Определим более выгодный вариант, сравнивая капитальные затраты и текущие расходы, связанные с приобретением новых трансформаторов и подключением старых по новым схемам.

Капитальные затраты по первому варианту будут включать в себя цену нового трансформатора. Текущие расходы включают в себя расходы на амортизацию, расходы на обслуживание и расходы на электроэнергию.

(6.1)

Капитальные затраты по второму варианту включают в себя расходы на переподключения трансформаторов, демонтаж, монтаж, ошиновку от вводов и расходы на материалы. Текущие расходы такие же, как и в первом случае, за исключением расходов на амортизацию, так как трансформаторы отработали полный срок службы в 25 лет.

6.2 Оценка стоимости потерь электроэнергии в процессе эксплуатации силовых трансформаторов

Основными электрическими параметрами силового трансформатора, характеризующими экономичность его работы, являются:

– потери холостого хода;

– потери короткого замыкания.

Перемагничивание активной стали сердечника является причиной возникновения потерь холостого хода. Они являются постоянной составляющей полных потерь мощности и не зависят от нагрузки трансформатора. Факторами, от которых зависят потери холостого хода являются: качество трансформаторной стали, из которой изготовлен магнитопровод трансформатора, технология изготовления магнитной системы, качество проектирования магнитопровода, материальная база.

Потери короткого замыкания состоят из потерь в проводе обмоток и дополнительных потерь в стенках бака и других металлических частях, вызываемых потоками рассеивания. Потери короткого замыкания изменяются в зависимости от нагрузки трансформатора (от величины тока, протекающего по обмоткам) и являются переменной составляющей полных потерь мощности. Факторами, от которых зависят потери короткого замыкания являются: материал обмоток (медь, алюминий), плотность тока, количество витков, некоторые инженерные приемы (например, применение транспозиции, оптимальная компоновка строения витка в случае сложного витка, состоящих из нескольких параллельных проводников).

Номинальные величины потерь холостого хода и короткого замыкания тягового трансформатора устанавливаются на стадии инженерной разработки с учетом технологических возможностей завода-изготовителя и указываются в технических требованиях (на серийную продукцию) или технических характеристиках, которые согласуются с заказчиком (на нетиповую продукцию).

Полученные путем измерений потери холостого хода и короткого замыкания, могут отличаться от номинальных в пределах, установленных техническими условиями допусков (в общем случае отклонение на потери холостого хода составляет плюс 15%. Отклонение на потери короткого замыкания составляет плюс 10%) и указываются в Паспорте каждого трансформатора.

Расчет стоимости потерь электроэнергии в процессе эксплуатации силового трансформатора (критерий энергоэффективности трансформатора) производится по следующей формуле [14].

(6.2)

где T – время работы трансформаторов в год, час, – потери холостого хода, руб, – потери короткого замыкания, руб, – коэффициент загрузки трансформатора, руб, – цена на электроэнергию, руб/кВт час;

Известно, что со сроком эксплуатации потери мощности в магнитопроводе трансформатора возрастают [3]. При сроке эксплуатации более 30 лет потери увеличиваются приблизительно на 30 % относительно номинальных [3], а срок службы рассматриваемых трансформаторов превышает 30 лет. Поэтому потери для действующих тяговых трансформаторов рассматриваемых подстанций: кВт в соответствии с [3] для новых трансформаторов – кВт. Потери короткого замыкания для обоих случаев составляют 200 кВт. Средний тариф на электрическую энергию для компенсации потерь потребителя ОАО «РЖД» в 2017 году составит 2 руб/кВтч [12]. Коэффициент загрузки трансформатора примем равным 0,75.

6.3 Оценка эксплуатационных расходов, возникающих в процессе эксплуатации силового трансформатора

В период эксплуатации силового трансформатора потребитель несет расходы, связанные с обслуживанием данного оборудования на объекте, проведением испытаний, предусмотренных ПУЭ. Суммарные расходы на выполнение перечисленных работ для силовых трансформаторов, определяем по формуле (6.3). Для тяговых трансформаторов классом напряжения 220 кВ и выше ежегодные затраты на техническое обслуживание и ремонт, составляют 4,9 % [3] стоимости трансформатора ( ). Для действующих трансформаторов, отработавших полный срок службы примем .

(6.3)

При этом, для первого варианта – установка двух новых силовых трансформаторов, стоимость капитальных вложений составит 160 000 тыс. руб. Для второго варианта – подключение двух тяговых трансформаторов по новой схеме, капитальные вложения включают работы по демонтажу и монтажу, ошиновки от вводов напряжением 220, 27,5 и 10 кВ и материалы, что составит около 500 тыс. руб. [3].

Амортизационные отчисления представляют собой накопления, предназначенные для замены оборудования по истечении его срока службы. Они определяются по нормам от стоимости объектов основных средств и включаются в затраты предприятия.

В экономической деятельности предприятий могут использоваться различные методы начисления амортизации: линейный; ускоренный; замедленный. Наиболее распространенным является линейный метод расчета

Амортизационные отчисления определяются по формуле (6.4). Амортизационные отчисления а_р для тяговых трансформаторов подстанций составляют 6,7 % [3]. Для действующих тяговых трансформаторов со сроком эксплуатации более 20 лет а_р  0 %.

(6.4)

6.4 Выбор оптимального варианта

Сведем исходные данные для расчета годовых затрат в одну таблицу 6.1 и произведем расчет для первого варианта. Расчет для второго варианта будет производиться аналогично.

Таблица 6.1 – Исходные данные для расчета текущих расходов

Произведем расчет стоимости потерь электроэнергии в процессе эксплуатации силового трансформатора по формуле (6.2).

тыс. руб/год.

По формуле (6.3) произведем расчет расходов на эксплуатацию нового трансформатора, которое включает в себя его обслуживание, межремонтные испытания и ремонт.

тыс. руб/год.

Расходы на амортизационные отчисления найдем по формуле (6.3).

тыс. руб.

Определим по формуле (6.1) текущие расходы, связанные с эксплуатацией новых трансформаторов.

_{Для первого случая, при котором необходима покупка новых трансформаторов, текущие расходы составят 21424 тыс. руб/год. Произведем аналогичный расчет для второго случая и сведем полученные результаты в таблицу 6.2.}

_{Таблица 6.2 – Расчет текущих расходов использования трансформаторов}

Сведем данные о капитальных вложениях и текущих расходах по обоим случаям в таблицу 6.3 и проанализируем полученные результаты.

Таблица 6.3 – Капитальные вложения и текущие расходы по двум вариантам

Расходы на электрическую энергию и обслуживание во втором случае выше, чем в первом, в связи с тем, что трансформаторы отработали полный срок службы, но эксплуатация старых трансформаторов не требует расходов на амортизацию.

Капитальные вложения и текущие расходы по первому случаю выше, чем по второму, это значит, что предлагаемая методика по подключению трансформаторов по новым схемам экономически эффективна.

7 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЯХ

7.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов

Безопасность жизнедеятельности – это тип деятельности, при котором с определенной вероятностью исключаются факторы, влияющие на здоровье человека. Безопасность следует понимать как комплекс мер по защите человека от опасных воздействий, появляющихся в результате конкретной его деятельности. Работа на железной дороге для человека связана с вредными и опасными условиями труда.

Вредные условия труда – условия труда, которые характеризуются наличием вредных производственных факторов, превышающих гигиенические нормы и оказывающих пагубное воздействие на организм работника и (или) его потомство.

Опасные условия труда – совокупность производственных факторов, влияние которых в течение рабочего дня (или его части) создает риск для жизни, высокую вероятность развития острых профессиональных заболеваний, в том числе и тяжелых форм.

В производственной сфере выделяют опасные и вредные факторы, неблагоприятно действующие на работника в ходе его производственной деятельности. Опасным производственным фактором называют отрицательный фактор, действие которого на работника приводит к ухудшению состояния его здоровья. Вредным производственным фактором называется фактор среды и трудовой деятельности, воздействие которого на работника может привести к временному снижению работоспособности, приобретению профессионального заболевания, повысить частоту соматических заболеваний.

Опасные и вредные производственные факторы, которые обладают свойствами физического воздействия на организм работающего на тяговой подстанции человека, подразделяют на следующие группы:

– вредные и опасные производственные факторы, связанные со звуковыми колебаниями в производственной среде и характеризуемые: