРУ для присоединения к нему двух линий, отходящих к трансформаторной подстанции цеха

,

Ударный ток короткого замыкания . определяется по:

,

где   I” – ток короткого замыкания на шинах источника питания;

k_у – ударный коэффициент

,

где   i_a,t – апериодическая составляющая тока к.з.;

t_отк = t_св + t_рз = 0,07 + 0,62 = 0,69с – время отключения к.з.;

t_св=0,07 – собственное время отключения выключателя;

t_рз=0,62 – время срабатывания релейной защиты (по заданию);

Т_а=0,1с– постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Тепловой импульс тока короткого замыкания:

.

Выбираем 2 шкафа (для присоединения двух отходящих линий) серии К – 63 У3, U_ном = 10кВ, I_{ном.шкафа} = 630 А со встроенными вакуумными выключателями LF-1-10–25/630У3 и с трансформаторами тока типа   ТЛК-10У3. Выбор аппаратов оформим в виде таблицы .

 Выбор ячейки КРУ - Таблица 4

Наименование и тип аппарата	Условие выбора	Расчётные данные	Технические параметры	Проверка условия
Ячейки К-63	Uc ≤ Uном	Uc =10 кВ	Uном = 10 кВ	10 кВ = 10 кВ
	Iрасч ≤ Iном	Iрасч=192,45 А	Iном = 630 А	76,98 А < 630 А
Выключатели LF-1-10–25/630У3 (“Merlin Gerin”)	Uном ≥ Uc	Uном = 10 кВ	Uc = 10 кВ	10 = 10 кВ
	Iрасч ≤ Iном	Iрасч=192,45 А	Iном = 630 А	76,98<630А

    Такие распределительные ячейки работают на подстанциях предприятии.  С течением времени , тем более с возрастающей нагрузкой,  происходит  электрический износ и для ремонта приходиться приобретать  комплектующие .

Стоимость основных производственных фондов составляет 2675440  рублей

Годовой фонд амортизационных отчислений –  56450  руб.

Годовая плановая трудоёмкость – 1824,25 нормо/ час

Численность электриков – 12 чел.

Средняя заработная плата электрика – 12523,77 руб.

Численность электромонтёров – 12 чел.

Средняя заработная плата электромонтёра – 12204 руб.

Затраты на ремонт ЭО:

- капитальный=131400,9 руб.

- текущий=6570,1 руб.

Затраты на ремонт электрических сетей:

- капитальный=262810,9 руб.

- текущий=1231,4 руб.    

Расходы по управлению производством=8628,2 руб.

На основе данных предприятия можем сделать вывод, что обслуживание и ремонт пока целесообразен, чем приобретение и монтаж нового.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    Переход предприятия на автоматизацию производственных процессов и технологических линий потребовал совершенствование устройств управления и защиты.

      Существуют много видов релейных устройств, следящих за параметрами тока и работой оборудования.

     В письменной работе мной рассмотрены характеристика и особенность распределения оборудования, даны расчеты нагрузок и предложены устройства защиты.

    Так как оборудование  испытывает не всегда равномерную нагрузку, возможны работы на пределе номинальных значений, большая роль отводится умению рабочего правильно выбрать защиту, предусмотреть возможность избежать  аварийных ситуаций.

    Современный рабочий должен знать способы ремонта  оборудование и соблюдать меры безопасности при выполнении этих работ и практически определять целесообразность ремонта оборудования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 7746-89. Трансформаторы тока. Общие технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1989.

2. ГОСТ 1983-89. Трансформаторы напряжения. - М.: Изд-во стандартов, 1989.

3. Александров Г.Н., Иванов В.Л. Электрические аппараты высокого напряжения / Под редакцией Г.Н. Александрова. – Ленинград: Энергоатомиздат, 1989. – 318 с.

4. Бажанов С.А., Батхон И.С., Баумштейн И.А. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения / под ред. И.А. Баумштейна, М.В. Хомякова // 2-е изд. - М.: Энергоиздат, 1989. – 768 с.

5. Васильев А.А. Электрическая часть станций и подстанций. – М.: Энергия 1980. – 326 с.

6. Дмитриевский В.С. Расчет и конструирование электрической изоляции: Учебное пособие дл вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1981. – 467 с.

7. Кабанов В.Н. Методология надёжности промышленной организации. Нестабильный рынок. Практика интегральной оценки уровня экономической надёжности промышленной организации в условиях нестабильного рынка: Монография / Кабанов В.Н. – Германия: LAPLAMBERTAcademicPublishhing, 2011. – 502 с.

8. Кабанов В.Н. Надежность бизнеса в условиях факторов риска рыночной среды. Бизнес. Надежность. Экономические стратегии: Монография / Кабанов В.Н. – Германия: LAPLAMBERTAcademicPublishhing, 2012. – 253 с.

9. Кабанов В.Н. Ресурсный подход – основа надежности бизнеса. Ресурсосберегающий фактор надежности бизнеса: Монография / Кабанов В.Н. – Германия: LAPLAMBERTAcademicPublishhing, 2013. – 165 с.

10. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 387 с.

11. Ограничители перенапряжений в электроустановках 6-750кв / под ред. А. Аронов, О.А. Аношин, О.И. Кондратов, Т.В. Лопухова. - М.: Знак, 2001. – 258с.

12. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР // 6-е изд. перераб. и доп. - М.:Энергоатомиздат, 1985. – 248 с.

13. Проектирование электрической части станций и подстанций / под ред. Ю.Б. Гук, В.В. Кантан, С.С. Петрова. – Ленинград: Энергоатомиздат, 1985. – 312 с.

14. Правила устройства электроустановок / Минэнерго. – 6‑е изд., перераб. и доп. – М.: Главгосэнергонадзор, 1998. – 608 с.

15. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.

16. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1991. – 334 с.

17. Электрическая часть станций и подстанций / Под ред. А.А. Васильева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 412 с.

18. Официальный сайт ОАО «ВМЗ»: http://www.vsw.ru

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

Реле для контроля за освещением

ПРИЛОЖЕНИЕ № 2

Микропроцессорные реле