Электроснабжение насосной станции

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-строительный институт

институт

Автомобильные дороги и городские сооружения

кафедра

Расчетно-графическое задание

по дисциплине «Электроснабжение с элементами электротехники»

Электроснабжение насосной станции

Вариант №6

Преподаватель

Аринчин С. А.

Студент

ИЭ 12-12 411201188

Иванов А.И.

Красноярск 2013 год



Содержание

1.Выбор комплектной трансформаторной подстанции (КТП).

1.1 Расчет электрических нагрузок.

1.2 Выбор комплектных компенсирующих устройств (ККУ).

1.3 Предварительный выбор мощности трансформатора.

1.4 Проверка предварительно выбранного трансформатора по условию допустимого остаточного напряжения при пуске двигателя наибольшей мощности.

2.Выбор комплектного оборудования.

2.1. Расчет электрических нагрузок распределительных шкафов.

2.2. Выбор вводного и линейных автоматов ШР.

2.3. Выбор оборудования КТП.

2.3.1 Выбор вводных и секционного автоматов.

2.3.2. Выбор вводных шкафов низшего напряжения (ШНВ), секционного (ШНС) и при необходимости один или несколько линейных (ШНЛ).

2.3.3. Выбор линейных автоматов шкафов КТП.

2.4. Выбор и размещение пускозащитной аппаратуры электродвигателей насосных агрегатов и венткамер.

3. Выбор проводов и кабелей и способов их прокладки



1. Выбор комплексной трансформаторной подстанции (КТП)

Источником питания для электроприемников (ЭП) насосных станций напряжением 0,38 кВ является комплектная трансформаторная подстанция

(КТП), в здании насосной или вне его. Под КТП понимается подстанция, состоящая из одного или двух трансформаторов, аппаратура защиты и автоматики, скомплектованная по чертежам проектной организации на заводе изготовителя. Количество трансформаторов КТП определяется категорией надежности электроснабжения потребителей.

Установление категории электроснабжения осуществляется технологами совместно с электриками.

Для насосных станций с ЭП первой категории следует использовать двухтрансформаторные КТП, так как перерыв в электроснабжении для них допустим только на время автоматического восстановления питания.

К первой категории по надежности электроснабжения относятся ЭП (1), перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб, повреждения дорогостоящего технологического оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных объектов коммунальных хозяйств.

Электродвигатели насосных агрегатов присоединяем непосредственно к КТП, распределив нагрузки от них по секциям КТП по возможности равномерно, а электродвигатели вспомогательного оборудования (станки, вентиляторы, сварочный преобразователь и электроосвещение) присоединяем к КТП через распределительный шкаф (ШР) к трансформатору с меньшей нагрузкой. ШР представляет собой шкаф с размещенными в нем линейными автоматическими выключателями, защищающими линии, к индивидуальным ЭП. Принимаем для первого трансформатора КТП в качестве нагрузки: 2 электродвигателя насоса по 315 кВт и 1 электродвигатель насоса мощностью 250 кВт и для второго трансформатора: 2 электродвигателя насоса по 250 кВт и 1электродвигатель насоса мощностью 315 кВт, вспомогательное технологическое оборудование и электроосвещение, присоединенные к КТП через ШР.

Задание на электроснабжение технологического оборудования насосной станции

№ по спе- цификации	№ по плану	Наименование оборудования	Номинальная мощность двигателя,кВт	Среда установки	Напряжение сети, В	Категория электроснаб- жения	Комплектность поставки ПЗА
1	2	3	4	5	6	7	8
1	1,2,3	Насос	315	Норм.	380	1	Нет
2	4,5,6	Насос	250	Норм.	380	1	Нет
3	7,8,9	Станок	1,5	Норм.	380	3	Да
4	10,11	Венткамера	1,5	Норм.	380	2	Нет
5	12	Сварочный агрегат	36	Норм.	380	3	Да

Мощность электроосвещения 5 кВт.

1.1 Расчет электрических нагрузок

Расчет электрической нагрузки первого трансформатора КТП.

Наименование оборудования		n		q			D	?	Q, кВАр
Насос	315	2	0,7	0,9	0,75	396,9			297,7
Насос	250	1	0,7	0,9	0,75	157,5			118,1
					Итого	554,4			415,8

Средняя мощность:

Реактивная мощность:

Расчет электрической нагрузки ШР.

Наименование оборудования	,	n		q	cos?/tg ?		D	?	Q	v	?	кВА
Станки	1,5	3	0,15	0,6	0,55/1,52	0,405	0,75	0,401	0,616
Вентиля-торы	1,5	2	0,65	0,9	0,8/0,75	1,755	0,38	- 0,31	1,32
Сварочный агрегат	25,2	1	0,25	0,8	0,7/1	7,28	159,00	2315	7,28			36
Электро-освещение	5		1	1	1/0	5,00	0,00	0,00	0,0
					Итого	14,44	160,13	2315,09	9,216	0,88	1,14

Примечание: мощность сварочного агрегата, указанная в кВА, внесена в дополнительную графу, а номинальная активная мощность преобразователя определяется так:

Средняя мощность:

Средняя мощность станков:

Средняя мощность вентиляторов:

Средняя мощность сварочного агрегата:

Средняя мощность электроосвещения:

Итоговая средняя мощность ШР:

Реактивная мощность:

Реактивная мощность станков:

Реактивная мощность вентиляторов:

Реактивная мощность сварочного агрегата:

Реактивная мощность электроосвещения:

Итоговая реактивная мощность ШР:

Дисперсия будет определяться так:

Дисперсия станков:

Дисперсия вентиляторов:

Дисперсия сварочного агрегата:

Дисперсия электроосвещения:

Итоговая дисперсия ШР:

Третий центральный момент будем определять как:

Для станков:

Для вентиляторов:

Для сварочного агрегата:

Для электроосвещения:

Итоговый третий центральный момент для ШР будет равен:

Коэффициенты вариации V и ассиметрии? распределения значений мощности определяется:

Расчетная реактивная мощность от ШР находится по формуле:

Полная расчетная мощность ШР находится по формуле:

Расчетный ток ШР находится по формуле:



Расчет электрической нагрузки второго трансформатора КТП

Наименование оборудования		n		q	tg ?		D	?	Q
насос	250	2	0,7	0,9	0,75	315			236,25
насос	315	1	0,7	0,9	0,75	198,5			148,8
ШР						14,44			9,216
					Итого	527,94			394,3

Средняя мощность:

Реактивная мощность:

1.2 Выбор комплектных комплектующих устройств (ККУ)

Для выбора ККУ необходимо взять значения средних итоговых реактивной мощности соответственно 415,8 и 394,3кВАр для первого и второго трансформаторов и выбрать ближайшую, но не больше по мощности ККУ, то есть ККУ-0,38-225 мощности

Реактивные расчетные мощности нагрузки первого и второго трансформатора после компенсации:

кВАр

кВАр

1.3 Предварительный выбор мощности трансформатора КТП.

Выбираем мощность трансформатора из условия:

Где Р_с1, Р_с2 - среднее значение активной нагрузки первого и второго трансформатора КТП, кВт; Q₁,Q₂- значение реактивной мощности нагрузки первого и второго трансформатора после компенсации, кВАр; 1,4 коэффициент, учитывающий допустимую перегрузочную способность трансформатора.

Выбираем двухтрансформаторную КТП-1000/10/0,4-3У3 мощностью трансформаторов 1000кВА.

1.4 Проверка предварительно выбранного трансформатора по условию допустимого остаточного напряжения при пуске двигателя наибольшей мощности

Для проверки определим реактивное сопротивление Х_д электродвигателя наибольшей мощности (315кВт=0,315МВт) и Х_Т трансформатора:

Где -номинальное напряжение электродвигателя,

-номинальное значение напряжения обмотки, низшего напряжения трансформатора.

Р_н - номинальная мощность электродвигателя, Р_н=0,315МВт, i_н = 6,

-соответственно кратность пускового тока и номинальное значение коэффициента мощности и КПД электродвигателя,

Ом

Ом

Из условия

Проверим остаточное напряжение при пуске электродвигателя наибольшей мощности по формуле:

Так как Uост ? 0,85, то окончательно выбираем двухтрансформаторную комплектную подстанцию КТП-1000/10/0,4-3У3 мощностью трансформатора 1000кВА.



2. Выбор комплектного оборудования

Электродвигатели вспомогательного оборудования насосной станции (станки, вентиляторы, сварочный агрегат и электроосвещение) присоединяются к одному или нескольким шкафам (ШР), которые в свою очередь подключаются к трансформатору КТП с меньшей нагрузкой. В распределительных шкафах размещены автоматические выключатели (автоматы), предназначенные для отключения линий в случае возникновения аварийных режимов работы (короткое замыкание, перегрузка по току).

2.1 Расчет электрических нагрузок распределительных шкафов

Для определения типа ШР, необходимо иметь информацию о номинальных токах электроприемников и расчетных токах нагрузок ШР.

Значение номинального тока электродвигателей на напряжение 0,38кВ, выраженное в амперах, численно равное удвоенной номинальной мощности двигателя, выраженной в киловаттах.

Для электродвигателя станка мощностью 1,5 кВт

(А)

Для электродвигателя вентилятора мощностью 1,5 кВт

(А)

Ток установки расцепителяавтоматического ШР питающего:

· Станок:

· Вентилятор:

Ток установки расцепителя автоматического выключателя из ряда номинальных значений принимается как для станка, так и для вентилятора равный 16 А. комплектный трансформаторный подстанция электродвигатель

Ток электроосветительной нагрузки определяется как:

Соответственно ток установки расцепителя автоматического выключателя должен быть не менее:

Из ряда номинальных значений ток установки расцепителя автоматического выключателя принимается равный 16 А.

Для сварочного агрегата эквивалентное значение тока, по которому выбирается питающий кабель, определяется по формуле:

Ток установки расцепителя автоматического выключателя ШР, питающего сварочный агрегат должен быть не менее:

Из ряда номинальных значений ток установки расцепителя автоматического выключателя принимается равный 50А.

Номинальные токи ЭП и токи установки расцепителей автоматических выключателей ШР

Наименование оборудования	Номинальная мощность, кВт	Номинальный ток, А	Ток установки расцепителя автоматического выключателя, А
Станок	1,5	3	16
Станок	1,5	3	16
Станок	1,5	3	16
Вентилятор	1,5	3	16
Вентилятор	1,5	3	16
Сварочный агрегат	25,2	34	50
Электроосвещение	5	7,6	16

2.2 Выбор вводных и линейных автоматов ШР

Расчетный ток ШР, вычисленный в пункте 1.1.1, равен I_p=62,12 A, а току ставки расцепителя вводного автоматического выключателя ШР равен:

В качестве ШР принимается шкаф напольного исполнения типа ПР 8503-2002-ЗУЗ с автоматическим выключателем на вводе ВА51-39 с током установки расцепителя 400 А и линейными автоматическими выключателями ВА51-31, семь из которых характеризуются током установки расцепителя 16 А и один - 50 А.



2.3 Выбор оборудования КТП

В состав двухтрансформаторной КТП, входят 2 вводных шкафа низшего напряжения (ШНВ), секционный шкаф (МНС) и при необходимости один или несколько шкафов отходящих линий (ШНЛ), а также шкафы высоковольтных вводов (ШВВ).

Наличие шкафов ШНЛ в КТП определяется числом присоединяемых к КТП потребителей электроэнергии.

2.3.1 Выбор вводных и секционных автоматов

Для удобства эксплуатации принимаем КТП со шкафом высокого напряжения ШВВ-2.

Ток нагрузки трансформатора в аварийном режиме (при отказе одного из трансформаторов КТП) рассчитывается по формуле:

Из данного условия принимается вводный шкаф низшего напряжения ШНВ - 2УЗ.

Автоматический выключатель секционного шкафа ШНС выбирается по номинальному току трансформатора, равному:

Принимаем секционный шкаф ШНС-3УЗ с секционным автоматическим выключателем ВА55-41 с номинальным током 1000А.

2.3.2 Выбор вводных шкафов низшего напряжения (ШНВ), секционного (ШНС) и при необходимости один или несколько линейных (ШНЛ)

Как было принято, к первому трансформатору КТП присоединяются 2 насосных агрегата мощностью =315 кВт, 1насосный агрегат мощностью =250 кВт и конденсаторная установка мощностью =225кВАр - всего 4 присоединения. В шкафах ШНВ и ШНС имеется 4 линейных автоматических выключателя, поэтому за первым трансформатором линейные шкафы не устанавливаются.

Ток конденсаторной установки:

Номинальные токи двигателей насосов определяются на основе каталожных данных.

Для двигателя мощностью 315 кВт:

Для двигателя мощностью 250 кВт:

К линейным автоматическим выключателям шкафа ШНВ присоединяем электродвигатели мощностью 315 кВт, при этом токи установки расцепителей автоматических выключателей принимаются на основании формулы:

И берется равным 650 А, а коэффициенты трансформации трансформаторного тока - 650/5 А.

К линейным автоматическим выключателям шкафа ШНС присоединяем 1 электродвигатель мощностью 250 кВт и конденсаторную установку, при этом токи установки расцепителей автоматических выключателей принимаются на основании формулы:

Электродвигатель мощностью 250 кВт:

и берется равным 550 А, а коэффициенты трансформации трансформаторного тока - 550/5 А.

Конденсаторная установка:

ток установки расцепителей автоматических выключателей берется равным 400А, а коэффициенты трансформации трансформаторного тока - 400/5 А.

Ко второму трансформатору КТП присоединяются 2 электродвигателя насосного агрегата мощностью = 250 кВт , 1 электродвигатель насосного агрегата мощностью=315 кВт , конденсаторная установка мощностью =225кВАр и ШР- всего 5 присоединений.

В шкафу ШНВ имеется 2 линейных автоматических выключателя, поэтому за вторым трансформатором устанавливается линейный шкаф ШНЛ-2УЗ.

Ток конденсаторной установки:

Для двигателя мощностью 250 кВт:

Для двигателя мощностью 315 кВт:

К линейным автоматическим выключателям шкафа ШНВ присоединяем конденсаторную установку и ШР соответственно с мощностями: Q_кку= 225кВАр и Р_р= 39,8 кВт.

При этом токи установки расцепителей автоматических выключателей принимаются на основании формулы:

Принимается равными 200А и 400А соответственно конденсаторной установки и ШР, коэффициенты трансформации трансформаторного тока - 200/5 А и 400/5 А.

К линейным автоматическим выключателям шкафа ШНЛ присоединяем электродвигатели мощностью 250 кВт, электродвигатель мощностью 315 кВт. При этом токи установки расцепителей автоматических выключателей принимаются на основании формулы:

И берется равным для обоих случаев 650 А, а коэффициент трансформации трансформаторного тока - 650/5.

В итоге в состав КТП входят: шкаф ШВВ первого трансформатора, первый трансформатор, шкаф ШНВ первого трансформатора, шкаф ШНС, шкафы ШНЛ и ШНВ второго трансформатора, второй трансформатор и его шкаф ШВВ.

2.4 Выбор и размещение пускозащитной аппаратуры электродвигателей насосных агрегатов

КТП могут устанавливаться непосредственно в производственных помещениях с нормальной средой или в отдельных электропомещениях. Высота помещения, в которых установлена КТП, должна быть не менее

H+0,8м до потолка или H+0,3м до балки, где H - высота шкафа КТП.Для однорядного расположения КТП H=2306мм, для двухрядного- H=2500мм.

В качестве пускозащитной аппаратуры электродвигателей насосных агрегатов применяются блоки управления Б 5000 в шкафном дополнении, устанавливаемые в помещении насосной.

Для электродвигателя мощностью 250 кВт с номинальным током 446,4 А, ток установки расцепителя автоматического выключателя определяется по формуле:

Выбираем блок управления Б5130-4374-УХЛ4, ток установки расцепителя автоматического выключателя равен 250 А.

Аналогично для электродвигателя насосного агрегата мощностью 315 кВт с номинальным током 568,7 А выбирается блок управления Б5130-4274-УХЛ4, ток установки расцепителя автоматического выключателя равен 160 А.

Для вентиляторов:

Выбираем ящик Я5141-2874-УХЛ4, с номинальным током 6А.



3. Выбор кабелей и способов их прокладки

Для распределения электрической энергии в насосной станции применяются четырехжильные кабели марки АВВГ.

Допустимые токовые нагрузки жил кабелей для электродвигателей насосных агрегатов мощностью 250 кВт:

Выбираем кабель типа АВВГ 2(4х95).

Допустимые токовые нагрузки жил кабелей для электродвигателей насосных агрегатов мощностью 315 кВт:

Выбираем кабель типа АВВГ 3(4х35)

Допустимые токовые нагрузки жил кабелей для конденсаторных установок мощностью 150 кВт:

(А)

Выбираем кабель типа АВВГ 3(4х95).

Допустимые токовые нагрузки жил кабелей для ШР мощностью 39,8 кВт:

Выбираем кабель типа АВВГ (4х25).

Кабели от КТП до блоков управления электродвигателей насосов, ШР и конденсаторных установок прокладываются, открыто на конструкциях на высоте 3,0 м., а от блоков управления до электродвигателей в полу в трубах.

Блоки управления устанавливаются от электродвигателей насосов на расстоянии, не превышающем 20 м., а вариант сложности (В) затяжки кабеля в трубу.

Электрические сети от ШР до ящиков управления вентиляторными установками выполняются кабелем АВВГ (4х2,5),

Прокладываемыми на конструкциях, а от ящиков управления до электродвигателей вентиляторов.

Т.к. минимальное значение I_доп имеет значение 15А, а сечение провода 1, но минимальное сечение мы берем 1,5 по этому проводом ПВГ 4(1*1,5) в трубе. В варианте (В) для кабелей сечением 95-120мм² необходима труба Т80.

Для прокладки проводов от электродвигателей вентиляторов до ящиков управления принимается труба Т15.

Электрические сети от ШР до станочного оборудования и сварочного агрегата выполняются кабелем АВВГ, прокладываемым в полу в трубах.

Для станочного оборудования применяют кабель АВВГ (4х2,5) в трубе Т15.

Длительно допустимый ток кабеля сварочного преобразователя:

Для сварочного агрегата по=42,8 А выбирается кабель АВВГ (4х16), а для защиты кабеля от механических повреждений принимается труба Т32.

Размещено на Allbest.ru