5.1.1 Расчет контура заземления тяговой подстанции
Для безопасности обслуживающего персонала тяговой подстанции разрабатывается защитное заземление, для чего подбираем конструкцию заземляющего устройства и определяем сопротивление растеканию тока замыкания на землю.
Выбираем вертикальные электроды из стальных труб диаметром 63 мм; полоса связи стальная шириной 50 мм; длина вертикального электрода 3,5 м; заглубление полосы связи 900 мм; грунт, на котором расположен объект - супесок его удельное сопротивление 300 Ом·м; климатический район расположения объекта – 2.
Для установок свыше 1000 В с изолированной нейтралью допустимое сопротивление заземления устройства должно быть не более Rd=4 Ом.
Расчетное удельное сопротивление грунта, в котором предполагается размещать электроды заземления:
, (5.1)
где р = 300 Ом·м – наибольшее допустимое сопротивление супеска;
k=1,25 – сезонный повышающий коэффициент.
.
Определим сопротивление вертикального трубчатого электрода растеканию тока:
, (5.2)
где
- расчетное
удельное сопротивление грунта;
L=3,5 м - длина вертикального электрода;
d=6,3 см - диаметр вертикальных электродов из стальных труб;
t=900 мм - заглубление полосы связи .
Сопротивление очага вертикальных заземлителей, учитывая влияние полосы связи:
, (5.3)
где
- допустимое
сопротивление заземления.
Определяем примерное количество необходимых вертикальных электродов:
(5.4)
.
При 15 электродах
расстоянии между ними, равно
,
коэффициент использования при отношении
расстояния между электродами к их длине
,
тогда:
, (5.5)
где n - количество необходимых вертикальных электродов.
Длина полосы связи при расстоянии между ними, равном 2L, будет равна:
(5.6)
Тогда сопротивление полосы связи составит:
(5.7)
Коэффициент
использования полосы связи
.
Вычислим сопротивление растеканию тока
заземляющего устройства:
(5.8)
Учитывая, что
полученное сопротивление превышает
допустимое (4 Ом) и что при увеличении
количества труб коэффициенты использования
уменьшаются по величине (а вычисляемые
сопротивления увеличиваются), принимаем
n=60
тогда
,
а
.
Пересчитаем расчет для нового числа
вертикальных заземлителей:
Условия выполняются, а значит количество заземлителей в нашем случае подобранно правильно и необходимые меры электробезопасности на тяговой подстанции будут обеспечены.
5.2. Оценка воздействия работы тяговой подстанции
на окружающую среду
Функционирование тяговой подстанции связано с загрязнением природных комплексов выбросами, стоками, отходами, электромагнитным загрязнением, которые не должны нарушать равновесие в экологических системах. Равновесие экосистемы характеризуется свойством сохранять устойчивое состояние в пределах регламентированных антропогенных изменений в окружающих транспортное предприятие природных комплексах.
Тяговая подстанция потребляют большое количество различных видов топлива (угля, газа, дизельного топлива, бензина, различные масла и др.), используемого для обеспечения производственных процессов.
Тяговая подстанция в процессе функционирования потребляет воду и воздух. Вода используется для питьевых, хозяйственно-бытовых и производственных нужд. Воздух используется для вентиляции помещений, при сгорании топлива, в процессах сварки, окраски, испытания двигателей внутреннего сгорания, работе пневматического оборудования, для обдува изделий.
Воздействия тяговой подстанции на окружающую среду можно классифицировать по следующим признакам:
-механические (твердые отходы, механическое воздействие на почвы от автоматрис, дрезин);
-физические (тепловые излучения, электрические поля, электромагнитные поля, шум, вибрация);
-химические вещества и соединения (кислоты, соли металлов, краски и растворители).
Тяговая подстанция представляет собой объект с довольно небольшими отходами производства и отходами потребления. Большая часть отходов устраняется путем утилизации и переработки отходов.
Все возможные металлические детали вышедшие из строя, на территории тяговой подстанции, подлежат переработке. Основным способом переработки металлических отходов является их переплавка. Отходы полимерных материалов и резины, применяемые в различных прокладках и изолированных деталях, легко перерабатывается в основную или вспомогательную продукцию давлением и теплотой. Полиэтиленовые отходы (пленка, крошка, негодные детали, брак) – отличный материал для композиционных материалов, из которых можно изготовлять трубы, тару и другую продукцию широкого потребления.
Подстанция использует большое количество моторных, компрессорных, трансмиссионных, трансформаторных масел, изготовляемых из нефти. Важнейшим направлением снижения расхода масел на предприятиях железнодорожного транспорта является регенерация отработанных масел.
На тяговых подстанциях применяются аккумуляторные батареи. Во время их работы в атмосферу выделяются пары кислот, которые негативно влияют на окружающую среду. Такие батареи требуют утилизации по истечению срока службы. Так же используются люминесцентные лампы. Данный вид отходов образуется в результате освещения помещений. Существует несколько фирм по утилизации ламп, и юридические лица, а также индивидуальные предприниматели обязаны сдавать лампы на переработку и разрабатывать паспорт опасного отхода. Кроме того существуют полигоны по утилизации токсичных отходов.
Токсичные производственные отходы (при нанесении лакокрасочных покрытий, на гальванических процессах, при сварке и наплавке, смазочных операциях, на аккумуляторных участках и др.). Обезвреживание токсичных промышленных отходов производится следующими методами: жидкие негорючие отходы перед захоронением обезвоживают и по возможности обезвреживают термическим способом; жидкие и парообразные горючие отходы сжигают в печах с утилизацией тепла для нагрева воды, отопления и других нужд; твердые не горючие отходы, содержащие токсичные вещества подлежат частичному обезвреживанию путем перевода токсичных соединений в менее токсичные с последующим захоронением в герметичных колодцах.
Транспортировка отходов на специально оборудованные полигоны производится на специальных видах транспорта. Разрешение на размещение (захоронение) отходов предприятия получают в исполнительных органах власти при обязательном согласовании с территориальными органами по охране природы, а также органами санэпидемнадзора.
Защита от электромагнитных полей и излучений в нашей стране регламентируется Законом РФ об охране окружающей природной среды, а также рядом нормативных документов.
Основной способ защиты населения от возможного вредного воздействия электромагнитных полей от линий электропередачи - создание охранных зон шириной от 15 до 30 м в зависимости от напряжения ЛЭП. Данная мера требует отчуждения больших территорий и исключения их из пользования в некоторых видах хозяйственной деятельности.
Уровень напряженности электромагнитных полей снижают также с помощью устройства различных экранов, в том числе и зеленых насаждений, выбора геометрических параметров ЛЭП, заземление тросов и других мероприятий.
Для защиты подземных сооружений от электрокоррозии применяют системы защитного устройства обеспечивающие электробезопасность персонала, при этом повышается надежность отключения тяговой сети при повреждении изоляции за счет уменьшения сопротивления короткозамкнутой цепи, уменьшается вероятность отказа максимальной токовой защиты при ремонтах.
Основными направлениями снижения величины загрязнения окружающей среды являются: рациональный выбор технологических процессов для производства и транспортировки электроэнергии; применение экологически чистого производственного оборудования и подвижного состава, своевременное их обслуживание и ремонт; использование средств защиты окружающей среды и поддержание их в исправном состоянии.