Электроснабжение бумажной фабрики

Определение электрических нагрузок на фабрике. Выбор числа и мощности трансформаторных подстанций и схемы электроснабжения, выключателей, кабелей, шин и изоляторов. Анализ условий труда механического цеха. Расчет экономических показателей подстанции.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 28.09.2014
Размер файла 1,9 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

55

Содержание

  • Введение
  • 1. Исходные данные к проекту
  • 2. Расчет электрических нагрузок по фабрике
    • 2.1 Расчет осветительной нагрузки
    • 2.2 Расчет электрических нагрузок по фабрике
    • 2.3 Выбор числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности на напряжение 0,4 кВ
    • 2.4 Уточненный расчет электрических нагрузок по фабрике
      • 2.4.1 Определение потерь мощности в ТП
      • 2.4.2 Определение расчетной мощности синхронных двигателей
      • 2.4.3 Расчет компенсации реактивной мощности на шинах 10 кВ ГПП
  • 3. Выбор схемы внешнего электроснабжения
    • 3.1 I Вариант
      • 3.1.1 ЛЭП - 115 кВ
      • 3.1.2 Трансформаторы энергосистемы
      • 3.1.3 Выбор выключателей и разъединителей на U=115 кВ
      • 3.1.4 Расчет затрат на I вариант
    • 3.2 II Вариант
      • 3.2.1 ЛЭП - 35 кВ
      • 3.2.2 Трансформаторы энергосистемы
      • 3.2.3 Выбор ОПН, выключателей и разъединителей на U=35 кВ
      • 3.2.4 Расчет затрат на II вариант
    • 3.3 III Вариант
      • 3.3.1 ЛЭП - 10,5 кВ
  • 4. Выбор оборудования U=10 кВ
    • 4.1 Расчет токов короткого замыкания на шинах ГПП и РП

4.2 Выбор выключателей

4.3 Выбор кабелей отходящих линий

4.4 Выбор выключателей нагрузок та ТП

4.5 Выбор автоматических выключателей на ТП

4.6 Выбор трансформаторов тока

4.7 Выбор трансформаторов напряжения

4.8 Выбор шин ГПП

4.9 Выбор изоляторов ГПП

5. Сравнительная характеристика выключателей

5.1 Требования, предъявляемые к выключателям

5.2 Масляные выключатели

5.3 Маломасляные выключатели

5.4 Воздушные выключатели

5.5 Элегазовые выключатели

5.6 Вакуумные выключатели

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Анализ условий труда механического цеха

6.2 Мероприятия, направленные на улучшения условий труда

6.3 Расчет мероприятий для снижения шума

6.4 Расчет зануления

6.5 Расчет зануления участка механического цеха

7. Экономическая часть

7.1 Цель разработки проекта

7.2 Расчет технико-экономических показателей подстанции

7.2.1 Определение капитальных вложений в строительство подстанции и ЛЭП

7.2.2 Определение ежегодных издержек производства в подстанции и ЛЭП

7.3 Показатели финансовой эффективности

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Курсовая работа по дисциплине проектирование систем электроснабжения является самостоятельной работой студента по закреплению теоретического материала. В данной курсовой работе проектируется бумажная фабрика. Разработка проекта начинается с определения электрических нагрузок согласно "Руководящим указаниям" методом коэффициентов использования и максимума. Далее идет выбор числа и мощности трансформаторных подстанций и схемы электроснабжения предприятия в целом по результатам технико-экономических расчетов. Рационально выполненная современная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований, как экономичность и надежность, безопасность и удобства эксплуатации, возможность расширения производства минимальными изменениями схемы электроснабжения.

1. Исходные данные к проекту

Тема: "Электроснабжение бумажной фабрики". Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы неограниченной мощности, на которой установлено два трансформатора мощностью по 40 МВА напряжением 37/10,5 кВ (трансформаторы работают раздельно) или глухой отпайкой от транзитной двухцепной ЛЭП-115 кВ. Мощность к.з. в месте отпайки равна 1200МВА, а на стороне 37 кВ подстанции энергосистемы 600МВА. Расстояние от подстанции энергосистемы до фабрики - 5,5 км, от транзитной ЛЭП-115кВ до фабрики - 12км

Таблица 1 - Электрические нагрузки по фабрике

Наименование

Кол-во ЭП, n

Установленная мощность

Одного ЭП, Pн

У Pн

1.Бумажная машина №1

40

5-50

1100

2.Бумажная машина №2

35

5-40

900

3.Бумажная машина №3

27

5-45

850

4.Бумажная машина №4

60

5-70

1700

5.Бумажная машина №5,6,7

120

5-70

2500

6.Кислотный цех

24

10-90

700

7.Дереворубка

17

10

170

8.Варочное отделение

30

10-35

600

9.Отбельное отделение

18

8-30

400

10.Тряпковарка

38

10-16

650

11.Кислородная станция

25

15-100

550

12.Механические мастерские

44

5-50

600

13.Лесотаски (транспортеры и пилы)

35

1-55

650

14.Склады

30

1-25

400

15.Насосная:

А)0,4кВ

12

10-20

170

Б)СД 10кВ

4

800

3200

16.Компрессионная станция:

А)0,4кВ

20

10-15

130

Б)СД 10кВ

2

800

1600

17.Заводоуправление

22

1-15

130

2. Расчет электрических нагрузок по фабрике

2.1 Расчет осветительной нагрузки

Расчет осветительной нагрузки при определении нагрузки предприятия производим упрощенным методом по удельной плотности осветительной нагрузки на квадратный метр производственных площадей и коэффициенту спроса.

По этому методу расчетная осветительная нагрузка принимается равной средней мощности освещения за наиболее загруженную смену и определяется по формуле:

Рpo=КcoґРуо, кВт (2.1)

Qpo=tgj?ґ???,--????, (2.2)

где Кco -коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки;

tgjо - коэффициент реактивной мощности, определяется по cos;

Руо - установленная мощность приемников освещения по цеху, определяется по удельной осветительной нагрузке на 1м2 поверхности пола известной производственной площади:

???=r?ґF,--???--(2.3)

где F-площадь производственного помещения, которая определяется по генеральному плану фабрики, м2;

r_---удельная расчетная мощность, кВт/м2.

Все расчетные данные заносятся в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Расчет осветительных нагрузок

Наименование

S, м2

Удельная осветительная нагрузка

Кс

Установленная мощность освещения, кВт/ м2

Расчетная мощность освет. нагрузки

cosц

tgц

Тип ИС

Рро,кВт

Qpo,квар

1

Бумажная машина1

2208

0,014

0,8

1100

24,73

42,83

0,5

1,73

ДРЛ

2

Бумажная машина2

3600

0,017

0,8

900

48,96

84,80

0,5

1,73

ДРЛ

3

Бумажная машина3

3072

0,016

0,8

850

39,32

68,11

0,5

1,73

ДРЛ

4

Бумажная машина4

3968

0,018

0,8

1700

57,14

98,97

0,5

1,73

ДРЛ

5

Бумажная машина5,6,7

2304

0,014

0,8

2500

25,80

44,70

0,5

1,73

ДРЛ

6

Кислотный цех

672

0,014

0,8

700

7,53

13,04

0,5

1,73

ДРЛ

7

Дереворубка

784

0,015

0,8

170

9,41

16,30

0,5

1,73

ДРЛ

8

Варочное отделение

1120

0,016

0,8

600

14,34

6,94

0,9

0,48

ЛН

9

Отбельное отделение

1296

0,017

0,8

400

17,63

8,54

0,9

0,48

ЛН

10

Тряпковарка

1600

0,015

0,8

650

19,20

9,30

0,9

0,48

ЛН

11

Кислородная станция

448

0,013

0,7

550

4,08

1,97

0,9

0,48

ЛН

12

Механ.мастерские

640

0,014

0,85

600

7,62

13,19

0,5

1,73

ДРЛ

13

Лесотаски

1728

0,014

0,85

650

20,56

35,62

0,5

1,73

ДРЛ

14

Склады

2432

0,010

0,6

400

14,59

25,27

0,5

1,73

ДРЛ

15

Насосная станция

a)0,4кВ

432

0,013

0,7

170

3,93

1,9

0,9

0,48

ЛН

16

Коспрессионая

a)0,4кВ

432

0,013

0,7

130

3,93

1,9

0,9

0,48

ЛН

17

Заводоуправление

1904

0,020

0,9

1300

34,27

59,36

0,5

1,73

ДРЛ

18

Территоррия

227360

0,005

1

1136,8

1969

0,5

1,73

ДРЛ

2.2 Расчет электрических нагрузок по фабрике

Расчет электрических нагрузок напряжением до 1 кВ по цехам фабрики производим также методом упорядоченных диаграмм упрощенным способом. Результаты расчета силовых и осветительных нагрузок по цехам сведены в таблицу 2.2 - Расчет силовой нагрузки напряжением 0,4 кВ.

Для построения картограммы нагрузок предприятия:

(2.4)

где R - радиус окружности;

б - угол сектора;

m - масштаб для определения площади круга, равный 0.05

Для механического цеха найдем:

Количество электроприемников - n;

Номинальные мощности приемников - Рн;

Суммарную номинальную мощность УРн;

По следующим формулам:

Таблица 2.2 - Расчет электрических нагрузок по цехам, U=0.4кВ

2.3 Выбор числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности на напряжение 0,4 кВ

Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только путем технико-экономических расчетов с учетом следующих факторов: категории надежности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1кВ; перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийном режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.

Данные для расчета:

Рp0,4= 8971,95 кВт;

Qp0,4= 8350,91 квар;

Sp0,4= 12397,96 кВА.

Бумажная фабрика относится ко 2 категории потребителей, фабрика работает в две смены, следовательно, коэффициент загрузки трансформаторов Кзтр=0,8. Принимаем трансформатор мощностью Sнт=1600 кВА.

Для каждой технологически концентрированной группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности минимальное их число, необходимое для питания наибольшей расчетной активной нагрузки, рассчитывается по формуле:

где Рр 0,4 - суммарная расчетная активная нагрузка;

кз - коэффициент загрузки трансформатора;

Sнт - принятая номинальная мощность трансформатора;

N - добавка до ближайшего целого числа

Экономически целесообразное число трансформаторов определяется по формуле:

N т..э = N min + m (2.6)

где m - дополнительное число трансформаторов.

N т..э - определяется удельными затратами на передачу реактивной мощности с учетом постоянных составляющих капитальных затрат З*п/ст.

З*п/ст= 0,5; кз = 0,8; N min = 8; N = 0,99.

Тогда из справочника по кривым определяем m, для нашего случая m =0, значит N т..э =8 трансформаторов.

По выбранному числу трансформаторов определяют наибольшую реактивную мощность Q1, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ, определяется по формуле:

Рисунок 2.1

Из условия баланса реактивной мощности на шинах 0,4 кВ определим величину Qнбк 1:

Qнбк 1+Q1=Qр 0,4,

Отсюда

Qнбк 1= Qр 0,4 - Q1=8350,91-4935,95=3414,96 квар

Дополнительная мощность Qнбк2 НБК для данной группы трансформаторов определяется по формуле:

Q???--2--=Q?--_,4--?--Q???--1--?--g--ґ--N?--?--ґ--S??

Принимаем для простоты Qнбк2=0

Определим мощность одной батареи конденсаторов, приходящуюся на каждый трансформатор:

Выбираем батарею УКЛ -10-450 У3

На основании расчетов, полученных в данном пункте 2.3. составляется таблица 2.3.

Таблица 2.3 - Распределение низковольтной нагрузки по цеховым ТП

№ТП, S.н.тр, Qнбк

№Цехов

Рр

Qp

Кз

ТП1-2(4Ч1600)

1

750,73

624,90

Sн.тр=6400кВА

2

642,96

561,04

6

438,03

268,14

8

255,84

164,44

9

249,63

212,58

10

456,00

301,80

13

295,84

338,95

17

112,27

116,69

QНБК=4Ч450квар

Итого

18

1136,80

1969,00

4557,53

-1800,00

4338,09

2757,53

5140,3

0,8

ТП3-4(4Ч1600)

3

610,52

517,88

Sн.тр=6400кВА

4

1179,14

998,52

5

1660,80

1345,64

11

413,28

338,64

14

204,99

145,27

15

129,39

105,96

16

93,63

81,48

12

238,02

171,94

7

103,99

88,04

610,52

517,88

QНБК=4Ч450квар

-1800

Итого

4633,76

1993,38

5044,33

0,79

2.4 Уточненный расчет электрических нагрузок по фабрике

2.4.1 Определение потерь мощности в ТП

Выбираем трансформаторы ТСЗЛ-1600

U?=1_?B,--U?=_.4?B,--DP??=2,_5--???,--DP??=--16--???,--I??=1,3%,--U??=5,5%

ТП1-2:

Кз=0,8

N=4

ТП3-4:

Кз=0,79

N=4

Суммарные потери в трансформаторах:

УР1-4=49,49+47,96=97,44кВт

УQ1-4=294,84+301,87=596,71квар

2.4.2 Определение расчетной мощности синхронных двигателей

Для компенсации реактивной мощности на стороне ВН используем СД 15-го цеха. СТД 800 23УХЛ4

Рн СД =800 кВт; cos = 0,9; NСД =4; к з = = 0.85.

Определим расчетные мощности для СД:

Р р СД = Р н СД NСД к з =800 4 0.85 =2720 кВт.

Q р СД = Р р СД tg = 2720 0,48= 1305,6 квар.

2.4.3 Расчет компенсации реактивной мощности на шинах 10 кВ ГПП

Составим схему замещения, показанную на рисунке 2.2.

Резервная мощность:

Qрез=0,15ЧУQрасч =0,15Ч(Qр0,4+ДQт)=0,15Ч(8350,91+596,71)=1113,32 кВар.

Мощность, поступающая от энергосистемы:

Qэ=0,25ЧУPр=0,25Ч(Pр0,4+ДPт+Pсд)

Qэ =0,25Ч(8971+97,44+2720)=2947,32 квар.

Мощность ВБК определим из условия баланса реактивной мощности:

QВБК=Qр0,4+ДQт+Qрез -Qэ -Qсд -QНБК

QВБК=8350,91+596,71+1113,32-3414,96-1305,6=2393,06 квар.

Выбираем ВБК типа 2*УКЛ -10-900 У3

Уточненный расчет электрических нагрузок по фабрике приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Уточненный расчет нагрузок по фабрике

№ТП,

SНТ,

QНБКТП

№ Цеха

n

Pmin-

Pmax

Ки

Средняя мощность

Км

Расчетные мощности

Кз

РСМ, кВт

QСМ, квар

Рр, кВт

Qp, квар

Sp, кВА

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

ТП1-2(4Ч1600)

Sн.тр=6400кВА

1

40

5-50

1100

0,6

660

582,07

40

2

35

5-40

900

0,6

540

476,24

35

6

24

10-90

700

0,5

350

262,5

16

8

30

10-35

600

0,35

210

157,5

30

9

18

8-30

400

0,5

200

204,04

18

10

38

10-16

650

0,6

390

292,5

38

13

35

1-55

650

0,35

228

303,33

24

17

22

1-15

130

0,5

65

57,32

22

18

Силовая

242

10\90

5130

0,52

2643

2335

223

1,1

2775

2376

Осветительная

1324,01

2222,03

QНБК=4Ч450квар

-1800

Итого по ТП1-2

4098,64

2797,99

4962,62

0,78

ТП3-4(4Ч1600)

Sн.тр=6400кВА

3

27

5-45

850

0,6

510

449,78

27

4

60

5-70

1700

0,6

1020

899,56

49

5

120

5-70

2500

0,60

1500

1322,88

72

7

17

10

170

0,40

68

79,50

17

11

25

15-100

550

0,60

330

336,67

11

12

44

5-50

650

0,30

195

158,75

24

14

30

1-25

400

0,40

160

120

30

15

12

10-20

170

0,60

102

104,06

12

16

20

800

130

0,60

78

79,58

20

Силовая

355

7120

0,5566

3963

3551

262

1

3963

3793,38

Осветительная

174,04

242,62

QНБК=4Ч450квар

-1800

Итого по ТП3-4

4137,04

2236,00

4702,63

0,73

Итого на 0.4кВ

8218

6825

Потери в тр-х

97,44

-596,71

Итого на 10кВ

8315

7422

Потери СД

2720

-1305,6

6116,56

QВБК

-1800

Итого по фабрике

11035,49

4316,56

11849,68

3. Выбор схемы внешнего электроснабжения

Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы неограниченной мощности, на которой установлено два трансформатора мощностью по 40 МВА напряжением 37/10,5 кВ (трансформаторы работают раздельно) или глухой отпайкой от транзитной двухцепной ЛЭП-115кВ. Мощность к.з. в месте отпайки 1200МВА, а на стороне 37 кВ подстанции энергосистемы 600МВА. Реактивное сопротивление системы на стороне 230 кВ, отнесенное к мощности системы 0,3. Расстояние от подстанции до фабрики 5,5 км. Фабрика работает в три смены. Стоимость электроэнергии 15 тг/кВтч. 1y.e.=151тг.

Для технико-экономического сравнения вариантов электроснабжения фабрики рассмотрим три варианта:

I вариант - ЛЭП 115 кВ;

II вариант - ЛЭП 37,5 кВ.

III вариант - ЛЭП 10,5 кВ.

3.1 I Вариант

Рисунок 3.1. Первый вариант схемы электроснабжения.

Выбираем электрооборудование по I варианту.

1. Выбираем трансформаторы ГПП:

Выбираем два трансформатора мощностью 10000 кВА.

Коэффициент загрузки:

Паспортные данные трансформатора:

Тип т - ра ТДН-10000/115;

Sн=10000 кВА, Uвн=115кВ, Uнн=10.5кВ, ДPхх=14кВт, ДPкз=58кВт,

Uкз=10,5%, Iхх=0,9%.

Потери мощности в трансформаторах:

активной:

реактивной:

Потери энергии в трансформаторах.

При двухсменном режиме работы Твкл=4000ч. Тмакс=4000ч.

тогда время максимальных потерь:

ДW=2(ДPххЧTвкл+ДPкзЧ ф ЧKз2)

ДW=2(14Ч4000+58Ч2405,29Ч0,57 2)= 203006кВтч

3.1.1 ЛЭП - 115 кВ

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

Ток аварийного режима:

Iа=2ЧIр=2Ч28,87=57,75А

По экономической плотности тока определяем сечение проводов:

где j=1 А/мм2 экономическая плотность тока при Тм=4000ч и алюминиевых проводах.

По потере на корону принимаем провод АС -70/11 с Iдоп=265А.

Проверим выбранные провода по допустимому току.

При расчетном токе:

Iдоп=265А>Iр=28,72 А

При аварийном режиме:

Iдоп ав=1,3xIдоп=1,3x265=345A>Iав=57,44A

Потери электроэнергии в ЛЭП:

где R=r0ЧL=0,5Ч0,43 Ч12=5,16 Ом,

где r0=0.43 Ом/км - удельное сопротивление сталеалюминевого провода сечением 70 мм2, l=12 км - длина линии.

3.1.2 Трансформаторы энергосистемы

Тип ТДТН -40000/230;

Sн=40000 кВА, Uвн=230кВ, Uсн=115кВ, Uнн=10,5кВ, Uквс=11%, Uквн=22%, Uксн=9,5%.

Коэффициент долевого участия фабрики в мощности трансформаторов энергосистемы:

3.1.3 Выбор выключателей и разъединителей на U=115 кВ

Перед выбором аппаратов составим схему замещения (рис.3.2.) и рассчитаем ток короткого замыкания в о.е.

Sб=1000 МВА; Uб=115 кВ.

хс= 0,6 о.е.,

Выбираем выключатели В1-2, Р1-4 по аварийному току трансформаторов ЭС. Примем, что мощность по двум вторичным обмоткам трансформатора распределена поровну, поэтому мощность аварийного режима равна 2х20=40 МВА.
Выбираем выключатели В1 и В2
Выключатель ABB LTB 145D1/B:
Uр=110кВ= Uн=110кВ;
Iном=3150А >Iав=57,44А;
Iоткл=40кА>Ik1=8,37кА;
Iпред= 40кА>iy=21,23кА.
Выбираем разъединители Р1-4
Разъединитель ABB SGF-123n+2E:
Uр=110кВ= Uн=110кВ;
Iном=1600А >Iав=57,74А;
Iтерм=100кА>Ik1=8,37кА;
Iдин=40кА>iy=21,23кА.
Выбираем выключатели В3 и В4
Выключатель ABB LTB 145D1/B:
Uр=110кВ= Uн=110кВ;
Iном=3150А >Iав=57,44А;
Iоткл=40кА>Ik2=5,23кА;
Iпред= 40кА>iy=13,27кА.
Выбираем ограничители перенапряжений ABB PEXLIM-R.

3.1.4 Расчет затрат на I вариант

Затраты на выключатели В1-2:

КВ1-2=2Ч30000=60000 у.е.

Затраты на выключатели В3-4:

КВ3-4=2Ч30000=60000 у.е.

Затраты на разъединители Р1-4:

КР1-4=4Ч2500=10000 у.е.

Затраты на ограничители перенапряжений ОПН1-4:

КОПН1-2=2ЧКопн=4Ч2000=8000 у.е.

Затраты на тр ГПП:

Ктр ГПП=2Ч250000=500000 у.е.

Затраты на оборудование:

Коб= КВ1-4+ КР1-4+КОПН1-4+ Ктр ГПП

Коб= 60000*2+10000+8000+500000=638000 у.е.

Затраты на ЛЭП на двухцепной стальной опоре:

Куд=20000 у.е./км.

КЛЭП=1ЧLЧКуд=16Ч20000=320000 у.е.

Суммарные затраты на оборудование первого варианта:

КУ1= Коб+КЛЭП=638000+320000=958000y.e.

КУ1= 958000Ч151=144,6 млн.тг.

Определим издержки

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

Иэкс ЛЭП=0.004ЧКЛЭП=0.004Ч320000=1280 у.е.

Амортизация ЛЭП:

Иа ЛЭП=0.028ЧКЛЭП=0.028Ч320000=8960 у.е.

Издержки на эксплуатацию оборудования:

Иэкс об=0.01ЧКоб=0.01Ч638000=6380 у.е.

где Коб - суммарные затраты без стоимости ЛЭП.

Амортизация оборудования:

Иа об=0.063ЧКоб=0.063Ч638000=40194 у.е.

Стоимость потерь:

Ипот.=СoЧ( Wтргпп+ Wлэп)=0.09Ч(323293,2+359452,76)=61450 y.e.

Сo=0.09 y.e./кВтЧч

Суммарные издержки:

ИУ1=Иа+Ипот+Иэ,

ИУ1=(8960+40194)+(61450+1280)+6380=118264y.e.

ИУ1=118264Ч151=17,8 млн.тг.

Приведенные суммарные затраты:

ЗI=0.12ЧКУ1+ ИУ1=0.12Ч144,6+17,8=35,15 млн.тг.

3.2 II Вариант

Рисунок 3.3. Второй вариант схемы электроснабжения.

Выбираем электрооборудование по II варианту.

Выбираем трансформаторы ГПП:

Выбираем два трансформатора мощностью 10000 кВА.

Коэффициент загрузки:

Паспортные данные трансформатора:

Тип трансформатора ТД-10000/35;

Sн=10000 кВА, Uвн=38,5кВ, Uнн=10,5кВ, ДPхх=8кВт, ДPкз=46,5кВт,

Uкз=7,5%, Iхх=0,8%.

Потери мощности в трансформаторах:

активной:

реактивной:

Потери энергии в трансформаторах.

ДW=2(ДPххЧTвкл+ДPкзЧ ф ЧKз2)

ДW=2(8Ч4000+46,5Ч2405,29Ч0,57 2)= 136677кВтч

3.2.1ЛЭП -35 кВ.

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

Ток аварийного режима:

Iа=2ЧIр=2Ч89,57=179,14 А.

По экономической плотности тока определяем сечение проводов:

.

где j=1,1А/мм2 экономическая плотность тока при Тм=4000ч и алюминиевых проводах.

Принимаем провод АС -95 с Iдоп=330А.

Проверим выбранные провода по допустимому току.

При расчетном токе:

Iдоп=330А>Iр=89,57А

При аварийном режиме:

Iдоп ав=1,3xIдоп=1,3x330=429A>Iав=179,14A.

Потери электроэнергии в ЛЭП:

где r0=0,33 Ом/км - удельное сопротивление сталеалюминевого провода сечением 95 мм2, l=5,5 км - длина линии.

3.2.2 Трансформаторы энергосистемы

Тип ТДТН -40000/110:

Sн=40000 кВА, Uвн=115кВ, Uсн=37кВ, Uнн=10,5кВ, Uквс=10.5%, Uквн=17,5%, Uксн=6,5%.

Коэффициент долевого участия фабрики в мощности трансформаторов энергосистемы:

3.2.3 Выбор ОПН, выключателей и разъединителей на U=35 кВ

Перед выбором аппаратов составим схему замещения (рис. 3.4.) и рассчитаем ток короткого замыкания в о.е.

Sб=1000 МВА; Uб=37 кВ.

хс= 1 о.е.,

Выбираем выключатели В1-2, Р1-4 по аварийному току трансформаторов ЭС. Примем, что мощность по двум вторичным обмоткам трансформатора распределена поровну, поэтому мощность аварийного режима равна 40 МВА.
Выключатель ABB OHB-36:
Uр=35кВ= Uн=35кВ;
Iном=1250А >Iав=624,2А;
Iоткл=25кА>Ik1=4,3кА;
Iпред= 40кА>iy=10,4кА;
Iтерм=20кА>Ik1=4,3кА;
Выключатель секционный В3 ABB OHB-36:
Uр=35кВ= Uн=35кВ;
Iном=1250А >Iав=312,1А;
Iоткл=25кА>Ik1=4,3кА;
Iпред= 40кА>iy=10,4кА;
Iтерм=20кА>Ik1=4,3кА;
Выключатель В4-7 ABB OHB-36:
Uр=35кВ= Uн=35кВ;
Iном=1250А >Iав=624,2А;
Iоткл=25кА>Ik1=4,3кА;
Iпред= 40кА>iy=10,4кА;
Iтерм=20кА>Ik1=4,3кА;
Разъединитель Р1-4 LTB 72.5:
Uр=35кВ= Uн=35кВ;
Iном=1000А >Iр=178,86А;
Iдин= 10кА>iy=7,18кА;
Iтерм=25кА>Ik2=2,99кА;
ОПН1-2: Ограничители перенапряжений ABB MWK.

3.2.4 Расчет затрат на II вариант

Затраты на выключатели В1и В2:

КВ1-2=2Чг2Ч КВ=2Ч0,14Ч60000=16800у.е.

Затраты на разъединители Р1-4:

КР1-4=4Ч КР=4Ч15000=60000у.е.

Затраты на выключатель В3:

КВ3=г3Ч КВ=0,07Ч60000=4200 у.е.

Затраты на выключатели В4-7:

КВ4-7=4ЧКВ=4Ч60000=240000у.е.

Затраты на ограничители перенапряжений ОПН1-2:

КОПН1-2=2ЧКопн=2Ч6000=12000у.е.

Затраты на тр ГПП:

Ктр ГПП=2Ч Кт =2Ч300000=600000у.е.

Затраты на тр ЭС:

КтрЭС =2Чг1Ч Ктрэс=2Ч0,14Ч400000=112000 у.е.

Затраты на оборудование:

Коб= КВ1-2 + КР1-4 + КВ3+ КВ4-+ КОПН1-2+Ктрэс+ Кт гпп

Коб=16800+60000+4200+240000+12000+112000+600000=1045000y.e.

Затраты на ЛЭП на двухцепной стальной опоре:

Куд=24000 у.е./км.

КЛЭП=1ЧLЧКуд=5,5Ч24000=132000у.е.

Суммарные затраты на оборудование II варианта:

КУ2= Коб +КЛЭП=1045000+132000=1177000y.e.=177 727 000тг.

Определим издержки:

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

Иэкс ЛЭП=0,028ЧКЛЭП=0,028Ч132000=3696у.е.

Амортизация ЛЭП:

Иа ЛЭП=0,028ЧКЛЭП=0,028Ч132000=3696у.е.

Издержки на эксплуатацию оборудования:

Иэкс об=0,02ЧКоб=0,02Ч1045000=20900у.е.

где Коб - суммарные затраты без стоимости ЛЭП.

Амортизация оборудования:

Иа об=0,043ЧКоб=0,043Ч1045000=44935у.е.

Стоимость потерь:

Ипот.=СoЧ(Wтргпп+ Wлэп)=0,1Ч(203006+159239)=36225y.e.

Сo=0,1y.e./кВтЧч

Суммарные издержки:

ИУ2=Иа+Ипот+Иэ,

ИУ2=3696+3696+20900+44935+36225=109452y.e.=16,527млн.тг.

Приведенные суммарные затраты:

ЗII=0.12ЧКУ2+ ИУ2=0,12Ч177727000+16527252=37,854млн.тг.

3.3 III Вариант

Рисунок 3.5. Третий вариант схемы электроснабжения.

3.3.1 ЛЭП -10,5 кВ.

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

Ток аварийного режима:

Iа=2ЧIр=2Ч316=632 А

По экономической плотности тока определяем сечение проводов:

где j=1 А/мм2 экономическая плотность тока при Тм=4000ч и алюминиевых проводах.

Для выполнения данной передачи электроэнергии необходимо использовать 9хАС 120/12, что конструктивно невозможно, следовательно, данный вариант электроснабжения невозможен.

Таблица 3.1 - Результаты ТЭР.

Вариант

Uном ,кВ

КУ млн.тг.

ИУ млн.тг.

З млн.тг.

I

115

144.6

17.8

35.15

II

35

177,7

16,527

37,854

Выбираем I вариант, так как он дешевле и надежнее остальных.

4. Выбор оборудования U=10 кВ

4.1 Расчет токов короткого замыкания на шинах ГПП и РП

Рисунок 4.1. - Схема замещения.

1. Для компрессионнной станции СД (3х800=2400кВт):

Sб=1000 МВА; хс =1о.е.; Uб=10,5 кВ.

Ток короткого замыкания от системы на шинах ГПП:

Мощность СД равна 888,9кВА.

Найдем сопротивление кабеля к СД.

Выбираем кабель ААШв-10-(3х50мм2) с Iдоп=134А, Худ=0,079Ом/км.

Ток короткого замыкания от СД:

Суммарный ток КЗ в точке К-3:

Суммарный ударный ток в точке К-3:

кА

4.2 Выбор выключателей

1. Вводные:

Расчетный ток:

Аварийный ток: Iа=2ЧIр=2Ч303,7=607,4A.

Принимаем выключатель ABB ADVAC-10.

Проверим выбранный выключатель:

Паспортные

Расчетные

Uн=10 кВ

Iном=1200A

Iоткл=25 кА

Iтерм=25 кА

Iдин=40 кА

U=10 кВ

Iав=607,4 А

Iкз=5,37кА

Iкз=5,37кА

Iуд=13,67кА

Секционный выключатель: через секционный выключатель проходит половина мощности, проходящей через вводные выключатели.

Следовательно, расчетный ток, проходящий через выключатель: Iр=303,4А.

Принимаем выключатель ABB ADVAC-10.

Магистраль ГПП-ТП1,2.

Аварийный ток:

Iав=2ЧIр=2Ч142,42=284,84A

Принимаем выключатель ABB ADVAC-10.

Магистраль ГПП-ТП3-4.

Аварийный ток:

Iав=2ЧIр=2Ч134,72=269,44A

Принимаем выключатель ABB ADVAC-10.

3. Магистраль ГПП-СД1(компрессионная):

Расчетный ток:

.

Принимаем выключатель ABB ADVAC-10:

4. Магистраль ГПП-СД2(насосная):

Расчетный ток:

.

Принимаем выключатель ABB ADVAC-10:

4.3 Выбор кабелей отходящих линий

Условия выбора кабелей:

1. по экономической плотности тока: Fэ=Ip/jэ.

2. по минимальному сечению Fmin =;

3. по условию нагрева рабочим током Iдоп.?Iр;

4. по аварийному режиму Iдоп.?Iав;

5. по потере напряжения ?Uдоп??Uрас.

ГПП-ТП-1-2:

Sр=5174,22кВА; Iав=284,84А; Iр=142,42А.

Выбираем кабель ААШв-10-(3х120) с Iдоп=250А.

Iдоп=250х0,75=187,5А > Ip=142,42A.

где Кп=0,75 - поправочный коэфф. при числе кабелей в траншее N=6.

ГПП-ТП-3-4:

Sр=4894,4кВА; Iав=269,44А; Iр=134,72А.

Выбираем кабель ААШв -10-(3х120) с Iдоп=250А.

Iдоп=250х0,75=187,5А > Ip=142,42A.

где Кп=0,75 - поправочный коэфф. при числе кабелей в траншее N=6.

ГПП-СД1(компрессионная):

Sр=888,9 кВА; Iр=41,6А.

Выбираем кабель ААШв -(3х50) с Iдоп=135А.

Iдоп=135х0,8=108А > Ip=41,6A.

Где Кп=0,8 - поправочный коэфф. при числе кабелей в траншее N=4.

ГПП-СД2(насосная):

Sр=888,9 кВА; Iр=41,6А.

Выбираем кабель ААШв -(3х50) с Iдоп=135А.

Iдоп=135х0,8=108А > Ip=41,6A.

Где Кп=0,8 - поправочный коэфф. при числе кабелей в траншее N=4.

Таблица 4.1. - Кабельный журнал.

Наименование участка

Sр, кВА

N

Кп

Нагрузка

По экон. пл. тока, мм2

По току КЗ, мм2

Выбранный кабель

Iдоп, A

Iр, A

Iав, A

Fэ,

мм2

Iк, кA

F,

мм2

ГПП-ТП-1-2

5174,2

6

0,8

142,42

284,84

1,4

101,73

6,1

65,47

ААШв -10-(3х120)

192

ГПП-ТП-3-4

4894,4

6

0,8

134,72

269,44

1,4

96,23

6,1

65,47

ААШв -10-(3120)

241

ГПП-СД1

888,9

6

0,8

41,6

-

1,4

29,7

6,1

47,2

ААШв-10-(350)

135

ГПП-СД2

888,9

6

0,8

41,6

-

1,4

29,7

6,1

47,2

ААШв-10-(350)

135

4.4 Выбор выключателей нагрузок на ТП

Таблица 4.2- Данные ВН NALF-400

Паспортные данные

Расчетные данные

Uн=10кВ

Uн=10кВ

Iн=400А

Iр=88А

Iскв=40кА

Iуд=21,23кА

Iт2•tТ=102•1=100кА2•с

Вк=(6,1)2•0,12=4,46 кА2•с

Устанавливаем предохранители для ТП типа CEF-100A.

4.5 Выбор автоматических выключателей на ТП

Выбираем выключатель АВВ Емах-3 LTT с Iном=3200А.

4.6 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираются по следующим условиям:

- по напряжению установки: Uном ттUном уст-ки;

- по току: Iном ттIрасч;

- по электродинамической стойкости:

- по вторичной нагрузки: Sн2Sнагр расч;

- по термической стойкости: Iт2tт>Bк;

- по конструкции и классу точности.

1. Выбор трансформаторов тока на вводе и секционном выключателе.

Таблица 4.3- Нагрузка ТТ

Прибор

Тип

А, ВА

В,ВА

С, ВА

A

Э-350

0,5

0,5

0,5

Wh

САЗ-И681

2,5

2,5

2,5

Varh

СР4-И689

2,5

2,5

2,5

W

Д-355

0,5

-

0,5

Var

Д-345

0,5

-

0,5

Итого

6,5

5,5

6,5

Рассчитаем вторичную нагрузку трансформаторов тока.

Сопротивление вторичной нагрузки состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов:

R2=Rприб+Rпров+Rк-тов

Сопротивление приборов определяется по формуле:

где Sприб. - мощность, потребляемая приборами;

I2 - вторичный номинальный ток прибора.

Допустимое сопротивление проводов:

принимаем провод АКР ТВ; F=1,5мм2;

R2=Rприб+Rпров+Rк-тов=0,26+0,01+0,1=0.37 Ом

Вк=Iкз2Ч(tотк+Та)=6,12Ч(0.095+0.04)=5,02 кА2с.

Sрасч=R2ЧI22=0.37Ч52=9.25ВА

Примем трансформатор тока КОКS

Расчетные величины

По каталогу

Uн=10 кВ

Uн=10 кВ

Iав=607,4А

Iн=2500А

iуд=13,67кА

Iдин= 50кА

S2расч=9,25ВА

S2н=20ВА

2. Трансформатор тока на линии ГПП-ТП1-2:

Прибор

Тип

А, ВА

В,ВА

С, ВА

A

Э-350

0,5

0,5

0,5

Wh

САЗ-И681

2,5

2,5

2,5

Varh

СР4-И689

2,5

2,5

2,5

Итого

5,5

5,5

5,5

Рассчитаем вторичную нагрузку трансформаторов тока.

Сопротивление вторичной нагрузки состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов:

R2=Rприб+Rпров+Rк-тов

Сопротивление приборов определяется по формуле:

где Sприб. - мощность, потребляемая приборами;

I2 - вторичный номинальный ток прибора.

Допустимое сопротивление проводов:

принимаем провод АКР ТВ; F=1,5мм2;

R2=Rприб+Rпров+Rк-тов=0,26+0,01+0,1=0.37 Ом

Вк=Iкз2Ч(tотк+Та)=1,712Ч(0.095+0.04)=0,4 кА2с.

Примем трансформатор токаTPU

Расчетные величины

По каталогу

Uн=10 кВ

Uн=10 кВ

Iав=284,84А

Iн=300А

iуд=21,23кА

Iдин= 40кА

S2расч=9,25ВА

S2н=10ВА

Трансформатор тока на линии ГПП-ТП3-4: Примем трансформатор токаTPU

Расчетные величины

По каталогу

Uн=10 кВ

Uн=10 кВ

Iав=284,84А

Iн=300А

iуд=21,23кА

Iдин= 40кА

S2расч=9,25ВА

S2н=10ВА

Трансформатор тока на линии ГПП-СД: Примем трансформатор токаTPU

Расчетные величины

По каталогу

Uн=10 кВ

Uн=10 кВ

Iав=284,84А

Iн=300А

iуд=21,23кА

Iдин= 40кА

S2расч=9,25ВА

S2н=10ВА

4.7 Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения выбираются по следующим условиям:

1. по напряжению установки: UномUуст;

2. по вторичной нагрузки: Sном2S2расч;

3. по классу точности

4. по конструкции и схеме соединения

На шины ГПП.

Таблица 4.7

Прибор

Тип

Sоб-ки , ВА

Число об-к

cos?

sin?

Число приборов

Робщ , Вт

Q? , вар

V

Э-335

3

1

1

0

1

3

-

W

Д-335

2.5

2

0.4

0.92

1

5

-

Var

И-335

2.5

2

0.4

0.92

1

5

-

Wh

СА3-И681

2

2

0.4

0.92

6

24

54,9

Vahr

СР4-И689

2

2

0,4

0,2

6

24

54,9

Итого

61

109,9

Расчетная вторичная нагрузка:

Принимаем ТН типа TDC

Uн т=10 кВ

Uн т=10 кВ

Sн 2=300 ВА

Sр 2=125,77ВА

Схема соединения обмоток Y0/Y0

4.8 Выбор шин ГПП

Сечение шин выбирают по длительно допустимому току и экономической целесообразности. Проверку шин производят на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ.

Выбираем твердотянутые алюминиевые шины прямоугольного сечения марки АТ 60х8мм; Iдоп=1025 А (одна полоса на фазу), Iав=607,4А; iуд=13,67 кА.

а) проверка по аварийному току:

Iдоп=1_25А--і--Iав=6_7,4А;

б) проверка по динамической стойкости к Iкз :

iдин=--4_кАі--iуд--=13,67кА;

в) проверка по механической стойкости???доп=91 кгс/см2:

где а=0,08 м-расстояние между изоляторами;

L= 0,3 м-длина шины;

b=8 мм - ширина одной полосы;

h=0,8 мм - высота шины.

Из условий получаем, что шины динамически устойчивы.

4.9 Выбор изоляторов ГПП

Жесткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:

а) по номинальному напряжению: Uном Uуст;

б) по допустимой нагрузке: Fдоп Fрасч.

где Fрасч. - сила, действующая на изолятор;

Fдоп - допустимая нагрузка на головку изолятора, Fдоп = 0,6Fразруш.;

Fразруш - разрушающая нагрузка на изгиб.

Выбираем изолятор типа ИО-10-3,75 УЗ с Fразр= 3750 кгс.

Fдоп = 0,6Fразруш = 2250кгс. (> 684 кгс)

Условие выполняется.

5. Сравнительная характеристика выключателей

5.1 Требования, предъявляемые к выключателям

1) надежность в работе и безопасность для окружающих;

2) быстродействие - возможно малое время отключения;

3) удобство в обслуживании;

4) простота монтажа;

5) бесшумность работы;

6) сравнительно невысокая стоимость.

Применяемые в настоящее время выключатели отвечают перечисленным требованиям в большей или меньшей степени.

Однако конструкторы выключателей стремятся к более полному соответствию характеристик выключателей выдвинутым выше требованиям.

5.2 Масляные выключатели

Различают масляные выключатели двух видов - баковые и маломасляные.

Методы деионизации дугового промежутка в этих выключателях одинаковы.

Различие заключается лишь в изоляции контактной системы от заземленного основания и в количестве масла.

До недавнего времени в эксплуатации находились баковые выключатели следующих типов: ВМ-35, С-35, а также выключатели серии У напряжением от 35 до 220 кВ. Баковые выключатели предназначены для наружной установки, в настоящее время не производятся.

Основные недостатки баковых выключателей: взрыво- и пожароопасность; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и вводах; большой объем, масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену, необходимость больших запасов масла; непригодность для установки внутри помещений.

5.3 Маломасляные выключатели

Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое распространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений. Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами.

Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей "горшковые".

Маломасляные выключатели напряжением 35 кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Самое широкое применение получили выключатели 6-10 кВ подвесного типа (ВМГ-10, ВМП-10). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасительная камера.

Рисунок 6.1 - Конструктивные схемы маломасляных выключателей 1 - подвижный контакт; 2 - дугогасительная камера; 3 - неподвиж-ный контакт; 4 - рабочие контакты

При больших номинальных токах обойтись одной парой контактов (которые выполняют роль рабочих и дугогасительных) трудно, поэтому предусматривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные - внутри металлического бачка. При больших отключаемых токах на каждый полюс имеется два дугогасительных разрыва. По такой схеме выполняются выключатели серий МГГ и МГ на напряжение до 20 кВ включительно. Массивные внешние рабочие контакты 4 позволяют рассчитать выключатель на большие номинальные токи (до 9500 А). При напряжениях 35 кВ и выше корпус выключателя выполняется фарфоровым, серия ВМК - выключатель маломасляный колонковый). В выключателях 35, 110 кВ предусмотрен один разрыв на полюс, при больших напряжениях - два разрыва и более.

Недостатки маломасляных выключателей: взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей; невозможность осуществления быстродействующего АПВ; необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках; трудность установки встроенных трансформаторов тока; относительно малая отключающая способность.

Область применения маломасляных выключателей - закрытые распределительные устройства электростанций и подстанций 6, 10, 20, 35 и 110 кВ, комплектные распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ и открытые распределительные устройства 35 и 110 кВ.

5.4 Воздушные выключатели

В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом при давлении 2-4 МПа, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Конструктивные схемы воздушных выключателей различны и зависят от их номинального напряжения, способа создания изоляционного промежутка между контактами в отключенном положении, способа подачи сжатого воздуха в дугогасительное устройство.

В выключателях на большие номинальные токи имеется главный и дугогасительный контур подобно маломасляным выключателям МГ и МГГ. Основная часть тока во включенном положении выключателя проходит по главным контактам 4, расположенным открыто. При отключении выключателя главные контакты размыкаются первыми, после чего весь ток проходит по дугогасительным контактам, заключенным в камере 2. К моменту размыкания этих контактов в камеру подается сжатый воздух из резервуара 1, создается мощное дутье, гасящее дугу. Дутье может быть продольным или поперечным.

Необходимый изоляционный промежуток между контактами в отключенном положении создается в дугогасительной камере путем разведения контактов на достаточное расстояние. Выключатели, выполненные по конструктивной схеме с открытым отделителем, изготовляются для внутренней установки на напряжение 15 и 20 кВ и ток до 20000 А (серия ВВГ). В данном типе выключателей после отключения отделителя 5 прекращается подача сжатого воздуха в камеры и дугогасительные контакты замыкаются.

фабрика трансформатор подстанция электроснабжение

Рисунок 6.2 - Конструктивные схемы воздушных выключателей 1 - резервуар со сжатым воздухом; 2 - дугогасительная камера; 3 - шунтирующий резистор; 4 - главные контакты; 5 - отделитель; 6 - емкостный делитель напряжения на 110 кВ - два разрыва на фазу (г)

В воздушных выключателях для открытой установки на напряжение 35 кВ (ВВ-35) достаточно иметь один разрыв на фазу.

В выключателях напряжением 110 кВ и выше после гашения дуги размыкаются контакты отделителя 5 и камера отделителя остается заполненной сжатым воздухом на все время отключенного положения. При этом в дугогасительную камеру сжатый воздух не подается и контакты в ней замыкаются.

По данной конструктивной схеме созданы выключатели серии ВВ на напряжение до 500 кВ. Чем выше номинальное напряжение и чем больше отключаемая мощность, тем больше должно быть разрывов в дугогасительной камере и в отделителе.

По конструктивной схеме рис, г выполняются воздухонаполненные выключатели серии ВВБ. Напряжение модуля ВВБ 110 кВ при давлении сжатого воздуха в гасительной камере 2 МПа. Номинальное напряжение модуля выключателя серии ВВБК (крупномодульного) составляет 220 кВ, а давление воздуха в гасительной камере 4 МПа. Аналогичную конструктивную схему имеют выключатели серии ВНВ: модуль напряжением 220 кВ при давлении 4 МПа.

Для выключателей серии ВВБ количество дугогасительных камер (модулей) зависит от напряжения (110 кВ - одна; 220 кВ - две; 330 кВ - четыре; 500 кВ - шесть; 750 кВ - восемь), а для крупномодульных выключателей (ВВБК, ВНВ) количество модулей соответст-венно в два раза меньше.

5.5 Элегазовые выключатели

Элегаз (SF6 - шестифтористая сера) представляет собой инертный газ, плотность которого превышает плотность воздуха в 5 раз. Электрическая прочность элегаза в 2 - 3 раза выше прочности воздуха; при давлении 0,2 МПа электрическая прочность элегаза сравнима с прочностью масла.

В элегазе при атмосферном давлении может быть погашена дуга с током, который в 100 раз превышает ток, отключаемый в воздухе при тех же условиях. Исключительная способность элегаза гасить дугу объясняется тем, что его молекулы улавливают электроны дугового столба и образуют относительно неподвижные отрицательные ионы. Потеря электронов делает дугу неустойчивой, и она легко гаснет. В струе элегаза, т. е. при газовом дутье, поглощение электронов из дугового столба происходит еще интенсивнее.

В элегазовых выключателях применяют автопневматические (автокомпрессионные) дугогасительные устройства, в которых газ в процессе отключения сжимается поршневым устройством и направляется в зону дуги. Элегазовый выключатель представляет со-бой замкнутую систему без выброса газа наружу.

В настоящее время элегазовые выключатели применяются на всех классах напряжений (6-750 кВ) при давлении 0,15-0,6 МПа. Повышенное давление применяется для выключателей более высоких классов напряжения. Хорошо зарекомендовали элегазовые выключа-тели следующих зарубежных фирм: ALSTOM; SIEMENS; Merlin Gerin и др. Освоен выпуск современных элегазовых выключателей ПО "Уралэлектротяжмаш": баковые выключатели серии ВЭБ, ВГБ и колонковые выключатели серии ВГТ, ВГУ.

В качестве примера рассмотрим конструкцию выключателя серии LF фирмы Merlin Gerin напряжением 6-10 кВ.

Базовая модель выключателя состоит из следующих элементов:

- корпуса выключателя, в котором расположены все три полюса, представляющего собой "сосуд под давлением", заполненный элегазом под низким избыточным давлением (0,15 МПа или 1,5 атм.);

- механического привода типа RI;

- передней панели привода с рукояткой для ручного взвода пружин и индикаторами состояния пружины и выключателя;

- высоковольтных силовых контактных площадок;

- многоштырьевого разъема для подключения цепей вторичной коммутации.

5.6 Вакуумные выключатели

Электрическая прочность вакуума значительно выше прочности других сред, применяемых в выключателях. Объясняется это увеличением длины среднего свободного пробега электронов, атомов, ионов и молекул по мере уменьшения давления. В вакууме длина свободного пробега частиц превышает размеры вакуумной камеры.

Рисунок 3 - Восстанавливающаяся электрическая прочность промежутка длиной 1/4" после отключения тока 1600 А в вакууме и различных газах при атмосферном давлении

В этих условиях удары частиц о стенки камеры происходят значительно чаще, чем соударения между частицами. На рисунке показаны зависимости пробивного напряжения вакуума и воздуха от расстояния между электродами диаметром 3/8" из вольфрама. При столь высокой электрической прочности расстояние между контактами может быть очень малым (2-2,5 см), поэтому размеры камеры могут быть также относительно небольшими.

Процесс восстановления электрической прочности промежутка между контактами при отключении тока протекает в вакууме значительно быстрее, чем в газах. Уровень вакуума (остаточное давление газов) в современных промышленных дугогасительных камерах обычно составляет Па. В соответствии с теорией электропрочности газов, не-обходимые изоляционные качества вакуумного промежутка достигаются и при меньших уровнях вакуума (порядка Па), однако для современного уровня вакуумных технологий, создание и поддержание в течение времени жизни вакуумной камеры уровня Па не составляет проблемы. Это обеспечивает вакуумным камерам запасы электропрочности на весь срок эксплуатации (20-30 лет).

Типовая конструкция вакуумной дугогасительной камеры приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Конструктивная схема вакуумной дугогасительной камеры

Конструкция вакуумной камеры состоит из пары контактов (4; 5), один из которых является подвижным (5), заключенных в ваккумноплотную оболочку, спаянную из керамических или стеклянных изоляторов (3; 7), верхней и нижней металлических крышек (2; 8) и металлического экрана (6). Перемещение подвижного контакта относительно неподвижного обеспечивается путем применения сильфона (9). Выводы камеры (1; 10) служат для подключения ее к главной токоведущей цепи выключателя.

Надо отметить, что для изготовления оболочки вакуумной камеры применяются только специальные вакуумноплотные, очищенные от растворенных газов металлы - медь и специальные сплавы, а также специальная керамика. Контакты вакуумной камеры изготавливаются из металлокерамической композиции (как правило, это медь-хром в соотношении 50%-50% или 70%-30%), обеспечивающей высокую отключающую способность, износостойкость и препятствующей возникновению точек сваривания на поверхности контактов. Цилиндрические керамические изоляторы, совместно с вакуумным промежутком при разведенных контактах обеспечивают изоляцию между выводами камеры при отключенном положении выключателя.

Таврида-электрик выпустила новую конструкцию вакуумного выключателя с магнитной защелкой. В основу его конструкции заложен принцип соосности электромагнита привода и вакуумной дугогасительной камеры в каждом полюсе выключателя. Включение выключателя осуществляется в следующей последовательности.

В исходном состоянии контакты вакуумной дугогасительной камеры разомкнуты за счет воздействия на них отключающей пружины 7 через тяговый изолятор 5. При прикладывании напряжения положительной полярности к катушке 9 электромагнита, в зазоре магнитной системы нарастает магнитный поток.

В момент, когда сила тяги якоря, создаваемая магнитным потоком, превосходит усилие пружины отключения 7, якорь 11 электромагнита вместе с тяговым изолятором 5 и подвижным контактом 3 вакуумной камеры начинает движение вверх, сжимая пружину отключения. При этом в катушке возникает двигательная противо-ЭДС, которая препятствует дальнейшему нарастанию тока, и даже несколько уменьшает его.

В процессе движения якорь набирает скорость около 1 м/с, что позволяет избежать предпробоев при включении и исключить дребезг контактов ВДК. При замыкании контактов вакуумной камеры, в магнитной системе остается зазор дополнительного поджатия равный 2 мм. Скорость движения якоря резко падает, так как ему приходится преодолевать еще и усилие пружины дополнительного контактного поджатия 6. Однако под воздействием усилия, создаваемого магнитным потоком и инерцией, якорь 11 продолжает двигаться вверх, сжимая пружину отключения 7 и пружину 6 дополнительного контактного поджатия.

В момент замыкания магнитной системы якорь соприкасается с верхней крышкой привода 8 и останавливается. После окончания процесса включения ток катушки привода отключается. Выключатель остается во включенном положении за счет остаточной индукции, создаваемой кольцевым постоянным магнитом 10, который удерживает якорь 11 в притянутом к верхней крышке 8 положении без дополнительной токовой подпитки.

Для отключения выключателя необходимо приложить к выводам катушки напряжение отрицательной полярности.

В настоящее время вакуумные выключатели стали доминирующими аппаратами для электрических сетей с напряжением 6-36 кВ. Так, доля вакуумных выключателей в общем количестве выпускаемых аппаратов в Европе и США достигает 70%, в Японии - 100%. В России в последние годы эта доля имеет постоянную тенденцию к росту, и в 1997 году превысила 50%-ю отметку. Основными преимуществами ВВ (по сравнению с масляными и газовыми выключателями), определяющими рост их доли на рынке, являются:

- более высокая надежность;

- меньшие затраты на обслуживание

Таблица 5.1 - Сравнительная характеристика масляного, воздушного, вакуумного и элегазового выключателей

Вид выключателя

Безопасность при эксплуатации

Безопасность по отношению к окружающей среде

Обслуживание

Чувствительность к воздействию окружающей среды

Износостойкость

Размеры

Масляный

Риск возникновения пожара или взрыва

Экологически не безопасен

Периодическая замена масла (необратимая деструкция масла при каждом отключении)

Свойства среды отключения могут ухудшаться под воздействием факторов окружающей среды (влажность, пыль и т.д.)

Посредственная

Относительно большие размеры устройства

Воздушный

Взрыво- и пожаробезопасен

Безопасный

Частая замена дугогасительных контактов, периодическое техническое обслуживание механизма управления

Влияние температуры окружающей среды, необходимость в дополнительных установках

Средняя

Установка, требующая больших расстояний

Вакуумный

Нет риска возникновения взрыва или внешний проявлений

Отсутствие загрязнения окружающей среды

Смазка механизмов управления в минимальном объеме

Нечувствительны: полностью запаянная герметичная камера

Высокая

Негабаритные

Элегазовый

Нет риска возникновения взрыва или внешний проявлений

При утилизации или утечке экологически не безопасен

Смазка механизмов управления в минимальном объеме

Нечувствительны: полностью запаянная герметичная камера

Высокая

Небольшие

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Анализ условий труда механического цеха

Основная деятельность механического цеха заключается в следующем:

* Изготовление нестандартизированного оборудования.

* Средний и капитальный ремонт технологического оборудования.

* Изготовление запасных частей для бумажной техники.

Учитывая основную деятельность цеха, можно предположить, что на условия труда в ремонтно-механическом цехе влияют различные неблагоприятные факторы, которые отрицательно сказываются на работоспособности рабочего персонала.

Во время механической обработки на металлорежущих станках возникают факторы, оказывающие неблагоприятные воздействия на человека. Такими факторами являются вибрация, шум, травмы органов зрения, ожоги открытых частей тела, увечья и т.п. Наибольшую опасность представляют вращающиеся и движущиеся части станков, отлетающая горячая стружка, выделение паров и газов при работе со смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ) и технических смазок (ТС). При работе на шлифовальных станках образуется металлическая и абразивная пыль концентрацией 4-6 мг/м3 (предельно допустимая концентрация по ГОСТ 12.01.005-88 составляет 4-10 мг/м3), при работе оборудовании выделяется избыточное тепло.

Отклонение от нормативного микроклимата

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны, оптимальные и допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах, уровень шума, вибрационная нагрузка на оператора, безопасные условия труда работников, использующих видеодисплейные терминалы и персональные электронно-вычислительные машины должны быть обеспечены удовлетворять требованиям соответствующих нормативных документов, утвержденных в установленном порядке.

Уровень воздействия постоянного магнитного поля, уровень электростатического поля, уровень напряженности электрического поля промышленной частоты (50 Гц), уровень напряженности магнитного поля промышленной частоты (50 Гц), уровни воздействия электромагнитных полей радиочастот не должны превышать допустимые уровни (значения), установленные соответствующими нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.

Интенсивность ультрафиолетового излучения (облучения) не должна превышать допустимые величины, установленные соответствующими санитарными нормами, утвержденными в установленном порядке.

Физические и химические факторы, сопровождающие работы с ручными инструментами: вибрация, шум, силовые характеристики, эргономические характеристики трудового процесса, температура рукояток, теплопроводность материала рукояток, параметры создаваемого микроклимата, содержание вредных веществ в рабочей зоне не должны превышать установленные гигиенические нормы безопасности ручных инструментов и работ с ними.

Для предотвращения воздействия вредных и опасных факторов на рабочих в ремонтно-механическом цехе обеспечивается проведение паспортизации санитарно-технического состояния подразделений, разрабатываются и выполняются комплексные планы улучшения условий и охраны труда и санитарно-оздоровительные мероприятия. Совместно с руководителями подразделений служба охраны труда организует своевременное испытание, техническое освидетельствование и регистрацию различных установок и механизмов.

Освещенность

Устройство электрического освещения производственных, административно-бытовых и других помещений вновь строящихся и реконструируемых зданий должно удовлетворять требованиям СНБ 2.04.05-98, других технических нормативных правовых актов, локальных нормативных правовых актов.

Естественное и искусственное освещение производственных и других помещений, рабочих мест должно обеспечивать освещенность, достаточную для безопасного пребывания и передвижения работников, безопасного выполнения работ, и составлять от 200 до 400 лк в зависимости от назначения помещения. Организация постоянных рабочих мест без естественного освещения, если это не определено требованиями проведения технологического процесса, не допускается.

Световые проемы окон не должны загромождаться производственным оборудованием, готовыми изделиями, полуфабрикатами, тарой и тому подобным как внутри, так и вне помещения. Остекленная поверхность световых проемов окон должна регулярно очищаться от пыли и других загрязнений.

Использование источников освещения без осветительной арматуры не допускается, а в помещениях с возможным выделением органической пыли осветительная аппаратура устраивается во взрывобезопасном исполнении.

Осветительные приборы и арматура должны содержаться в чистоте и очищаться по мере загрязнения. Очистка светильников и замена перегоревших ламп производятся электротехническим персоналом с устройств, обеспечивающих удобный и безопасный доступ к светильникам.

Для осмотра внутренних поверхностей аппаратов и емкостей допускается использование переносных светильников напряжением не выше 12 В, выполненных во взрывозащищенном исполнении.

В случае изменений в назначении производственного помещения, а также при перестановке или замене одного оборудования другим осветительные установки должны быть переоборудованы и приспособлены к новым условиям в соответствии с нормами освещенности.

Повышенный уровень электромагнитного поля

Уровень воздействия постоянного магнитного поля, уровень электростатического поля, уровень напряженности электрического поля промышленной частоты (50 Гц), уровень напряженности магнитного поля промышленной частоты (50 Гц), уровни воздействия электромагнитных полей радиочастот не должны превышать допустимые уровни (значения), установленные соответствующими нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.

Повышенный уровень шума и вибрации

Вибрация - в механических цехах источниками общей вибрации являются компрессоры, воздуходувки, вентиляторы и тому подобное.

Для защиты от локальной вибрации в механическом цехе применяют индивидуальные защитные средства. К ним относятся виброзащитные рукавицы. Шьют их из хлопчатобумажной ткани, усиленной на ладони кожей. Под кожу вшивается антивибрационный вкладыш из вспененного поливинилхлорида. Для работы с вибрирующим инструментом и оборудованием в холодное время года изготавливаются рукавицы удлинённые.


Подобные документы

  • Расчёт электрических и осветительных нагрузок завода и цеха. Разработка схемы электроснабжения, выбор и проверка числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности. Выбор кабелей, автоматических выключателей. Расчет токов короткого замыкания.

    дипломная работа [511,9 K], добавлен 07.09.2010

  • Характеристика ремонтно-механического цеха. Описание схемы электроснабжения. Конструкция силовой и осветительной сети. Расчет освещения и электрических нагрузок. Выбор числа и мощности трансформаторов, места расположения, оборудования питающей подстанции.

    курсовая работа [681,5 K], добавлен 13.01.2014

  • Проектирование ремонтно-механического цеха. Выбор числа и мощности трансформаторов подстанций, сбор электрических нагрузок цеха. Компенсация реактивной мощности. Расчет параметров, выбор кабелей марки ВВГ и проводов марки АПВ распределительной сети.

    курсовая работа [281,7 K], добавлен 19.08.2016

  • Расчет электрических нагрузок. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций. Разработка системы внутризаводского электроснабжения. Расчет электрических нагрузок на головных участках магистралей. Выбор измерительных трансформаторов.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 29.09.2009

  • Определение электрических нагрузок от силовых электроприёмников. Выбор количества и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Выбор напряжения и схемы электроснабжения. Расчёт токов короткого замыкания. Выбор и проверка оборудования и кабелей.

    курсовая работа [817,1 K], добавлен 18.06.2009

  • Расчет электрических нагрузок систем электроснабжения. Нагрузка группы цехов. Обоснование числа, типа и мощности трансформаторных подстанций. Расчет токов короткого замыкания. Выбор токопроводов, изоляторов и средств компенсации реактивной мощности.

    дипломная работа [3,0 M], добавлен 06.04.2014

  • Расчет электрических нагрузок по ремонтно-механическому цеху и предприятию в целом. Выбор числа, мощности и типа трансформатора цеховых трансформаторных подстанций предприятия. Выбор величины напряжения и схемы внутреннего электроснабжения предприятия.

    дипломная работа [746,7 K], добавлен 06.04.2014

  • Расчет электрических нагрузок промышленного предприятия. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций. Расчет напряжения, схемы внешнего электроснабжения, трансформаторов ГПП. Технико-экономическое обоснование схем.

    дипломная работа [1,4 M], добавлен 30.04.2012

  • Анализ схемы расположения потребителей на плане заданного электрифицируемого населённого пункта. Расчёт электрических нагрузок и обоснование схемы электроснабжения. Определение числа трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ. Выбор трасс воздушных линий.

    курсовая работа [578,8 K], добавлен 31.05.2015

  • Технология производства и режим электропотребления приемников. Расчет электрических нагрузок. Выбор числа, мощности и расположения цеховых трансформаторных подстанций и компенсирующих устройств. Выбор схемы и расчет низковольтной электрической сети.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 31.03.2018

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.