Анализ и построение карты селективности защищаемого оборудования
|
Введение 9
ГЛАВА 1. ПОСТРОЕНИЕ КАРТЫ СЕЛЕКТИВНОСТИ 13
1.1. Теоретические сведения 13
1.1.1 Порядок построения защитных характеристик на карте селективности ... 19
1.1.2 Порядок согласования защитных характеристик на карте селективности 24
ГЛАВА 3. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 29
3.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 30
3.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 30
3.1.2 SWOT-анализ 30
3.2 Планирование этапов и выполнения работ проводимого научного
исследования 34
3.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 34
3.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ 36
3.2.3 Разработка графика проведения научного исследования 38
3.3 Расчет бюджета для научно-технического исследования 41
3.3.1 Расчет материальных затрат НТИ 41
3.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы 42
3.3.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы 47
3.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 47
3.3.5 Накладные расходы 48
3.3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 49
3.4 Определение целесообразности и эффективности научного исследования . 50
3.4.1 Анализ и оценка научно-технического уровня проекта 50
3.4.2 Оценка важности рисков 52
Выводы по главе 3 55
ГЛАВА 1. ПОСТРОЕНИЕ КАРТЫ СЕЛЕКТИВНОСТИ 13
1.1. Теоретические сведения 13
1.1.1 Порядок построения защитных характеристик на карте селективности ... 19
1.1.2 Порядок согласования защитных характеристик на карте селективности 24
ГЛАВА 3. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 29
3.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 30
3.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 30
3.1.2 SWOT-анализ 30
3.2 Планирование этапов и выполнения работ проводимого научного
исследования 34
3.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 34
3.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ 36
3.2.3 Разработка графика проведения научного исследования 38
3.3 Расчет бюджета для научно-технического исследования 41
3.3.1 Расчет материальных затрат НТИ 41
3.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы 42
3.3.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы 47
3.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 47
3.3.5 Накладные расходы 48
3.3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 49
3.4 Определение целесообразности и эффективности научного исследования . 50
3.4.1 Анализ и оценка научно-технического уровня проекта 50
3.4.2 Оценка важности рисков 52
Выводы по главе 3 55
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа содержит 137 с., 41 рис., 31 табл., 47 источников, 7 прил.
Ключевые слова: карта селективности, коммутационные аппараты, городская распределительная сеть, время срабатывания, ложное срабатывание, гармонические составляющие, фильтрокомпенсирующие устройства.
Объектом исследования является участок городской электрической распределительной сети 0,4 кВ г. Томска.
Цель работы - сравнение информативности и корректности двух подходов построения карты селективности защищаемого оборудования: упрощенное представление карты селективности на основе данных метода коэффициента спроса и детальное представление карты селективности базирующееся на результатах расчета СЭС методом узловых потенциалов.
В процессе исследования использовались методы математического и компьютерного моделирования, гармонического анализа.
В результате исследования были предложены способы увеличения надежности распределительной сети 0,4 кВ.
Область применения: городские и сельские распределительные сети 10/0,4 кВ.
Экономическая эффективность: предлагаемые меры позволят увеличить надежность электрической сети, а так снизить затраты при разработке и внедрению новых электрических сетей.
Введение
В электроэнергетике существует проблема выбора защитной аппаратуры начиная со стадии проектирования и заканчивая стадией эксплуатации. При проектировании невозможно учесть все факторы, такие как перегиб кабеля при прокладке, несоответствие реальной нагрузки с заданной в проекте, внешние факторы (погодные условия), поэтому при пуско-наладочных работах производятся замены защитных аппаратов с другими номинальными величинами. Позже, при эксплуатации производится еще одна регулировка или замена устройств. Чтобы избежать лишних затрат как человеческих, так и материальных, в настоящее время при проектировании начинают использовать программное обеспечение, в котором существует гибкая настройка всех параметров и характеристик электрических установок.
При прокладке электропроводки на производстве, в квартирах, в любых других помещениях создаются электрические схемы, в которых всегда учитываются вопросы безопасной эксплуатации электрооборудования. Электрический ток может причинить большой вред при неправильном создании схемы, неправильной эксплуатации, либо при аварийных режимах. Чтобы этого не произошло, устанавливают устройства защиты: предохранители, автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы и другие средства защиты электрической сети.
Все они обладают конкретными возможностями, но не могут быть универсальными. Поэтому при выборе приборов следует четко учитывать их индивидуальные характеристики.
Система электроснабжения (СЭС) — совокупность источников и систем преобразования, передачи и распределения электрической энергии. [2]
Одним из пунктов обеспечения надежности электроснабжения является селективная работа коммутационных аппаратов.
В электроснабжении под «селективностью» понимают совместную работу последовательно включенных аппаратов защиты электрических цепей в случае возникновения аварийной ситуации.
После изобретения в 1888 г. выдающимся русским электротехником Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским системы трехфазного тока появилась необходимость защиты токоведущих частей от токов перегрузки и токов короткого замыкания. Первоначально токовые защиты выполнялись с использованием плавких предохранителей. Но из-за недостатков (одноразовость и недостаточная точность определения предельного тока), предохранители перестали отвечать требуемым стандартам. Вместо них начали использоваться электромагнитные реле. С начала 20-го века начались разработки и внедрения релейной защиты в системы электроснабжения. Так одним из требований, предъявляемых к релейной защите является селективность. Селективность представляет собой способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать его ближайшими к нему выключателями. Так уже к 20-м годам двадцатого века появились первые публикации в СССР, в частности книга под редакцией немецкого электротехника Р.Рюденберга, перевод которой на русский язык был выпущен в 1930г [3]. К этому же периоду относится появление оригинальных обобщающих трудов советских авторов по вопросам защиты - «Реле и релейная защита» В.Л. Иванова [3, 5].
Автомат защиты линии был изобретен американским ученым Чарлзом Графтоном Пэйджем в 1836 году. Первую конструкцию автоматического выключателя описал Эдисон в 1879 году. Конструкция современных автоматических выключателей была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.
Бурно развивающаяся экономика стран требовала больших мощностей, что способствовало росту мощности низковольтных сетей, также появилась необходимость уменьшения материалоемкости аппаратов (отказ от установки аппаратов релейной защиты и обеспечение селективной работы непосредственно самими автоматическими выключателями). Данные причины заставили по- новому решать проблему селективной защиты электрической сети - использованием только токоограничивающих выключателей. Автоматические выключатели без релейной защиты обеспечивают «естественную» селективность.
Большой вклад в исследование вопросов обеспечения селективной работы оборудования защиты внесли Аветян А,Г. «Особенности применения нерегулируемых автоматических выключателей в осветительных и аналогичных сетях», Вальчук Е. Дзежбицки С. - «Токоограничивающие автоматические выключатели», Кобозев A.C., Кузнецов P.C. - «Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В», Могилевский Г.В. «Бесконтактные устройства защиты для низковольтных электрических аппаратов», Морел Р., Райнин В.Е., «Совершенствование защитных характеристик автоматических выключателей низкого напряжения», Сосков
А.Г. «Полупроводниковые аппараты: коммутация, управление, защита», Таев И.С. «Электрические аппараты автоматики и управления» [3, 5].
Так неотъемлемой частью систем электроснабжения являются автоматические выключатели (АВ), которые работают как в номинальных режимах, оперативных коммутаций, так и в аварийных режимах, при коротких замыканиях. С усложнением схем и увеличением чувствительности защищаемого электрооборудования к токовым перегрузкам к аппаратам защиты повышаются предъявленные требования высокого быстродействия с целью ограничения этих токов.
Вместе с этим расчет селективной работы обычными методами оказался невозможным из-за большого количества электроприемников и коммутационных аппаратов, характеристики которых даются заводом производителем с допусками и практически невозможно последовательно реализовать более двух защит из-за перекрытия характеристик. Для реализации расчетов стали использоваться ЭВМ, которые облегчили вычисления и подробно детализовали характеристики защищаемого оборудования.
Целью работы является сравнение информативности и корректности двух подходов построения карты селективности защищаемого оборудования:
• упрощенное представление карты селективности на основе данных метода коэффициента спроса,
• детальное представление карты селективности базирующееся на результатах расчета СЭС методом узловых потенциалов.
Для достижения цели ставятся следующие задачи:
• Осуществить построение карты селективности на основе результатов расчета схемы электроснабжения графо-аналитическим методом коэффициента спроса и методом узловых потенциалов интегрированного в программную среду.
• Дать количественную оценку влияния гармонического спектра на селективность работы системы защиты.
Выпускная квалификационная работа содержит 137 с., 41 рис., 31 табл., 47 источников, 7 прил.
Ключевые слова: карта селективности, коммутационные аппараты, городская распределительная сеть, время срабатывания, ложное срабатывание, гармонические составляющие, фильтрокомпенсирующие устройства.
Объектом исследования является участок городской электрической распределительной сети 0,4 кВ г. Томска.
Цель работы - сравнение информативности и корректности двух подходов построения карты селективности защищаемого оборудования: упрощенное представление карты селективности на основе данных метода коэффициента спроса и детальное представление карты селективности базирующееся на результатах расчета СЭС методом узловых потенциалов.
В процессе исследования использовались методы математического и компьютерного моделирования, гармонического анализа.
В результате исследования были предложены способы увеличения надежности распределительной сети 0,4 кВ.
Область применения: городские и сельские распределительные сети 10/0,4 кВ.
Экономическая эффективность: предлагаемые меры позволят увеличить надежность электрической сети, а так снизить затраты при разработке и внедрению новых электрических сетей.
Введение
В электроэнергетике существует проблема выбора защитной аппаратуры начиная со стадии проектирования и заканчивая стадией эксплуатации. При проектировании невозможно учесть все факторы, такие как перегиб кабеля при прокладке, несоответствие реальной нагрузки с заданной в проекте, внешние факторы (погодные условия), поэтому при пуско-наладочных работах производятся замены защитных аппаратов с другими номинальными величинами. Позже, при эксплуатации производится еще одна регулировка или замена устройств. Чтобы избежать лишних затрат как человеческих, так и материальных, в настоящее время при проектировании начинают использовать программное обеспечение, в котором существует гибкая настройка всех параметров и характеристик электрических установок.
При прокладке электропроводки на производстве, в квартирах, в любых других помещениях создаются электрические схемы, в которых всегда учитываются вопросы безопасной эксплуатации электрооборудования. Электрический ток может причинить большой вред при неправильном создании схемы, неправильной эксплуатации, либо при аварийных режимах. Чтобы этого не произошло, устанавливают устройства защиты: предохранители, автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы и другие средства защиты электрической сети.
Все они обладают конкретными возможностями, но не могут быть универсальными. Поэтому при выборе приборов следует четко учитывать их индивидуальные характеристики.
Система электроснабжения (СЭС) — совокупность источников и систем преобразования, передачи и распределения электрической энергии. [2]
Одним из пунктов обеспечения надежности электроснабжения является селективная работа коммутационных аппаратов.
В электроснабжении под «селективностью» понимают совместную работу последовательно включенных аппаратов защиты электрических цепей в случае возникновения аварийной ситуации.
После изобретения в 1888 г. выдающимся русским электротехником Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским системы трехфазного тока появилась необходимость защиты токоведущих частей от токов перегрузки и токов короткого замыкания. Первоначально токовые защиты выполнялись с использованием плавких предохранителей. Но из-за недостатков (одноразовость и недостаточная точность определения предельного тока), предохранители перестали отвечать требуемым стандартам. Вместо них начали использоваться электромагнитные реле. С начала 20-го века начались разработки и внедрения релейной защиты в системы электроснабжения. Так одним из требований, предъявляемых к релейной защите является селективность. Селективность представляет собой способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать его ближайшими к нему выключателями. Так уже к 20-м годам двадцатого века появились первые публикации в СССР, в частности книга под редакцией немецкого электротехника Р.Рюденберга, перевод которой на русский язык был выпущен в 1930г [3]. К этому же периоду относится появление оригинальных обобщающих трудов советских авторов по вопросам защиты - «Реле и релейная защита» В.Л. Иванова [3, 5].
Автомат защиты линии был изобретен американским ученым Чарлзом Графтоном Пэйджем в 1836 году. Первую конструкцию автоматического выключателя описал Эдисон в 1879 году. Конструкция современных автоматических выключателей была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.
Бурно развивающаяся экономика стран требовала больших мощностей, что способствовало росту мощности низковольтных сетей, также появилась необходимость уменьшения материалоемкости аппаратов (отказ от установки аппаратов релейной защиты и обеспечение селективной работы непосредственно самими автоматическими выключателями). Данные причины заставили по- новому решать проблему селективной защиты электрической сети - использованием только токоограничивающих выключателей. Автоматические выключатели без релейной защиты обеспечивают «естественную» селективность.
Большой вклад в исследование вопросов обеспечения селективной работы оборудования защиты внесли Аветян А,Г. «Особенности применения нерегулируемых автоматических выключателей в осветительных и аналогичных сетях», Вальчук Е. Дзежбицки С. - «Токоограничивающие автоматические выключатели», Кобозев A.C., Кузнецов P.C. - «Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В», Могилевский Г.В. «Бесконтактные устройства защиты для низковольтных электрических аппаратов», Морел Р., Райнин В.Е., «Совершенствование защитных характеристик автоматических выключателей низкого напряжения», Сосков
А.Г. «Полупроводниковые аппараты: коммутация, управление, защита», Таев И.С. «Электрические аппараты автоматики и управления» [3, 5].
Так неотъемлемой частью систем электроснабжения являются автоматические выключатели (АВ), которые работают как в номинальных режимах, оперативных коммутаций, так и в аварийных режимах, при коротких замыканиях. С усложнением схем и увеличением чувствительности защищаемого электрооборудования к токовым перегрузкам к аппаратам защиты повышаются предъявленные требования высокого быстродействия с целью ограничения этих токов.
Вместе с этим расчет селективной работы обычными методами оказался невозможным из-за большого количества электроприемников и коммутационных аппаратов, характеристики которых даются заводом производителем с допусками и практически невозможно последовательно реализовать более двух защит из-за перекрытия характеристик. Для реализации расчетов стали использоваться ЭВМ, которые облегчили вычисления и подробно детализовали характеристики защищаемого оборудования.
Целью работы является сравнение информативности и корректности двух подходов построения карты селективности защищаемого оборудования:
• упрощенное представление карты селективности на основе данных метода коэффициента спроса,
• детальное представление карты селективности базирующееся на результатах расчета СЭС методом узловых потенциалов.
Для достижения цели ставятся следующие задачи:
• Осуществить построение карты селективности на основе результатов расчета схемы электроснабжения графо-аналитическим методом коэффициента спроса и методом узловых потенциалов интегрированного в программную среду.
• Дать количественную оценку влияния гармонического спектра на селективность работы системы защиты.
В ходе выполнения раздела «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» были решены следующие задачи:
1. Проведена оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научного исследования на примере SWOT-анализа, результат которого показал большой потенциал применения методики, а также возможность быстрого выхода на внутренний рынок обеспечены актуальностью данного исследования.
2. Определен полный перечень работ, проводимых при исследовании влияния автоматического включения резерва на возможность самозапуска мощных синхронных двигателей. Общее число работ составило 8. Определена трудоемкость проведения работ. Ожидаемая трудоемкость работ для научного руководителя составила 16 чел-дней, для студента-исполнителя составила 60 чел-дней. Общая максимальная длительность выполнения работы составила 114 календарных дней.
3. Суммарный бюджет затрат НТИ составил - 1685289 рублей. Расчет бюджета осуществлялся на основе следующих пунктов:
• расчет материальных затрат НТИ;
• основная заработная плата исполнителей темы;
• дополнительная заработная плата исполнителей темы;
• отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления);
• накладные расходы.
4. Определена целесообразность и эффективность научного исследования путем анализа и оценки научно-технического уровня проекта, а также оценки возможных рисков. В результате проводимое исследование имеет высокую значимость теоретического и практического уровня и приемлемый уровень рисков.
Следует отметить важность для проекта в целом проведенных в данной главе работ, которые позволили объективно оценить эффективность проводимого научно-технического исследования.
1. Проведена оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научного исследования на примере SWOT-анализа, результат которого показал большой потенциал применения методики, а также возможность быстрого выхода на внутренний рынок обеспечены актуальностью данного исследования.
2. Определен полный перечень работ, проводимых при исследовании влияния автоматического включения резерва на возможность самозапуска мощных синхронных двигателей. Общее число работ составило 8. Определена трудоемкость проведения работ. Ожидаемая трудоемкость работ для научного руководителя составила 16 чел-дней, для студента-исполнителя составила 60 чел-дней. Общая максимальная длительность выполнения работы составила 114 календарных дней.
3. Суммарный бюджет затрат НТИ составил - 1685289 рублей. Расчет бюджета осуществлялся на основе следующих пунктов:
• расчет материальных затрат НТИ;
• основная заработная плата исполнителей темы;
• дополнительная заработная плата исполнителей темы;
• отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления);
• накладные расходы.
4. Определена целесообразность и эффективность научного исследования путем анализа и оценки научно-технического уровня проекта, а также оценки возможных рисков. В результате проводимое исследование имеет высокую значимость теоретического и практического уровня и приемлемый уровень рисков.
Следует отметить важность для проекта в целом проведенных в данной главе работ, которые позволили объективно оценить эффективность проводимого научно-технического исследования.