Розрахунок схеми електропостачання групи цехів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

електропостачання цех трансформатор струм

Вступ

1. Розрахунок електропостачання об'єкту

1.1 Характеристика проектованого об'єкта

1.2 Розрахунок графіків навантажень

1.3 Розрахунок електричних навантажень

1.3.1 Методи розрахунку електричних навантажень

1.3.2 Розрахунок силового навантаження цехів підприємства

1.3.3 Розрахунок освітлювального навантаження цехів підприємства

1.3.4 Розрахунок навантаження цехів та підприємства вцілому

1.4 Вибір компенсуючих пристроїв

1.5 Вибір числа і потужності силових трансформаторів

1.5.1 Вибір потужності трансформаторів головної понижуючої підстанції (ГПП)

1.5.2 Вибір трансформаторів цехових ТП

1.6 Вибір місця розташування головної понижуючої підстанції (ГПП)

1.7 Розрахунок струмів короткого замикання

1.8 Вибір обладнання підстанції

1.8.1 Загальні умови вибору електричних апаратів напругою вище 1000 В

1.8.2 Вибір обладнання відкритого розподільчого пристрою

1.8.3 Вибір обладнання закритого розподільчого пристрою

1.8.4 Вибір вимірювальних трансформаторів струму та напруги

1.9 Вибір живлячих мереж напругою вище 1000 В

1.9.1 Загальні положення по вибору провідників напругою вище 1000 В

1.9.2 Вибір повітряної лінії електропередачі

1.9.3 Вибір кабелів до цехових ТП

1.9.4 Вибір ошиновки підстанції

Висновки

Перелік використаних джерел

Вступ

Електропостачання, служить для забезпечення електроенергією всіх галузей господарства: промисловості, сільського господарства, транспорту, міського господарства і т. д. У систему електропостачання входять джерела живлення, що підвищують і знижують підстанції електричні, живлячі розподільні електричні мережі, різні допоміжні пристрої і споруди. Основна частина електроенергії, що виробляється, споживається промисловістю. Структура електропостачання визначається особливостями виробництва і розподілу електроенергії, що історично склалися, в окремих країнах. Принципи побудови систем електропостачання у промислово розвинених країнах є загальними. Деяка специфіка і місцеві відмінності в схемах електропостачання залежать від розмірів території країни, її кліматичних умов, рівня економічного розвитку, обсягу промислового виробництва і щільності розміщення електрифікованих об'єктів і їх енергоємності.

Схеми систем електропостачання будують, виходячи з принципу максимально можливого наближення джерела електроенергії вищої напруги до електроустановок споживачів з мінімальною кількістю рівнів проміжної комутації і трансформації. Для цих цілей застосовують т.з. глибокі введення (35--6 кВ ) кабельних і повітряних ліній електропередачі. Знижуючі підстанції розміщуються в центрах розташування основних споживачів електроенергії, тобто в центрах електричних навантажень. Елементи системи електропостачання несуть постійне навантаження, розраховуються на взаємне резервування з врахуванням допустимих перевантажень і розумного обмеження вжитку електроенергії і в післяаварійному режимі, коли виробляються відновні роботи на пошкодженому елементі або ділянці мережі. В більшості випадків передбачається роздільна робота елементів з використанням засобів автоматики і глибокого секціонування всіх ланок. Паралельна робота застосовується лише при необхідних обґрунтуваннях.

Надійність електропостачання залежить від вимог безперебійності роботи електроприймачів. Необхідна міра надійності визначається тим можливим збитком, який може бути нанесений виробництву при припиненні їх живлення. Існують 3 категорії надійності електроприймачів. До 1-ої категорії відносять ті, живлення яких забезпечують не менше чим 2 незалежних автоматично резервованих джерела. Найкращі в цьому випадку схеми електропостачання з територіально роз'єднаними незалежними джерелами. Для особливо відповідальних електроприймачів в схемі електропостачання передбачають додаткове третє джерело. До 2-ої категорії відносяться електроприймачі, що допускають перерву живлення на якийсь час, необхідне для включення ручного резерву. Для приймачів 3-ої категорії допускається перерва живлення на якийсь час до 1 доби, необхідне на заміну або ремонт пошкодженого елементу системи.

Сучасний стан енергетики України

Протягом останніх 10 років у галузі практично не проводилися відновлення та реконструкція основного устаткування. Внаслідок цього 96% обладнання теплових електростанцій (ТЕС) вже відпрацювали свій ресурс, 73% - перевищили граничний. Зараз із 36 млн. кВт потужності ТЕС тільки 17 млн. кВт можуть нести навантаження, інші потребують ремонту або реконструкції. Фактично відбувається "спрацювання" енергетики, тобто повне її фізичне зношення. Енергосистема України вже сьогодні не в змозі забезпечити споживачів тими обсягами електроенергії, яких вони потребують.

Розрахунки показують, що якщо не забезпечити відновлення генерації, то вже в 2014 р. дефіцит робочої потужності в енергосистемі України становитиме 7-10 млн.кВт, в 2017 р. в ній працюватимуть в основному лише АЕС та ГЕС.

1. Розрахунок електропостачання об'єкту

1.1 Характеристика проектованого об'єкта

Електропостачання групи споживачів багатоцільова задача, яка встає перед розробником. Тому для того, щоби правильно розробити систему електропостачання будь-якого підприємства, цивільної споруди треба врахувати багато факторів, розглянути і вирішити такі задачі, як: електричні навантаження цеха (підприємства), вибір числа і потужності трансформаторів, вибір перетину живлячої і ліній, вибір захисної і комутуючої апаратури, визначення струмів короткого замикання, вибір і місце установки пристроїв які компенсують реактивну потужність.

При розробці схем електропостачання підприємства або цеха потрібно вміти оцінювати особливості технологічного процесу, звертати увагу на встановлене обладнання і вплив його на якість електроенергії, і в відповідності до усього вище зазначеного робити висновки що до особливостей системи електропостачання.

Технологічне проектування починають з розробки маршрутної технології, яка передбачає послідовність виконання основних робіт. Вибирають найбільш економічний спосіб виготовлення заготовок (лиття, ковка і ін.), встановлюють технологічний процес їх обробки (різання, термообробка і ін.), а потім і складання. Розроблений технологічний процес оформлюють рядом документів, в яких регламентовані всі основні положення, режими і показники прийнятої технології.

Найважливіший документ -- технологічна карта, що містить усі дані про технологію виготовлення певної деталі або виробу, повний опис процесу виробництва за кожною операцією із зазначенням необхідного обладнання, інструменту, пристосувань, режимів робіт, норм часу, кваліфікації і розряду робітника.

Основним технічним документом виробництва є робоче креслення (детальне, вузлове, складальне), що дає інформацію про форму, розміри, матеріал деталі, види обробки і з'єднання деталей.

Таблиця 2.1 - Вихідні дані до курсового проектування

Номер цеха	Рном, кВт	Кп	Тип освітлення	Cos
Механічний цех №1	3600	0,17	ЛР	0,67
Механічний цех №2	3400	0,32	ДРЛ	0,75
Механічно- складальний	4300	0,37	ЛЛ	0,77
Інструментал..цех.	4300	0,17	ЛР	0,71
Цех дріб. серій	1600	0,32	ДРЛ	0,69
Ремонтно-механічний	5600	0,37	ЛЛ	0,75
Компресорна станція	1400	0,21	ЛР	0,65
Взагалі	24200

Примітка: ЛЛ - люмінесцентна лампа; ЛР - лампа розжарювання; ДРЛ - дуго розрядні лампи.

Таблиця 2.2 - Додаткові вихідні дані

Uном/Uном2 кВ	L км	Ке	С0 грн/кВт*год
35/6	6,4	0,07	1,12

1.2 Розрахунок графіків навантажень

Розрахункові навантаження визначаються за допомогою обробки типового добового графіка навантажень. В результаті обробки добового графіку навантаження будуть отримані середні навантаження за добу, рік, споживання електроенергії за добу і за рік, число годин використане максимуму навантаження Тmax, також час максимальних втрат max.



Рисунок 2.1 - Добовий графік навантажень

Wдоб = , ( 2.1)

де Рі - навантаження ступені графіку, кВт;

ti - тривалість цієї ступені, год.

Середня добова потужність визначається за формулою:

Pcep. = , (2.2)

Рсер=.

Енергія споживана за рік визначається за формулою:

Wр=Wдоб *365, ( 2.3)

Wр=.



Рисунок 2.2 - Річний графік навантажень

Число годин використання максимуму навантаження

Тmax = , (2.4)

де Рмах - максимальна ступінь навантаження графіку.

Тmax =.

Час максимальних втрат визначається за формулою:

, (2.5)

.

1.3 Розрахунок електричних навантажень

1.3.1 Методи розрахунку електричних навантажень

Розрахунок електричних навантажень можна проводити за допомогою наступних методів:

- метод коефіцієнту попиту;

- метод коефіцієнта використання;

- метод питомого навантаження на одиницю площини;

- метод питомого навантаження на одиницю продукції;

- метод розрахункового графіку навантажень.

Розрахунок електричних навантажень цехів та заводу в цілому проводиться за допомогою метода коефіцієнту попиту.

1.3.2 Розрахунок силового навантаження цехів підприємства

Послідовністю розрахунку електричних навантажень цехів за допомогою методу коефіцієнту попиту:

- визначаться розрахункове активне навантаження цеху.

Ррозр=, (2.6)

де - встановлена активна потужність цеху,(Вт);

Кп - коефіцієнт попиту.

- визначається розрахункове реактивне навантаження цеху

, (2.7)

де - коефіцієнт реактивної потужності, визначається по /6/ таб.2.2.

- визначається повна потужність цеху

. (2.8)

Розрахунок електричних навантажень цехів проводиться на прикладі цеха №1. подальші розрахунки зводимо в таблицю 2.3

кВт,

квар,

кВА.

Таблиця 2.3 - Розрахункові навантаження цехів

№	кВт	Кп			кВт	, квар	кВА
1	3600	0,17	0,67	1,1	612	673	909
2	3400	0,32	0,75	0,88	1088	957	1449
3	4300	0,37	0,77	0,83	1591	1320	2067
4	4300	0,17	0,71	0,99	731	724	1029
5	1600	0,32	0,69	1,04	512	532	739
6	5600	0,37	0,75	0,88	2072	1823	2760
7	1400	0,21	0,65	1,17	294	344	452
Взагалі	24200

1.3.3 Розрахунок освітлювального навантаження цехів підприємства

Розраховується активне навантаження освітлення:

(2.9)

де к - коефіцієнт який залежить від виду ламп освітлення, для ламп розжарювання(ЛР) к=1, люмінесцентних ламп(ЛЛ) к=1,1, ДРЛ к=1,2;

F - площа цеху або підрозділу,м2;

Рп0 - питоме навантаження освітлення, приймається; Рп0 = 13 - 17 Вт/м².

Реактивне освітлювальне навантаження розраховується за формулою:

, (2.10)

де - коефіцієнт реактивної потужності, визначається за

допомогою коефіцієнту активної потужності , .

Повна потужність від освітлення визначається:

. (2.11)

Розрахунок освітлювального навантаження цехів проводиться на прикладі цеха №1.

кВт,

,

кВА.

Подальші розрахунки зводимо до таблиці 2.4

Таблиця 2.4 - Розрахункове навантаження цехів від освітлення

Номер цеха	k	Рп0 кВт/м2	F м2			Pро кВт	Qpo квар	Spo кВА
1	1	15	4608	1	0	55,3	0	55,3
2	1,2	15	4608	0,95	0,33	66,3	21,9	69,8
3	1,1	15	4608	0,5	1,73	60,8	105,2	121,5
4	1	15	4608	1	0	55,3	0	55,3
5	1,2	15	6480	0,95	0,33	93,3	30,8	98,2
6	1,1	15	5508	0,5	1,73	72,7	124,6	144
7	1	15	864	1	0	10,3	0	10,3
Взагалі			21096

1.3.4 Розрахунок навантаження цехів та підприємства вцілому

Сумарне навантаження розраховується за формулами:

, (2.12)

кВт,

, (2.13)

квар,

, кВА, (2.14)

кВА.

Таблиця 2.5 - Розрахункове навантаження цехів з урахуванням освітлення

Номер цеха	кВт	квар	кВА
Механічний цех №1	667,3	673,2	964,3
Механічний цех №2	1154,3	1518	1537,2
Механо- складальний	1651,8	2188,5	2233
Інструментал..цех.	786,3	724	1084,3
Цех дріб.серій	605,3	837,2	863,1
Ремонтно-механічний	2144,7	2904	2957,3
Компресорна станція	304,3	344	462,8
Взагалі	7314	9188,7	10102

1.4 Вибір компенсуючих пристроїв

Під реактивною потужністю розуміється навантаження, яке створюється коливання енергії магнітного поля. На відмінність від активної потужності, реактивна, циркулюючи між джерелами і споживачами, не виконує корисної роботи. Прийнято рахувати, що реактивна потужність споживається (QL), якщо навантаження носить індуктивний характер (струм відстає по фазі від напруги) і генерується (QС) при ємнісному характері навантаження.

Реактивна потужність запасається в вигляді магнітного і електричного полів в елементах електричної мережі, електроприймачах, які мають індуктивність і ємність.

Основними електроприймачами реактивної потужності на промислових підприємствах є асинхронні двигуни - на їх долю припадає 60-65% споживаної реактивної потужності, 20-25% приходиться на трансформатори, 10-15% - на інші електроприймачі (перетворювачі, реактори, газорозрядні джерела живлення) і лінії електропередач. Під компенсацією реактивної потужності розуміють зниження реактивної потужності, яка циркулює між джерелами струму та електроприймачами, а таким чином, й зниження струму в генераторах і мережах.

Проведення заходів по компенсації реактивної потужності дає значний техніко-економічний ефект, який заклечається в зниження втрат активної потужності, в кращому використанні основного обладнання, в збільшенні пропускної здатності елементів мережі по активній потужності.

В нових електричних мережах, що проектуються,компенсація реактивної потужності дозволяє знизити кількість і потужність силових трансформаторів, перерізи проводів і габарити апаратів розподільчих пристроїв. Компенсувати реактивну потужність економічно доцільно до визначених, нормативних значень, встановлених для характерних вузлів електричної мережі.

Основним нормативним показником, що характеризує споживану реактивну потужність, є коефіцієнт потужності cos ц.

Визначається найбільша потужність, яку доцільно передавати з сторони вищої напруги (ВН) в мережу нижчої напруги (НН)

, (2.15)

кВар.

Розраховується потужність компенсуючих пристроїв

, (2.16)

Розрахунки зводимо в таблицю 2.6.

Таблиця 2.6 - Вибір трансформаторів

№	Рр, кВт	Qp, квар	Sp, кВА		Кат.надійн.	N		Sном., кВА	Sном., кВА	1	, квар	, квар
1	667	673	964	0.69	2,3	1	1	667	ТМН-1000/10	0,67	745	0
2	1154	1518	1537	0,75	2,3	1	1	1154	ТМН-1600/10	0,72	1108	410
3	1651	2188	2233	0,74	2	2	0,5	1651	ТМН-2500/10	0,33	1876	311
4	786	724	1084	0,72	3	1	1	786	ТМН-1000/10	0,79	617	106
5	605	837	863	0,7	2	2	0,5	605	ТМН-630/10	0,48	174	662
6	2144	2904	2957	0,72	3	1	1	2144	ТМН-2500/10	0,86	1284	1619
7	304	344	462	0,66	1,2	2	0,5	304	ТМН-400/10	0,38	259	84

Розраховується додаткова потужність компенсуючих пристроїв

, (2.17)

де - коефіцієнт, який залежить від схем електропостачання цехових трансформаторних підстанцій (ЦТП).

Якщо Qн.к.1 0, або Qн.к.2 0, то додаткова сумарна потужність Qн.к.1, Qн.к.2 прирівнюється до 0.

.

Визначається сумарна потужність КП на стороні НН ЦТП

, (2.18)

квар.

За довідниковою літературою вибираємо (по /1/, стор.233) конденсаторні батареї типу 1хУКРП-0,4-475-25УЗ; 4хУКРП-0,4-160-20УЗ; 2х УКРП-0,4-110-10УЗ; 2хУПКР-0,4-360-40-УЗ; 4хУКПР 0,4-400-40УЗ.

квар

Сумарна потужність КП на стороні ВН ЦТП

, (2.19)

квар.

За довідковою літературою (по /1/, стор.235) обираються компенсаторні батареї:

2хУКЛ-6,3-1350УЗ, вартістю 59000 грн/шт.;

4хУКЛ-6,3-900УЗ, вартістю 50000 грн/шт.

квар.

Визначаємо коефицієнт потужності до проведення компенсації

, (2.20)

.

Визначаємо коефіцієнт потужності після встановлення конденсаторних батарей

, (2.21)

.

Економічна доцільність установки КБ

Розраховуються капітальні витрати на КБ

, (2.22)

де n1, n2,..., nn - кількість батарей, шт;

c1, c2,..., cn - вартість батарей, грн.

 грн.

Визначається вартість втрат в КП

, (2.23)

де Рк - питомі втрати потужності в КП, визначаються по /1/;

Тmax - число годин використання максимуму навантаження.

грн.

Визначається потужність амортизаційних відрахувань

, (2.24)

де % - процент амортизаційних відрахувань (в курсовому проектуванні прийняти рівним 6,3%).

грн.

Визначаються річні витрати на утримання і експлуатацію електроустановки

, (2.25)

де Кп - коефіцієнт приведених витрат (в курсовому проекті приймається рівним 0,15).

грн.

Визначається річна економія за рахунок зниження втрат,

, (2.26)

де Ке - економічний коефіцієнт.

грн.

Висновок. Таким чином річна економія від встановлення конденсаторних батарей більше, ніж затрати на них, що доказує доцільність їх встановлення.

1.5 Вибір числа і потужності силових трансформаторів

1.5.1 Вибір потужності трансформаторів головної понижуючої підстанції (ГПП)

Силові трансформатори ГПП обираються в залежності від категорії надійності електроприймачів, розрахункового навантаження на шинах 6(10) кВ, способу встановлення трансформаторів та техніко економічних розрахунків. Розрахункова потужність трансформатора визначається за формулою:

, (2.27)

деn - кількість трансформаторів підстанції;

- сумарне навантаження заводу з урахуванням Ко.

кВА.

Вибираємо два варіанта по потужності трансформатора:

І варіант - 2 х ТМН- 6300/35

ІІ варіант - 2 х ТМН- 10000/38,5

Силові трансформатори обираються по /8/ стор. 90. Дані трансформаторів заносяться до таблиці 2.6.

Таблиця 2.6 - Довідкові дані трансформаторів

Вар.	Тип трансформатора	Sном, МВА	Uном1,кВ	Uном2, кВ	Px.x, кВт	Pк.з, кВт	Uк,, %	Iх , %	Вартість т.грн.
І	ТМН-6300/35	6300	35	6,3	8	46,5	7,5	0,9	334000
ІІ	ТДН-10000/35	10000	38,5	6,3	12,3	65	8	0,8	395000

Розраховуємо коефіцієнт завантаження кожного варіанта трансформатора:

, (2.28)

І вар. ,

ІІ вар. .

Для визначення перенавантажувальної можливості трансформатора необхідно перевірити виконання нерівності:

, (2.29)

де - коефіцієнт допустимої аварійної перенавантаження трансформатора = 1,4. ПУЕ допускає перенавантаження напротязі двох годин на 140%.

І варіант

ІІ варіант .

Так як, з технічної точки зору обидва варіанти підходять, то для обох варіантів проводиться техніко - економічне порівняння показників.

Проводимо техніко - економічне порівняння.

Визначаємо капітальні витрати на трансформатори

K = n•С, (2.30)

де С - вартість одного трансформатора;

n - кількість трансформаторів.

І варіант грн.

ІІ варіант грн.

Визначаємо вартість втрат електроенергії в трансформаторі за рік

Сп =

, (2.31)

І варіант Сп1 =

грн.

ІІ варіант Сп2 =

грн.

Визначаємо амортизаційні відрахування

Са = , (2.32)

де а - відсоток амортизаційних відрахувань, а = 6,3%.

Са1 грн,

Са2 грн.

Визначаємо експлуатаційні витрати:

Се = Сп + Са, (2.33)

Се1 = 605220 + 42084 = 647304 грн,

Се2 = 523837+49770 = 573607 грн.

Так як, і , то потрібно розрахувати строк окупності:

, (2.34)

.

Так як, Токуп.?Тнорм, то час окупності дорівнює 6,7 року. Через це обирається варіант з більшими капітальними затратами, тобто ІІ варіант - 2 Х ТДН- 10.

1.5.2 Вибір трансформаторів цехових ТП

Стандартну номінальну потужність трансформаторів обирають за виразом

, (2.35)

де n - кількість трансформаторів;

- коефіцієнт завантаження трансформаторів, для електроприймачів І категорії з дво трансформаторними підстанціями приймається рівним 0,65-0,7, для електроприймачів ІІ категорії 0,7-0,8, для електроприймачівІІІ категорії 0,9-1.

Розрахунок та вибір трансформаторів проводиться на прикладі цеха №1.

кВА.

По /8/, стор. 96 обираємо трансформатор типу ТСЗ - 1000/10.

Подальші розрахунки зводимо до таблиці 2.7

Таблиця 2.7 - Вибір кількості та потужності цехових трансформаторів.

№	кВт	Категорія надійності ЕП цеху	N, шт		кВА	, кВА	шт.кВА
1	667,3	ІІ і ІІІ	1	1	667,3	1000	ТМЗ 1000/10	0,67
2	1154,3	ІІ і ІІІ	1	1	1154,3	1600	ТМЗ 1600/10	0,72
3	1651,8	ІІ	2	0, 5	1651,8	2500	ТМЗ 2500/10	0,33
4	786,3	ІІІ	1	1	786,3	1000	ТМЗ 1000/10	0,79
5	605,3	ІІ	2	0, 5	605,3	630	ТМЗ 630/10	0,48
6	2144,7	ІІІ	1	1	2144,7	2500	ТМЗ 2500/10	0,86
7	304,3	І і ІІ	2	0, 5	304,3	400	ТМЗ 400/10	0,38

1.6 Вибір місця розташування головної понижуючої підстанції (ГПП)

Для визначення місця розташування головної понижуючої підстанції (ГПП) потрібно розрахувати центр електричних навантажень (ЦЕН). Координати центра електричних навантажень розраховуються за формулами:

, (2.36)

, (2.37)

де Хі, Уі - координати окремого цеху;

- розрахункове навантаження цього цеху.

Координати цехів заносяться до таблиці 2.8

Таблиця 2.8 - Координати цехів, радіуси навантажень та потужності цехів та підрозділів підприємства.

№	, кВт	Х, м	У,м	R ,мм
1	667	61	303	16,3
2	1154	61	208	21,5
3	1652	169	336	25,7
4	786	169	200	17,7
5	606	338	148	15,5
6	2145	338	333	29,2
7	304	97	62	11

,

.

Координати центра електричних навантажень це точка з координатами (210; 270).

Висновок: так як розташувати ГПП в ЦЕН немає можливості, змінюємо точку її розташування в бік джерела живлення. В точку с координатами (233; 60).

Для наочного зображення електричних навантажень, трас прокладання кабелю, розташування цехових ТП на генеральному плані підприємства розташовуємо картограму навантажень (графічний лист № 1). На ній розрахункові навантаження цехів зображується за допомогою кіл окружності з відповідним радіусом які розраховуються за формулою, на прикладі цеху №1.

, (2.38)

де m - масштаб який приймається для навантажень.

Масштаб визначається за формулою:

. (2.39)

де , - навантаження та радіус максимального по потужності цеху.

Радіус приймається Rmax = 30мм

.

Приймаємо масштаб m = 0,8

мм.

Розрахунки приведено в таблицю 2.8.

1.7 Розрахунок струмів короткого замикання

Струми короткого замикання (КЗ) розраховується для перевірки обладнання та провідників на термічну та динамічну дію та розрахунку уставок спрацьовування релейного захисту. Термічна дія струмів КЗ - це температурний вплив на струмоведучі частини обладнання. Електродинамічна дія струмів КЗ - це дія на механічні напруження при КЗ.

Розрахунок струмів КЗ проводиться в відносних одиницях.

Порядок розрахунку наступний:

1. Складається розрахункова схема, на якій вказуються всі точки, де потрібно розрахувати струми короткого замикання

2. Задаються базисними умовами: базисна потужність та напруга.

3. Складається схема заміщення

4. Задається основний ступінь напруги

5. Відносно прийнятих базисних значень розраховуються опори елементів схеми заміщення:

Опір лінії L визначається за формулою

L. =, (2.40)

де - питомий опір лінії;

L - довжина лінії.

Опір трансформатора т визначається за формулою

т. = , (2.41)

де - напруга к.з.

6. За допомогою еквівалентних перетворювань, схема заміщення приводиться до елементарного виду та розраховується еквівалентний опір до точки к.з

7. Розраховується базисний струм:

, (2.42)

де базисна потужність;

Uб - базисна напруга.

8. Визначаються значення струму к.з. в кожній точці к1

к = , (2.43)

9. Знаходимо ударні струми к.з

i уд. =, (2.44)

В проекті розраховується струм трифазного КЗ на шинах 35 кВ і 6 кВ.

Задаємося базисними умовами:

МВА,

кВ,

кВ.



Рисунок 2. 3 - Розрахункова схема

Рисунок 2. 4 - Схема заміщення

Визначаємо опори трансформаторів Т1-Т4

т.1 =т.2 = = 0,48,

т.3 =т.4 = = 0,8.

Визначаємо опори ліній W1 - W3

W.1 == 0,15,

W.2 =W.3 = = 0,19.

Визначаємо опори генераторів G1,G2

г = , (2.45)

, (2.46)

,

.

Визначаємо повний опір до точки к1

е1 =, (2.47)

е1 == 0,0085,

е2 =, (2.48)

е2 == 0,24.

Визначаємо повний опір до точки к1

к1 = , (2.49)

к1 = .

Рисунок 2.5 Еквівалентна схема.

Визначаємо повний опір до точки к2

к2 = , (2.50)

к2 = 0,558+0,8=1,38.

Визначаємо базисний струм

,

.

Визначаємо значення струму к.з. в точці к1

к1 = = 2,67 кА.

Визначаємо значення струму к.з. в точці к2

к2 = = 6,64 кА.

Визначаємо ударні струми к.з.

і уд.к1 = =6,77 кА,

і уд.21 = = 16,87 кА.

1.8 Вибір обладнання підстанції

1.8.1 Загальні умови вибору електричних апаратів напругою вище 1000 В

Для захисту електричного обладнання виконаного комутації, вимірювання електричних величин на підстанціях встановлюються наступні види обладнання: вимикачі, роз'єднувачі, вимірювальні трансформатори струму та напруги. В схемі електропостачання на стороні 35 кВ встановлено роз'єднувачі , вимикачі , вимірювальні трансформатори струму зовнішнього встановлення, на стороні 6 кВ встановлено закритий розподільчий пристрій (ЗРП) - комірки КРУ з високовольтними вимикачами та вимірювальні трансформатори струму та напруги. Для вибору вище переліченого обладнання використовуються наступні умови:

1. По номінальній напрузі:

. (2.51)

2. За номінальним струмом:

. (2.52)

3. По струму відключення:

, (2.53)

де Івід - струм відключення високовольтного вимикача.

4. Перевіряється за термічною стійкістю:

, (2.54)

де - струм та час термічної стійкості апарата;

- струм трьохфазного короткого замикання;

- приведений час дії релейного захисту. В КП приймається рівним 0,6с.

5. Перевірка на динамічну стійкість:

, (2.55)

де - струм динамічної стійкості апарата;

- ударний струм короткого замикання.

Але, слід зазначити, що роз'єднувачі, відокремлювані, короткозамикачі не перевіряються на струм відключення короткого замикання. Короткозамикачі та відокремлювані, також, не обираються за номінальним струмом.

1.8.2 Вибір обладнання відкритого розподільчого пристрою

Для вибору обладнання на стороні вищої напруги потрібно розрахувати первинний номінальний струм силового трансформатору

, (2.56)

.

Вибір обладнання проводиться в табличній формі.

Таблиця 2.8 - Вибір обладнання на стороні ВН

Умови вибору	Роз'єднувач	Вимикач	Розрахункові дані
	РНДЗ-2-35У/1000	ВП-35-400-5
	35кВ	35кВ	35 кВ
	1000А	400А	231 А
	-	5 кА	2,67 кА
	2500 кА2с	158,7 кА2с	4,27 кА2с
	64кА	160кА	6,77 кА

1.8.3 Вибір обладнання закритого розподільчого пристрою

На стороні НН обираються ввідний вимикач та вимикачі ліній, що відходять до цехових ТП

Таблиця 2.9 - Вибір обладнання на стороні НН

Умови вибору	Вимикач	Розрахункові дані
	ВР-6-40/1600 У2
	6 кВ	6кВ
	1600 А	1348,2 А
	40 кА	6,64 кА
	4800 кА2с	26,45 кА2с
	128 кА	16,87 кА

Вторинний номінальний струм силового трансформатору

, (2.57)

.

Таблиця 2.10 - Вибір вимикачів, що відходять до цехових ТП

Умови вибору	Вимикач	Розрахункові дані
	ВРО-10-12,5/630У2
	10 кВ	6кВ
	630 А	38,5 А; 60,7 А; 96,3 А.
	12,5 кА	6,64 кА
	93,75 (кА2с)	26,45 кА2с (кА2с)
	32 кА	12,8 кА

1.8.4 Вибір вимірювальних трансформаторів струму та напруги

Таблиця 2.10 - Вибір вимірювальних трансформаторів струму на стороні 35 кВ

Умови вибору	Трансформатор струму	Розрахункові дані
	ТФН-35-300/5
	35 кВ	35 кВ
	300 А	231 А
	кА2с	26,45 кА2с
	100 кА	2,65кА

Таблиця 2.11 - Вибір вимірювальних трансформаторів струму та напруги на стороні 6кВ

Умови вибору	Трансформатор струму	Трансформатор напруги	Розрахункові дані
	ТПОЛ-10-1500/5	НТМИ-6-66-У3
	10 кВ	6кВ	6кВ
	1500 А	-	607 А
	кА2с	-	кА2с
	90 кА	-	10,7 кА

Таблиця 2.12 - Вибір цехових трансформаторів струму.

№ТП	Sном, кВА	Iном, А	Трансформатор струму
1,4	1000	96,3	ТПЛ-10-100/5
5	630	60,7	ТПЛ-10-75/5
7	400	38,5	ТПЛ-10-40/5
2	1600	154,1	ТПЛ-10-200/5
3,6	2500	240,8	ТПЛ-10-300/5

1.9 Вибір живлячих мереж напругою вище 1000 В

1.9.1 Загальні положення по вибору провідників напругою вище 1000 В

Провідники напруги вище 1000 В обираються за економічною густиною струму.

Для визначення перерізу лінії потрібно знати розрахунковий робочий струм:

, (2.58)

де Sном - номінальна потужність трансформатора,

Uном - номінальна напруга.

Економічний переріз визначаємо за формулою:

, (2.59)

де jек - економічна густина струму, визначається /1/ стор. 151, в залежності від виду провідника та .

За економічним перерізом обирається по /8/ стор. 356 стандартний переріз провідників. Обрані провода перевіряються на допустимий нагрів, а кабелі додатково на термічну стійкість.

, (2.60)

, (2.61)

де Ік - струм короткого замикання;

с - коефіцієнт теплопровідності; для кабелів з алюмінієвими жилами становить 85.

1.9.2 Вибір повітряної лінії електропередачі

.

Економічний переріз

=165 мм2.

Обирається провід АС - 185. Обраний провід перевіряється на допустимий нагрів

315 А 1,4165 = 231 А.

Умови виконуються, провід АС - 185 вибрано вірно.

1.9.3 Вибір кабелів до цехових ТП

Кабель обирається за вище вказаними формулами.

Розрахунок проводиться на прикладі ТП №1.

Подальші розрахунки зводимо до таблиці 2.12.

,

,

.

Обирається кабель марки АВВГ - 6 (3 х 95)

Таблиця 2.12 - Розрахунковий переріз живлячого кабелю.

№ ТП	, кВА	А		Марка кабелю	А	Імах, А
1	1000	96	80	АВВГ - 6 (3 х 95)	225	96
2	1000	154,1	128	АВВГ - 6 (3 х 150)	300	154,1
3	630	240,8	200	АВВГ - 6 (3 х 240)	390	337,1
4	1000	96	80	АВВГ - 6 (3 х 95)	225	96
5	400	60,7	50	АВВГ - 6 (3 х 70)	190	84,9
6	1600	240,8	200	АВВГ - 6 (3 х 240)	390	240,8
7	160	9,2	32	АВВГ - 6 (3 х 70)	190	53,9

1.9.4 Вибір ошиновки підстанції

Номінальний струм

.

По /3/ обираємо алюмінієву шину перерізом 80х6. Для обраної шини виписуємо тривалий допустий струм І дл. доп. = 1480 А.

Шина встановлюється на ребро, відстань між опорними ізоляторами L = 1000 мм, між фазами - а = 350 мм.

Приклад встановлення шини приведений на рисунку 2.7.

Рисунок 2.7 - Встановлення шини на опорах.

Обрану шину перевіряємо на термічну стійкість

Sш Smin, (2.62)

де Smin - мінімальний переріз шини знаходимо за формулою (2.63);

Sш - переріз обраної шини знаходимо за формулою .

Smin =, (2.63)

Sш = в •h, (2.64)

де Ік - струм короткого замикання на шинах НН ГПП;

tnp. - приведений час дії релейного захисту;

C - коефіцієнт, який відповідає різниці теплоти в проводі після і до к.з., для алюмінієвих шин С = 88, для мідних шин С = 171, для стальних шин С = 60.

Smin = = 60,5 мм2,

Sш = 480 мм2,

480 мм2> 60,5 мм2

Обрану шину перевіряємо на динамічну стійкість

F =, (2.65)

де іуд. - ударний струм трьохфазного к.з.

F = = 57,5Н.

Обрану шину перевіряємо на механічну стійкість

доп розрах, (2.66)

де розрах - механічне напруження в шинах, знаходиться за формулою.

,

де W - момент опору, знаходимо за формулою.

W = ,

W = = 3,91 см3,

= 3,7 мПа.

Підставивши значення доп і розрах в рівняння отримаємо 80 3,7

Шина вибрана вірно.

Висновки

В розділі розраховано схему електропостачання групи цехів. В проекті було розраховано електричне навантаження методом коефіцієнту попиту. Електричне навантаження розраховано для окремих цехів та в цілому. Сумарне активне навантаження групи цехів становить 7314 кВт; реактивне 9188,7 квар; повне 10102 кВА.

Освітлення групи цехів проводиться люмінесцентними, дугорозрядними та лампами накалювання.

Проводився розрахунок графіків електричних навантажень: добового та річного. По добовому графіку ми визначили:

- енергію споживану за добу;

- середню потужність за добу.

По річному графіку визначили:

- енергію спожиту за рік;

- число годин використання максимуму навантаження;

- час максимальних втрат.

В заводі було обрано трансформатори цехових ТП типу ТМН відповідної потужності. Було обрано компенсуючи пристрої на сторону ВН типу УКЛ-6,3-1350УЗ, УКЛ-6,3-900УЗ та НН типу УК для компенсації реактивної потужності. Трансформатори ГПП типу ТДН-10000/35.

Для живлення групи цехів спроектовано головну понижуючу підстанцію. Обрано оптимальне місце її розташування. ГПП складається з відкритого та закритого розподільчого пристрою.

В відкритому розподільчому пристрої встановлено вимикачі типу ВП-35-400-5, роз'єднувачі РНДЗ-2-35У/1000.

В закритому розподільчому пристрої встановлено комірки КРУ з вимикачами ВР6-6-40/1600 У2.

Для підключення приладів обліку електроенергії та релейного захисту встановлено трансформатори струму ТФН-35-300/5 (на стороні 35 кВ), ТПОЛ-10-1500/5 (на стороні 6 кВ) та напруги НТМИ-6-66-УЗ.

ГПП живиться двох провідною лінією, яку виконано проводом марки АС-185. На ГПП живлення комірок проводиться алюмінієвими шинами перерізом 80х6мм2. Цехові ТП отримують живлення за кабельними лініями марки АВВГ - 6, прокладеним в землі в траншеях.

В КП розглянуто питання енергозбереження в виробництві.

Перелік використаних джерел

1. Б.Ю. Липкин. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебник для учащихся техникумов - М.: Высшая школа, 1990.

2. Б.А. Князевский. Электроснабжение промышленных предприяти - М.: Высшая школа, 1986.

3. Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергия, 1969.

4. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок Учеб. пособие для техникумов. - М: Энергоатомиздат, 1989. Правила устройства электроустановок - М.: Энергоатомиздат, 1985.

5. Справочник по проектированию электроснабжения (под редакцией Ю.Г. Барыбина). Т. 1 и Т. 2. М: Энергоатомиздат, 1990.

6. Шестеренко В.Є. Системи електроспоживання та електропостачання промислових підприємств - Вінниця: Нова книга 2004

7. Электрические станции и подстанции: Справочные материалы по проектированию электроснабжения. Под редакцией Б.Н. Неклепаева - М.: энергия 1985 г.

Размещено на Allbest.ru