Диплом_(образец)

Предлагаемый ОмГУПС активный фильтр [11] работает следующим образом. Реактор L_p1 и конденсатор С обеспечивают снижение мощности переменной составляющей до уровня 40-60 ВА. Блок 1(V₁) определяет среднее значение выпрямленного напряжения на каждом кванте с заданным шагом дискретизациипериода выпрямленного напряжения. Блок 2(RMS) выделяет значение постоянной составляющей напряжения, после чего сигналы с выходов

74

блоков 1 и 2 поступают на сумматор 3 (SUM), который имеет инвертирующий и неинвертирующий входы (« + и - »). Управляемый источник напряжения вырабатывает прямоугольныe импульсы длительностью равной шагу квантования, величиной равной значению управляющего сигнала с выхода блока

3. На выходе блока 4(Source) получаем сигнал, имеющий величину равную среднему значению переменной составляющей выпрямленного напряжения на каждом интервале квантования, но противоположный по значению, который подается на реактор L_p2. Сигнал, генерируемый фильтром, находится строго в противофазе с u_d, амплитуда гармоник на выходе блока 4 зависит только от величины шага квантования. Данный фильтр обеспечивает почти полную компенсацию переменой составляющей выпрямленного напряжения.

Характеристики электромагнитных процессов активного СФ представлены на рисунках 48, 49.

75

Рисунок 48 –Переменная составляющая выпрямленного напряжения на выходе пассивной части u_п и инвертированная переменная составляющая u_и,

сгенерированная активным фильтром и поданная на второй реактор от времени для шестипульсовой схемы выпрямления и токе нагрузке I_н=1000А

76

Рисунок 49 –Мгновенное напряжение выпрямленного напряжение на входе активного СФ, u₁, на выходе первого звена, u₂ и напряжение на нагрузке, u_d при шестипульсовой схеме выпрямления и токе нагрузке I_н=1000А

По своим сглаживающим характеристикам активно-пассивный фильтр намного превосходит двухзвенные резонансные фильтры тяговых подстанций; за счет возможной ликвидации части блоков реактора повышается экономичность активно-пассивного фильтра из-за снижения потерь в активном сопротивлении реактора, кроме того, по тем же причинам уменьшаются массогабаритные параметры подстанционного фильтра; активное звено сглаживающего фильтра существенно (до 6 дБ) снижает гармонику 50 Гц, в то время как традиционные фильтры тяговых подстанций увеличивают ее примерно в такое же количество раз.

77

Несмотря на вышеизложенное, активно-пассивный фильтр не нашёл широкое применение на тяговых подстанциях постоянного тока из-за ряда сопутствующих проблем, в частности: отсутствия мощных источников управляемого напряжения, которые могли бы создавать напряжения заданных форм, достаточной мощности 10-20 кВт. Кроме этого, такая схема СФ ОмГУПС имеет следующий недостаток: подключённая в последовательной части ко второму реактору, вызывает трудности: при к.з. в тяговой сети на втором реакторе образуется значительное противоЭДС, эта противоЭДС может достигать величины до 9-10 кВ и соответственно выходные цепи управляемого источника должны быть рассчитаны на такие нагрузки. В настоящее время таких источников нет. Как только эта проблема будет решена, активные СФ найдут широкое применение.

Многое зависит от рационального выбора схемы и конструкции активного фильтра, которые в настоящее время приходится находить экспериментально,

подбором. Сложность аналитического исследования системы «выпрямитель тяговой подстанции - активный фильтр - тяговая сеть» заключается в том, что невозможно учесть многочисленные факторы, воздействующие на работу этой системы в реальных условиях железной дороги.

78

2 Экономическая эффективность сглаживающих фильтров с пониженной индуктивностью реактора

При расчете экономического эффекта принята отраслевая методика по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте.

К основным показателям экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса относятся:

чистый дисконтированный доход (ЧДД);

индекс доходности (ИД);

срок окупаемости (Т_о).

Чистый дисконтированный доход определяется как дисконтированная разность между доходами (результатом) и расходами (затратами) за весь расчетный период. При расчете в базовых единицах и постоянной норме дисконта ЧДД определяется по выражению 2.1:

T

1

T

ЧДД  (Р _t  З_t )

 Э_t _t ,

(2.1)

(1  Е)

t

t 0

t 0

где Р_t – результаты, достигнутые на t-ом шаге расчета;

З_t – затраты, осуществляемые на том же шаге;

T – расчетный период; t – номер шага расчета;

Е – норма дисконта, принятая в размере 0,1;

Э_t – эффект, достигнутый на t-ом шаге расчета; α_t – коэффициент дисконтирования.

Если в результате расчета ЧДД получается положительным,

инвестиционный проект считается эффективным.

В качестве начального года расчетного периода для определения экономического эффекта принимается 2004 г. За расчетный принимается период равный 5 годам.

79

Для более полной характеристики проекта необходимо рассчитать индекс доходности, или рентабельность инвестиций. Расчет ведётся по формуле 2.2:

1

T

1

ИД=

(Р_t -З_t )

,

(2.2)

(1+Е)

t

^K t=0

где K – единовременные капитальные вложения, тыс.р.

Экономический эффект от внедрения сглаживающего фильтра с пониженной индуктивностью реактора за счет уменьшения потерь электрической энергии в реакторах.

Для расчета экономического эффекта на тяговой подстанции принято, что снижена индуктивность реактора с 5 до 2,5 мГн;

Снижение индуктивности реактора СФ подстанции с 5 до 2,5 мГн влечет за собой и снижение их активных сопротивлений, что в конечном итоге приводит к уменьшению потерь электрической энергии.

Затраты на реализацию сглаживающего фильтра с пониженной индуктивностью реактора определяются стоимостью соединительных проводов и произведенных работ.

Средняя длина необходимых проводов марки АС 150 для наращивая перемычки катушки индуктивности реактора, тем самым, снижая его индуктивность, составляет 30 м. Затраты на соединительные провода 2.3:

З_р = с_пр∙l, (2.3)

где с_пр - стоимость погонного метра провода марки АС 150 (с_пр= 200 р.); l - средняя длина необходимых проводов (l = 30 м).

З_р =200∙30 = 6000 р.

Для реконструкции сглаживающего фильтра требуется бригада в составе двух человек – электромеханик (8 разряд) и электромонтер (разряд не ниже 4-го).

По технологическим картам на выполнение данной работы выделяется 2 часа. В

таблице 4 представлен расчет заработной платы.

80

Таблица 4 – Расчет фонда заработной платы

Доплаты и

надбавки, р./ч.

Категория

Отрабо

Тарифная

условия труда

работников

танное

ставка,

премия

районнаянадбавка

(разряд)

время,ч.

р./ч.

за

Электро

68,5

5,48

6,85

10,28

механик

2

(8-й)

Электро

32,8

2,63

3,28

4,92

монтер

2

(4-й)

Всего за отработанн ое время, р.

87,26 182,22

Стоимость произведенных работ (C_p) определяется по формуле 2.4:

Cp= C_p8 +C_p4 +(C_p8 +C_p4 )ЕСН ,

(2.4)

где C_p8 - ОЗП электромеханика 8-го разряда, р./ч;

C_p8 - ОЗП электромеханика 4-го разряда, р./ч;

ЕСН - единый социальный налог от ОЗП ( ЕСН =0,267).

C_p = 182,22+87,26+(182,22+87,26)0,267; C_p = 341,4 р.

Сглаживающий фильтр требует настройки резонансного контура 2 раза/год,

таким образом ежегодная стоимость производственных работ ( C_р.сум ),

определяется по формуле 2.5:

^Cр.сум ^=nCp ^,

(2.5)

где n – количество настроек в год, (n=2).

C_р.сум = 682,8 р.

81

Для настройки резонансного контура используется генератор низких частот.

Амортизационные отчисления на ремонт генератора низких частот в год

(С_ам.г), определяется по формуле 2.6:

Сам.г = k  Ц_г



t_p



1

,

(2.6)

8760

T

сл.г

где Ц_г – стоимость генератора низкой частоты, р.;

t_р – время эксплуатации генератора частоты при настройки резонансного контура, ч;

T_сл.г - эксплуатационный срок службы генератора частоты, год; k – количество использования прибора в год (k=2).

С_ам.г = 2  27600 

2



1

;

8760

25

С_ам.г=0,5 р.

Стоимость электроэнергии, потребляемой генератором низких частот из электрической сети (С_эл.эн), определяется по выражению 2.7:

С_эл.эн =k  P  K_им  t_p  Ц ,

(2.7)

где Р – мощность генератора низких частот, кВт;

K_им - коэффициент использования мощности ( K_им = 0,8);

Ц - стоимость электроэнергии, р./кВт∙ч.

С_эл.эн =2  0,6  0,8  2  1,81;

С_эл.эн =3,46 р.,

Затраты на реализацию (З) сглаживающего фильтра с пониженной

индуктивностью реактора, определяются по формуле 2.8:

^{З = З}р ^+Сам.г ^+Сэл.эн ^{ C}р ^;

(2.8)

З=6000+0,5+3,46+341,1;

З = 6345 р.

Затраты на ежегодное обслуживания СФ (З_о), определяются по формуле

(2.9):

З  C +С

+С

эл.эн

 C

р.сум

;

(2.9)

о

р ам.г

82

З_о = 0,5+0,16+3,46+682,8 ;

З_о = 687,3 р.

Уменьшение потерь электрической энергии приводит к экономии

электрической энергии, определяемой по выражению 2.10:

P  k _э² I _d²R 8760  c_эл ,

(2.10)

где k_э – коэффициент эффективности тока нагрузки;

I_d – среднегодовой тяговый ток подстанции, А;

R – уменьшение активного сопротивления, Ом;

с_эл.эн – стоимость электрической энергии, р./кВт∙ч (с_эл.эн=0,96).

Результаты расчета уменьшения потерь электрической энергии за счет снижения индуктивностей, а, следовательно, и активных сопротивлений реакторов СФ тяговой подстанции при конкретных параметрах этой подстанции приведены в таблице 7.

Таблица 5 - Результаты расчета потерь электрической энергии на тяговой подстанции

Коэффициент

Среднегодовой

Уменьшение

Уменьшение

эффективности

тяговый

ток

активного

потерь

тока нагрузки k_э

подстанции I_d,

сопротивления

R,

электрической

А

мОм

энергии А,

тыс. кВтч в год

1,05

1584

12

290,79

Р = ∆А∙с_эл.эн.,

(2.11)

где с_эл.эн – стоимость электрической энергии, р./кВт∙ч (с_эл.эн=0,96)

Р = 290,79∙0,96 = 279158 р.

83

При определении суммарного экономического эффекта за расчетный период (ЧДД) разновременные затраты [9] и результаты должны быть приведены к одному моменту времени, для чего используют коэффициент дисконтирования

α_t. Результаты расчета ЧДД и ИД по годам соответственно представлены в таблице 6 и таблице 7.

Таблица 6 – Результаты расчета по годам ЧДД

Период

Результат, р.

Затраты, р.

Коэффициент

ЧДД, р.

дисконтирования

2004

279158

6345,9

1,10

248000

2005

279158

687,3

1,21

230100

2006

279158

687,3

1,33

209400

2007

279158

687,3

1,46

190700

2008

279158

687,3

1,61

173000

Итого: ЧДД = 1051000

Таблица 7 – Результаты расчета по годам ИД

Период

Результат, р.

Затраты, р.

Коэффициент

ИД

дисконтирования

2006

279158

6345,9

1,10

3906

2007

279158

687,3

1,21

3624

2008

279158

687,3

1,33

3297

2009

279158

687,3

1,46

3004

2010

279158

687,3

1,61

2724

При определении суммарного экономического эффекта за расчетный период

(ЧДД) разновременные затраты и результаты должны быть приведены к одному моменту времени. Для чего используют коэффициент дисконтирования α_t. Таким образом, за расчетный период Т = 5 лет суммарный экономический эффект от

84

внедрения сглаживающего фильтра с пониженной индуктивностью реактора составит 1051 тыс. р.

3 Техника безопасности при производстве работ на сглаживающем фильтре тяговой подстанции

3.1 Характеристика возможных опасных и вредных производственных факторов при выполнении работ на СФ тяговой подстанции

Охрана труда - это система законодательных актов, социально -

экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно -

профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность,

сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе производства.

Всё многообразие законодательных актов, мероприятий и средств,

включенных в понятие охраны труда, направлено на создание таких условий деятельности, при которых исключено воздействие на работающих опасных и вредных производственных факторов.

Опасный производственный фактор - это фактор, воздействие которого на работающего в определённых условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья. К резкому ухудшению здоровья можно отнести отравление, облучение, тепловой удар и др.

Вредный производственный фактор - это фактор, воздействие которого на работающего в определённых условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности. В зависимости от уровня и продолжительности воздействия вредный производственный фактор может стать опасным.

При выполнении работ на СФ возможны следующие вредные и опасные факторы [8]:

повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

повышенный уровень статического электричества.

85

СФ тяговой подстанции постоянного тока является высоковольтной установкой. Согласно [8] напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки, не должны превышать значений, указанных в таблице 8

Таблица 8  Предельно допустимые значения тока и напряжения прикосновения протекающие через тело человека при нормальном режиме электроустановки

Род тока

U, В

I, мА

Не более

Переменный, 50 Гц

2,0

0,3

Переменный, 400 Гц

3,0

0,4

Постоянный

8,0

1,0

В таблице 8 напряжения прикосновения и токи приведены при продолжительности воздействий не более 10 мин в сутки и установлены, исходя из реакции ощущения. Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше 25°С) и влажности (относительная влажность более 75%), должны быть уменьшены в три раза.

Принимая что U_раб СФ равно 3000 В, а сопротивление тела человек 1000 Ом получим I = 3 А.

Даже при снятии напряжения с СФ конденсаторы остаются заряженными статическим электричеством. И в результате прикосновения человека к частям СФ может произойти поражение электрическим током.

86

3.2 Организационные мероприятия по технике безопасности

Согласно [8] для обеспечения безопасности работ выполняемых на СФ должны выполняться следующие организационные мероприятия:

назначение лиц, ответственных за организацию и безопасность производства работ;

оформление наряда или распоряжения на производство работ;

осуществление допуска к проведению работ;

организация надзора за проведением работ;

оформление окончания работы, перерывов в работе, переводов на другие рабочие места.

К работе на СФ должны допускаться лица, прошедшие инструктаж и обучение безопасным методам труда, проверку знаний правил безопасности и инструкций в соответствии с занимаемой должностью применительно к выполняемой работе с присвоением соответствующей квалификационной группы по технике безопасности и не имеющие медицинских противопоказаний.

Ответственными за безопасность работ являются:

допускающий – ответственное лицо из оперативного персонала;

ответственный руководитель работ;

производитель работ;

наблюдающий;

члены бригады.

Допускающий – ответственное лицо из оперативного персонала – несет ответственность:

- за правильность выполнения необходимых для допуска и производства работ мер безопасности;

87

- за правильность допуска к работе, приемку рабочего места по окончании работы.

Ответственный руководитель при работе на СФ может не назначаться.

Производитель работ, принимая рабочее место от допускающего, отвечает за правильность его подготовки и за выполнение необходимых мер безопасности.

Наблюдающий при работе на СФ может не назначаться. Работа на СФ выполняется по наряду. Наряд выдается оперативному персоналу непосредственно перед началом работы. Наряд на работу выписывается в двух экземплярах. Перед допуском к работе производитель работ совместно с допускающим проверяют выполнение технических мероприятий по подготовке рабочего места.

После проверки выполнения технических мероприятий производится допуск бригады, который заключается в том, что допускающий:

проверяет соответствие состава бригады и квалификации включенных в нее лиц записи в наряде. Проверка производится по именным удостоверениям;

прочитывает по наряду фамилии производителя работ, членов бригады и содержание порученной работы; объясняет бригаде, откуда снято напряжение, где наложены заземления, какие части ремонтируемого и соседних присоединений остались под напряжением и какие особые условия должны соблюдаться;

указывает бригаде границы рабочего места; убеждается, что все изложенное им

бригадой понято;

доказывает бригаде, что напряжение отсутствует и если не видны заземления – прикосновением к токоведущим частям рукой после предварительной проверки отсутствия напряжения указателем напряжения;

сдает рабочее место производителю работ.

Допуск к работе производится непосредственно на рабочем месте.

88

С момента допуска бригады к работам надзор за ней в целях предупреждения нарушений требований техники безопасности возлагается на производителя работ. Производитель работ все время находится на месте работ.

Оставаться на рабочем месте одному производителю работ или членам бригады без производителя работ не разрешается.

При необходимости отлучи производитель работ, если на это время его не могут заменить лицо, выдавшее наряд, или лицо из оперативного персонала,

обязан вывести бригаду из РУ; оформить перерыв в работе.

случае подмен производителя работ лицом, выдавшим наряд,

производитель должен на время своей отлучки передать ему наряд.

При перерыве в работе на протяжении рабочего дня бригада удаляется из РУ. Наряд остается у производителя работ. Плакаты, ограждения и заземления остаются на месте. Ни один из членов бригады не имеет права войти после перерыва в РУ в отсутствии производителя работ. Производитель работ сам указывает место работы.

Оперативный персонал до возвращения производителем работ наряда с отметкой о полном окончании работ не имеет права включать СФ в работу или вносить в схему изменения, сказывающиеся на условиях производства работ.

По окончании рабочего дня рабочее место приводится в порядок, плакаты,

заземления и ограждения остаются на местах.

На следующий день к прерванной работе можно приступить после осмотра места работы и проверки выполнения мер безопасности допускающим и производителем работ.

После полного окончания работы рабочее место приводится в порядок,

производитель работ выводит бригаду и сдает наряд оперативному персоналу.

Закрытие наряда производится после того, как будут последовательно выполнены:

- снятие заземлений;

89

удаление временных ограждений и снятие плакатов «Работать здесь»;

установка на место постоянных ограждений и снятие плакатов вывешенных до начала работы.

3.3 Технические мероприятия

Работы на СФ производятся со снятием напряжения. Согласно /8/ для обеспечения безопасности обслуживающего персонала должны быть выполнены следующие технические мероприятия:

отключение установки от источника питания электроэнергией;

проверка отсутствия напряжения;

-механическое запирание приводов отключенных коммутационных аппаратов, снятие предохранителей, отсоединение концов питающих линий и другие мероприятия, обеспечивающие невозможность ошибочной подачи напряжения к месту работы;

установка знаков безопасности и ограждение остающихся под напряжением токоведущих частей, к которым в процессе работы можно прикоснуться или приблизиться на недопустимое расстояние;

наложение заземлений (включение заземляющих ножей или наложение переносных заземлений);

ограждение рабочего места и установка предписывающих знаков безопасности.

На месте производства работ должны быть отключены:

токоведущие части, на которых будет производиться работа;

не огражденные токоведущие части, к которым возможно приближение людей, на расстояние менее 0,6 м.

Если указанные токоведущие части не могут быть отключены, то они

должны быть ограждены.

90

С каждой стороны, откуда коммутационным аппаратом может быть подано напряжение на место работы, должен быть видимый разрыв, образованный отсоединением или снятием шин и проводов, отключением разъединителей.

Для предотвращения ошибочного или самопроизвольного включения коммутационных аппаратов, которыми может быть подано напряжение к месту работы, должны быть выполнены следующие мероприятия:

у разъединителей, выключателей нагрузки ручные приводы в отключенном положении заперты на механический замок;

у разъединителей, управляемых оперативной штангой, стационарные ограждения заперты на механический замок;

у приводов коммутационных аппаратов, имеющих дистанционное управление, отключены цепи силовые и оперативного тока, а у пневматических приводов, кроме того, на подводящем трубопроводе сжатого воздуха закрыт и заперт на механический замок клапан и выпущен сжатый воздух, при этом спускные пробки (клапаны) оставлены в открытом положении;