Безопасность и экологичность проекта

3.1 Расчет заземляющего устройства цеховых ТП

Намечаю расположение вертикальных электродов по контуру. Максимально допустимое сопротивление со стороны 0,4 кВ R_з=4 Ом, согласно ПУЭ [18]. Удельное сопротивление грунта с учетом коэффициента сезонности определяется по формуле:

 

(3.1)

 

где – удельное сопротивление грунта (известняк), 2000 Ом м;

– коэффициент сезонности.

 

Для вертикальных электродов:

 

 

Для горизонтальных электродов:

 

 

Характеристики заземляющего устройства сведены в таблицу 3.2.

 

Таблица 3.2 – Характеристики заземляющего устройства

Параметры вертикального электрода (сталь угловая)	Параметры горизонтального электрода (сталь полосовая)	Расположение вертикальных электродов
Длина l, м	Размер b, мм	Сечение полосы, мм2
		50х5	верхний конец ниже уровня земли на 0,8 м

Сопротивление растеканию для одного вертикального заземлителя:

 

(3.2)

 

где – длина вертикального электрода, м;

– диаметр (для угловой стали приведенный диаметр) вертикального электрода, м;

– расстояние от поверхности до центра электрода, м.

Приведенный диаметр вертикального электрода (м) из угловой стали определяется по формуле:

 

(3.3)

 

где – ширина уголка, м.

Рассчитываем сопротивление растеканию для одного вертикального заземлителя.

 

 

Расчетное число вертикальных электродов определяется по формуле:

 

(3.4)

 

где – требуемое сопротивление контура заземления, Ом.

 

 

Полученное число округляем до ближайшего большего значения n=16 шт. Длина горизонтальной полосы определяется по формуле:

 

(3.5)

 

где – расстояние между вертикальными электродами, м;

– количество вертикальных электродов, шт.

 

(3.6)

 

где – периметр здания, м.

Периметр здания ТП:

 

 

Расстояние между вертикальными электродами:

 

 

Длина горизонтальной полосы:

 

 

Определяем сопротивление растеканию горизонтального заземлителя (Ом) по формуле:

(3.7)

где – длина горизонтального электрода, м;

– диаметр (для полосовой стали расчетный диаметр) электрода, м;

– расстояние от поверхности до центра электрода, м.

 

Расчетный диаметр горизонтального заземлителя (м) из стальной полосы 50 5 мм определяется по формуле:

 

(3.8)

 

где – ширина полосы, м.

 

Рассчитываем сопротивление растеканию для горизонтального заземлителя.

 

Рассчитаем эквивалентное сопротивление группового заземлителя:

 

(3.9)

 

где – коэффициент использования вертикальных электродов;

– коэффициент использования горизонтальных электродов.

 

Для 16 вертикальных электродов, при контурном заземлении, коэффициент использования электродов: ; [13].

 

 

Схема контура заземления ТП 10/0,4 кВ показана в Приложении А.

В данном пункте проведен расчет заземляющего устройства ТП 10/0,4 кВ. В итоге контур заземления состоит из 16 вертикальных электродов длиной
3 м из угловой стали 50х50 мм, расстояние между вертикальными электродами
2,04 м; верхний конец ниже уровня земли; на глубине 0,8 м вертикальные электроды соединены горизонтальной стальной полосой 50х5 мм.

Эквивалентное сопротивление контура заземления меньше допустимого согласно ПУЭ значения 4 Ом, т.е. удовлетворяет требованиям.

 

3.2 Расчет заземляющего устройства ГПП

Исходя из проведенных ранее расчетов, на ГПП приняты к установке два трансформатора ТДН-10000/110, режим работы нейтрали на стороне
110 кВ – эффективно заземленная [15]. На стороне 110 кВ – максимально допустимое сопротивление контура заземления, согласно ПУЭ: R_з=0,5 Ом [18]. Используем контурное заземление.

Характеристики заземляющего устройства сведены в таблицу 3.3.

 

Таблица 3.3 – Характеристики заземляющего устройства

Параметры вертикального электрода (сталь угловая)	Параметры горизонтального электрода (сталь полосовая)	Расположение вертикальных электродов
Длина l, м	Размер b, мм	Сечение полосы, мм2
3,5		50х5	верхний конец ниже уровня земли на 0,8 м

Сопротивление растеканию для одного вертикального заземлителя:

 

(3.10)

где – длина вертикального электрода, м;

– приведенный диаметр вертикального электрода, м;

– расстояние от поверхности до центра электрода, м.

 

Приведенный диаметр вертикального электрода из угловой стали:

 

(3.11)

 

где – ширина уголка, м.

 

 

Расстояние от поверхности до центра вертикального электрода:

 

 

Сопротивление растеканию для одного вертикального заземлителя, по формуле (3.10):

 

 

Расчетное число вертикальных электродов определяется по формуле (3.4):

 

 

Полученное число округляем до ближайшего большего значения n=44 шт. Периметр территории ГПП:

 

 

Расстояние между вертикальными электродами, по формуле (3.6):

 

 

Длина горизонтальной полосы определяется по формуле (3.5):

 

 

Определяем сопротивление растеканию горизонтального заземлителя (Ом) по формуле (3.7):

 

 

Для 44 вертикальных электродов, при контурном заземлении, коэффициент использования электродов: ; [13].

Рассчитаем эквивалентное сопротивление группового заземлителя по формуле (3.9):

 

 

В данном пункте проведен расчет заземляющего устройства ГПП. В итоге контур заземления состоит из 44 вертикальных электродов длиной 3,5 м из угловой стали 50х50 мм, расстояние между вертикальными электродами 3,64 м; верхний конец ниже уровня земли; на глубине 0,8 м вертикальные электроды соединены горизонтальной стальной полосой 50х5 мм.

Эквивалентное сопротивление контура заземления меньше допустимого согласно ПУЭ значения 0,5 Ом, т.е. удовлетворяет требованиям.

 

3.3 Молниезащита ТП

В данном случае используются ТП серии 2КТПН-ПК в металлическом корпусе и с металлической кровлей. Согласно руководству по эксплуатации, данный тип КТПН не требует дополнительных мер по молниезащите ввиду полностью металлического корпуса, с оединенного с контуром заземления.

 

 

3.4 Расчёт молниезащиты ГПП

Рассчитаем защитную зону двух двойных стержневых молниеотводов высотой h=22 м при расстоянии между молниеотводами а=27,5 м. Защищаемое сооружение: главная понизительная подстанция (ГПП) имеет максимальную высоту оборудования h_x=10 м и габариты 35х45 м.

Зона защиты для одного молниеотвода определяется по формуле:

 

(3.12)

 

где – активная высота молниеотвода, м;

– коэффициент, учитывающий высоту молниеотвода;

- высота точки на границе защищаемой зоны, м.

Активная высота молниеотвода определяется по формуле:

 

(3.13)

 

Коэффициент, учитывающий высоту молниеотвода, определяется по формуле:

 

(3.14)

 

 

Зона защиты для одного молниеотвода, по формуле (3.12):

 

 

Определяем соотношения, необходимые для определения поправочного коэффициента для расчета наименьшей ширины защитной зоны для двух молниеотводов:

 

 

Значения наименьшей ширины зоны защиты b_х двух стержневых молниеотводов показаны на рисунке 3.1 [16].

Рисунок 3.1 – Значения наименьшей ширины зоны защиты b_х

двух стержневых молниеотводов: а) для a/h_a=0…7; б) для a/h_a=5…7

 

Соотношение h_x/h=0,45. Кривая 0,45h на рисунке 3.1а пересекается с ординатой, восстановленной из точки 2,29 абсциссы, на уровне b_x/2h_a=0,89. Теперь находим наименьшую ширину защитной зоны b_х на высоте h_x:

 

(3.15)

 

 

План молниезащиты ГПП с учетом полученных данных показан на рисунке 3.2.

 

Рисунок 3.2 – Молниезащита ГПП

 

В данном пункте проведен расчет молниезащиты ГПП с помощью двух двойных стержневых молниеотводов высотой h=22 м при расстоянии между молниеотводами а=27,5 м. Зона молниезащиты покрывает всю территорию ГПП.

 

 

3.5 Защита окружающей среды

Охрана окружающей среды имеет большое значение в работе промышленных предприятий.

Система электроснабжения также должна проектироваться, эксплуатироваться и ремонтироваться с условиями причинения наименьшего ущерба окружающей среде [22].

Электрооборудование должно по возможности, при прочих равных условиях, выбираться так, чтобы минимизировать ущерб окружающей среде (экологичные и долговечные материалы, герметичное необслуживаемое электрооборудование, увеличенный срок ТО и ремонта электрооборудования и т.д.).

В данном случае для проектирования электроснабжения предприятия используется оборудование и технические решения соответствующие ГОСТ Р 54906-2012 по экологически ориентированному проектированию.

Основные источники электромагнитного излучения по возможности экранируются металлическими экранами для минимизации воздействия на живые организмы.

Значительную экологическую опасность при эксплуатации и ремонте электрооборудования представляет трансформаторное масло. Для предотвращения загрязнения им окружающей среды устанавливаются специальные маслоприемники, маслоотводы и маслосборники. Также это увеличивает и пожарную безопасность.

В целом, охрана окружающей среды на предприятии в соответствии с действующими нормативными документами обеспечивает достаточный уровень экологической безопасности.

В данном пункте рассмотрены вопросы защиты окружающей среды. Экологичность проекта обеспечивается применением современного электрооборудования, наиболее энергоэффективных решений, надлежащим контролем при организации процесса монтажа системы электроснабжения.