Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Основная часть
• 1.1 Характеристика проектируемых промышленных объектов
• 1.2 Характеристика электроприемников (потребителей)
• 2. Электроснабжение предприятий
• 2.1 Определение расчётных электрических нагрузок
• 3. Выбор и обоснование схемы внешнего электроснабжения
• 4. Выбор и обоснование общей схемы и оптимальных напряжений внешнего электроснабжения
• 4.1 Электрический расчёт и выбор ЛЭП
• 4.2 Выбор числа, мощности и типа трансформаторов для питания потребителей
• 5. Выбор коммутационного электрооборудования для ТП
• 6. Показатели определяющие качество электроэнергии
• 6.1 Проверка электрической сети по допустимы потерям
• 7. Регулирование напряжения
• 8. Мероприятия по снижению потерь электроэнергии в системе
• 9. Автоматизированные системы управления (АСДУ) электрической сети
• 10. Эксплуатация электрооборудования системы электроснабжения
• 11. Охрана труда
• Заключение
• Список литературы

Введение

В данном курсовом проекте я планируем спроектировать сеть электроснабжения для трёх потребителей с последующим внедрением в неё автоматизированной системы диспетчерского управления для лучшего контроля состояния сети электроснабжения.

В проектирование сети электроснабжения входит:

Построение графиков мощностей;

Выбор схемы внешнего электроснабжения;

Выбор проводов;

Выбор трансформаторов;

Выбор коммутационного оборудования;

Расчет потерей мощностей;

электроснабжение сеть электроэнергия потребитель

1. Основная часть

1.1 Характеристика проектируемых промышленных объектов

В данной курсовом проекте я проектирую три потребителями: металлургический комбинат, текстильная фабрика, город.

Металлургический комбинат - предприятие металлургии, завод с полным металлургическим циклом производства.

Текстильная фабрика - это предприятия легкой промышленности, осуществляющие производство текстильных тканей - полотен, полученных на ткацком станке путем переплетения продольных и поперечных нитей, перпендикулярных друг другу.

Город - крупный населённый пункт, жители которого заняты, как правило, не сельским хозяйством. Имеет развитый комплекс хозяйства и экономики, является скоплением архитектурных и инженерных сооружений, обеспечивающих жизнедеятельности населения.

Таблица исходных данных

Исходные данные	Наименование потребителей
	Металлургический комбинат	Текстильная фабрика	Город
Электроустановки:
КПД ?сред	0.7	0.6	0.5
Электрическая сеть:
КПД ?сред	0.8	0.8	0.7
Cos f	0.8	0.7	0.6
Максимальная нагрузка Рмакс (МВт)	40	20	5
Отклонение зимнего графика нагрузки от летнего (%)	+10	+5	+20
Отклонение реактивной нагрузки от активной (%)	-30	-25	-20
Длительность зимнего периода (дней)	201
Длительность летнего периода (дней)	164
Доля потребителей 3 категории (%)	15	15	45
Коэффициент спроса Кспрос, К испол	0.8
Высшее напряжение - (кВ)
Среднее напряжение - (кВ)
Низшее напряжение - (кВ)
Длина линии	ТЭЦ - 1 - 4 км, ТЭЦ - 2-3 км, ТЭЦ - 3-5 км
Масштаб 1 см - 5 км
Объекты расположены на севере Сахалина
Грунт в районе объектов - суглинок

1.2 Характеристика электроприемников (потребителей)

Категории электроприемников по надежности электроснабжения (ПУЭ)

В отношении обеспечении надёжности электроснабжении электроприёмники разделяют на три категории:

Электроприёники 1 категории - это электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Электроприёмники 2 категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий

Металлургический комбинат и текстильная фабрика относятся к электроприёмникам 1 категории так как перерыв их в электроснабжении повлечет массовый брак продукции и массовому недоотпуску продукции.

Город относится ко всем трём категориям электроприёмников так как в городе имеется больница, почта и различные предприятия это 1 и 2 категория, а также есть жители этого города - потребители 3 категории.

2. Электроснабжение предприятий

2.1 Определение расчётных электрических нагрузок

График нагрузки представляет собой графическое изображение изменения нагрузки потребителя во времени. Различают суточные, сезонные, годовые графики нагрузки. Суточные графики отражают изменение мощности нагрузки в течение суток.

Для расчёта будем использовать график нагрузки потребителей заданных в исходных данных.

1. Металлургический комбинат

задана в исходных данных

Максимальная реактивная мощность определиться как:

(1)

Где реактивная мощность

= (2)

коэффициент мощности

P = (Мвт) (3)

Где максимальная активная нагрузка потребителя

активная нагрузка выраженная в процентах

Q = (МВАр) (4)

Где максимальная активная нагрузка потребителя

активная нагрузка выраженная в процентах

S = (МВА) (5)

P (%) и Q (%) берутся из графиков нагрузки металлургического комбината.

Произведем расчет на примере 100% нагрузки на зимний период:

=0,75

Q_max

=50 (МВА)

Произведем расчет на примере 100% нагрузки на летний период:

=0,75

Q_max

=45 (МВА)

Сведём все расчёты и данные в таблицу (Табл.1).

Таблица №1 Нагрузка металлургического комбината за зимний период и летний период.

№ ступений	Интервал времени	P	Зимний период	Летний период
			P	Q	S	P	Q	S
		%	МВт	МВар	МВА	МВт	МВар	МВА
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	0-1	60	24	18	30	21,6	16,2	27
2	1-2	60	24	18	30	21,6	16,2	27
3	2-3	60	24	18	30	21,6	16,2	27
4	3-4	60	24	18	30	21,6	16,2	27
5	4-5	65	26	19,5	32,5	23,4	17,55	29,25
6	5-6	65	26	19,5	32,5	23,4	17,55	29,25
7	6-7	65	26	19,5	32,5	23,4	17,55	29,25
8	7-8	70	28	21	35	25,2	18,9	31,5
9	8-9	70	28	21	35	25,2	18,9	31,5
10	9-10	75	30	22,5	37,5	27	20,25	33,75
11	10-11	80	32	24	40	28,8	21,6	36
12	11-12	80	32	24	40	28,8	21,6	36
13	12-13	75	30	22,5	37,5	27	20,25	33,75
14	13-14	75	30	22,5	37,5	27	20,25	33,75
15	14-15	80	32	24	40	28,8	21,6	36
16	15-16	100	40	30	50	36	27	45
17	16-17	100	40	30	50	36	27	45
18	17-18	85	34	25,5	42,5	30,6	22,95	38,22
19	18-19	85	34	25,5	42,5	30,6	22,95	38,22
20	19-20	80	32	24	40	28,8	21,6	36
21	20-21	80	32	24	40	28,8	21,6	36
22	21-22	75	30	22,5	37,5	27	20,25	33,75
23	22-23	70	28	21	35	25,2	18,9	31,5
24	23-24	65	26	19,5	32,5	23,4	17,55	29,25
Итого:	24		738	553,5	922,5	640,8	480,6	801

График нагрузок на зимний период

График нагрузок на летний период

Для зимнего периода:

1) Полная средняя мощность:

S_срi= , (6)

Где алгебраическая сумма полной мощности за сутки потребления

2) Активная средняя мощность:

P_срi= , (7)

Где алгебраическая сумма активной мощности за сутки потребления

3) Число часов использования максимума:

T_maxi= , (8)

Sсрi = 922/24 = 38,4 (МВА); Pсрi = 738/24 = 30,7 (МВт);

Tmaxi = 30,7/60 • 201 = 102,9 (ч).

Для летнего периода:

1) Полная средняя мощность:

S_срi= ,

Где алгебраическая сумма полной мощности за сутки потребления

2) Активная средняя мощность:

P_срi= ,

Где алгебраическая сумма активной мощности за сутки потребления

3) Число часов использования максимума:

T_maxi= ,

Sсрi = 801/24 = 33,4 (МВА);

Pсрi = 640,8/24 = 26,7 (МВт);

Tmaxi = 26,7/60 • 164 = 73 (ч).

2. Текстильная фабрика

задана в исходных данных

Максимальная реактивная мощность определиться как:

Где реактивная мощность, коэффициент мощности

P = (Мвт)

Где максимальная активная нагрузка потребителя

активная нагрузка выраженная в процентах

Q = (МВАр)

Где максимальная активная нагрузка потребителя

активная нагрузка выраженная в процентах

Si = (МВА)

P (%) и Q (%) берутся из графиков нагрузки текстильной фабрики.

Произведем расчет на примере 100% загрузки на зимний период:

=0,75

Q_max

=25 (МВА)

Произведем расчет на примере 100% нагрузки на летний период:

=0,75

Q_max

=23,4 (МВА)

Сведём все расчёты и данные в таблицу (Табл. 2).

Таблица №2 Нагрузка текстильной фабрики за зимний период и летний период.

№ ступений	Интервал времени	P	Зимний период	Летний период
			P	Q	S	P	Q	S
		%	МВт	МВар	МВА	МВт	МВар	МВА
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	0-1	55	11	8,25	13,75	10,45	7,8	13,06
2	1-2	55	11	8,25	13,75	10,45	7,8	13,06
3	2-3	45	9	6,75	11,25	8,55	6,4	10,7
4	3-4	55	11	8,25	13,75	10,45	7,8	13,06
5	4-5	50	10	7,5	12,5	9,5	7,1	11,9
6	5-6	65	13	9,75	16,25	12,35	9,3	15,43
7	6-7	65	13	9,75	16,25	12,35	9,3	15,43
8	7-8	70	14	10,5	17,5	13,3	10	16,6
9	8-9	70	14	10,5	17,5	13,3	10	16,6
10	9-10	80	16	12	20	15,2	11,4	19
11	10-11	85	17	12,75	17,37	16,2	12,2	16,5
12	11-12	90	18	13,5	22,5	17,1	12,8	21,4
13	12-13	80	16	12	20	15,2	11,4	19
14	13-14	85	17	12,75	17,37	16,2	12,2	16,5
15	14-15	85	17	12,75	17,37	16,2	12,2	16,5
16	15-16	100	20	15	25	19	14,3	23,4
17	16-17	100	20	15	25	19	14,3	23,4
18	17-18	85	17	12,75	17,37	16,2	12,1	16,5
19	18-19	85	17	12,75	17,37	16,2	12,1	16,5
20	19-20	80	16	12	20	15,2	11,4	19
21	20-21	80	16	12	20	15,2	11,4	19
22	21-22	75	15	11,25	18,75	14,25	10,7	17,8
23	22-23	70	14	10,5	17,5	13,3	10	16,6
24	23-24	60	12	9	15	11,4	8,55	14,25
Итого:	24		354	265,5	442,5	336,3	252,2	420,4

График нагрузок на зимний период

График нагрузок на летний период

Для зимнего периода:

2) Полная средняя мощность:

S_срi= ,

Где алгебраическая сумма полной мощности за сутки потребления

2) Активная средняя мощность:

P_срi= ,

Где алгебраическая сумма активной мощности за сутки потребления

3) Число часов использования максимума:

T_maxi= ,

Sсрi = 442,5/24 = 18,4 (МВА); Pсрi = 354/24 = 14,75 (МВт);

Tmaxi = 14,75/60 • 201 = 50 (ч).

Для летнего периода:

2) Полная средняя мощность:

S_срi= ,

Где алгебраическая сумма полной мощности за сутки потребления

2) Активная средняя мощность:

P_срi= ,

Где алгебраическая сумма активной мощности за сутки потребления

3) Число часов использования максимума:

T_maxi= ,

Sсрi = 420,4/24 = 17,5 (МВА);

Pсрi = 336,3/24 = 14 (МВт);

Tmaxi = 14/60 • 164 = 38 (ч)

3. Город

задана в исходных данных

Максимальная реактивная мощность определиться как:

Где реактивная мощность, коэффициент мощности

P = (Мвт)

Где максимальная активная нагрузка потребителя

активная нагрузка выраженная в процентах

Q = (МВАр)

Где максимальная активная нагрузка потребителя

активная нагрузка выраженная в процентах

Si = (МВА)

P (%) и Q (%) берутся из графиков нагрузки города.

Произведем расчет на примере 100% загрузки на зимний период:

=1,02

Q_max

=7,1 (МВА)

Произведем расчет на примере 100% нагрузки на летний период:

=1,02

Q_max

=5,7 (МВА)

Сведём все расчёты и данные в таблицу (Табл.3)

Таблица №3 Нагрузка города за зимний период и летний период.

№ ступений	Интервал времени	P	Зимний период	Летний период
			P	Q	S	P	Q	S
		%	МВт	МВар	МВА	МВт	МВар	МВА
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	0-1	45	2,25	2,3	3,2	1,8	1,84	2,6
2	1-2	45	2,25	2,3	3,2	1,8	1,84	2,6
3	2-3	45	2,25	2,3	3,2	1,8	1,84	2,6
4	3-4	45	2,25	2,3	3,2	1,8	1,84	2,6
5	4-5	45	2,25	2,3	3,2	1,8	1,84	2,6
6	5-6	50	2,5	2,55	3,6	2	2,04	2,9
7	6-7	50	2,5	2,55	3,6	2	2,04	2,9
8	7-8	70	3,5	3,6	5	2,8	2,9	4
9	8-9	65	3,25	3,3	4,6	2,6	2,7	3,7
10	9-10	65	3,25	3,3	4,6	2,6	2,7	3,7
11	10-11	65	3,25	3,3	4,6	2,6	2,7	3,7
12	11-12	70	3,5	3,6	5	2,8	2,9	4
13	12-13	70	3,5	3,6	5	2,8	2,9	4
14	13-14	60	3	3,1	4,3	2,4	2,45	3,4
15	14-15	60	3	3,1	4,3	2,4	2,45	3,4
16	15-16	60	3	3,1	4,3	2,4	2,45	3,4
17	16-17	60	3	3,1	4,3	2,4	2,45	3,4
18	17-18	75	3,75	3,83	5,3	3	3,1	4.3
19	18-19	75	3,75	3,83	5,3	3	3,1	4,3
20	19-20	85	4,25	4,33	6,1	3,4	3,5	4,9
21	20-21	100	5	5,1	7,1	4	4,1	5,7
22	21-22	90	4,5	4,6	6,4	3,6	3,7	5,1
23	22-23	70	3,5	3,6	5	2,8	2,9	4
24	23-24	60	3	3,1	4,3	2,4	2,45	3,4
Итого:	24		76,25	77,8	109	61,2	62,4	87,4

График нагрузок на зимний период

График нагрузок за летний нагрузок

Для зимнего периода:

3) Полная средняя мощность:

S_срi= ,

Где алгебраическая сумма полной мощности за сутки потребления

2) Активная средняя мощность:

P_срi= ,

Где алгебраическая сумма активной мощности за сутки потребления

3) Число часов использования максимума:

T_maxi= ,

Sсрi = 109/24 = 4,54 (МВА);

Pсрi = 76,25/24 = 3,2 (МВт);

Tmaxi = 3,2/60 • 201 = 10,6 (ч).

Для летнего периода:

3) Полная средняя мощность:

S_срi= ,

Где алгебраическая сумма полной мощности за сутки потребления

2) Активная средняя мощность:

P_срi= ,

Где алгебраическая сумма активной мощности за сутки потребления

3) Число часов использования максимума:

T_maxi= ,

Sсрi = 87,4/24 = 3,6 (МВА);

Pсрi = 61,2/24 = 2,55 (МВт);

Tmaxi = 2,55/60 • 164 = 7 (ч).

3. Выбор и обоснование схемы внешнего электроснабжения

Смешанная схема-электроснабжение осуществляется радиальными и магистральными линиями.

Достоинство радиальных схем: максимальная простота; аварийное отключение радиальной линии не отражается на электроснабжении остальных потребителей.

Недостаток: большой расход кабельной продукции обусловливает высокую стоимость системы. Кроме того, при одиночных радиальных линиях невысока надежность электроснабжения.

Магистральные схемы имеют следующие достоинства:

лучшая загрузка линий, т.к. к каждой линии подключена не одна, а группа ТП;

меньший расход кабелей;

на ЦП и РП нужно устанавливать меньшее количество выключателей.

Недостатки одиночных магистралей заключаются в трудностях при отыскании места повреждения магистрали и в более низкой надежности электроснабжения по сравнению с радиальной схемой. Последнее объясняется тем, что на надежность работы магистрали влияют показатели надежности стороны ВН ТП, включая силовые трансформаторы. Применение двухстороннего питания одиночных магистралей (петлевая схема) не решает проблемы обеспечения надежности и решения трудностей при отыскании места повреждения. Двойные магистрали с двухсторонним питанием (двухлучевые схемы) могут обеспечить достаточную надежность электроснабжения всех категорий электроприемников. Это обусловило их широкое распространение в электроснабжении городов.

Сопоставив перечисленные схемы электроснабжения, можно сделать следующие выводы.

1. Наиболее простыми и отвечающими требованиям III категории надежности являются сети, выполненные по радиальной схеме без резервирования и с одиночными магистралями.

2. Требованиям II категории надежности отвечают широко распространенные магистральные многолучевые схемы, чаще всего двухлучевые.

3. Электроснабжение приемников I категории удобно производить с помощью радиальных схем с резервированием, а также двухлучевых схем. Во всех случаях питания приемников I категории должен применяться АВР.

Масштаб - 1: 5 км.

1 - металлургический комбинат;

2 - текстильная фабрика;

3 - город.

Расстояния:

1 от ЦЭН до ТЭЦ 3,3 км

2 от ЦЭН до металлургического комбината 2 км

3 от ЦЭН до текстильной фабрики 3,2 км

3 от ЦЭН до города 2,8 км

2. Выбор центра электрических нагрузок (ЦЭН).

Координаты центра электрических нагрузок рассчитываются по формулам:

где: x₁, х₂, x₃ - координаты предприятий;

P₁, P₂, P₃ - активная нагрузка предприятий.

где: y₁, y₂, y₃ - координаты предприятий;

P₁, P₂, y₃ - активная нагрузка предприятий.

где: x₁, х₂, x₃ - координаты предприятий;

P₁, P₂, P₃ - активная нагрузка предприятий.

где: y₁, y₂, y₃ - координаты предприятий;

P₁, P₂, y₃ - активная нагрузка предприятий.

4. Выбор и обоснование общей схемы и оптимальных напряжений внешнего электроснабжения

4.1 Электрический расчёт и выбор ЛЭП

Большая часть промышленных производств нуждается в высокой надежности электроснабжения, допуская перерывы подачи напряжения лишь на время включения резервного питания (резервные линии, трансформаторы) в пределах 1-2 с (I категория надежности электроснабжения по). Наряду с этим:

а) ряд производственных процессов химической, нефтеперерабатывающей, электронной и других видов промышленности требуют практически бесперебойного электроснабжения (особая категория по электроснабжению), что осуществляется специальными резервными установками;

б) ряд цехов и предприятия в целом (складские помещения, заготовка полуфабрикатов, деревообрабатывающие производства) допускают перерывы электроснабжения на время оперативных переключений дежурным персоналом в распределительных электросетях до 1 кВ и более высоких номинальных напряжений.

Смешанная схема энергоснабжения

Для данной сети рассчитаем потоки максимальной активной и реактивной мощности для схемы электроснабжения в нормальном режиме (одна из цепей ВЛ отключена и находиться в резерве как резервный источник питания)

Расчеты производим на примере металлургического комбината.

Выбираем расчетное напряжение металлургического комбината по формуле:

(9)

Где:

L - длина линии;

P - максимальная нагрузка.

(кВ)

Выбираем стандартное напряжение:

U_ном = 110 кВ.

Находим рабочий ток по формуле:

(10)

Где:

S - полная мощность;

U_ном - номинальное напряжение.

Находим аварийный ток по формуле:

(11)

Где:

S - полная мощность;

U_ном - номинальное напряжение;

Cosf - коэффициент мощности.

Находим сечение проводов по формуле:

(12)

Где:

I - аварийный ток;

J_{экономическое} - коэффициент

По ПУЭ не может быть сечение провода менее 70 мм²при напряжении 110 кВ

Выбираем стандартное сечение провода: F_станд =240 (мм²)

Определяем длительный ток: 610 (А)

Выбираем алюминиевый стальной провод АС 240/39

I_{длительный?}I_{аварийный}

610 A>262,8 A

Расчеты производим на примере текстильной фабрики.

Выбираем расчетное напряжение текстильной фабрики по формуле:

Где:

L - длина линии;

P - максимальная нагрузка.

(кВ)

Выбираем стандартное напряжение: U_ном = 35 кВ.

Находим рабочий ток по формуле:

Где:

S - полная мощность;

U_ном - номинальное напряжение.

Находим аварийный ток по формуле:

Где:

S - полная мощность;

U_ном - номинальное напряжение;

Cosf - коэффициент мощности.

Находим сечение проводов по формуле:

Где:

I - аварийный ток;

J_{экономическое} - коэффициент

По ПУЭ не может быть сечение провода менее 70 мм²при напряжении 110 кВ

Выбираем стандартное сечение провода: F_станд = 185 (мм²)

Определяем длительный ток: 520 (А)

Выбираем алюминиевый стальной провод АС 185/24

I_{длительный?}I_{аварийный,} 520 A> 471 A

Расчеты производим на примере города

Выбираем расчетное напряжение города по формуле:

Где:

L - длина линии;

P - максимальная нагрузка.

(кВ)

Выбираем стандартное напряжение:

U_ном = 110 кВ.

Находим рабочий ток по формуле:

Где:

S - полная мощность;

U_ном - номинальное напряжение.

Находим аварийный ток по формуле:

Где:

S - полная мощность;

U_ном - номинальное напряжение;

Cosf - коэффициент мощности.

Находим сечение проводов по формуле:

Где:

I - аварийный ток;

J_{экономическое} - коэффициент

По ПУЭ не может быть сечение провода менее 70 мм²при напряжении 110 кВ

Выбираем стандартное сечение провода: F_станд = 70 (мм²)

Определяем длительный ток: 265 (А)

Выбираем алюминиевый стальной провод АС 70/11

I_{длительный?}I_{аварийный}

265 A> 42,8 A

4.2 Выбор числа, мощности и типа трансформаторов для питания потребителей

Выбор трансформатора для участка ЦЭН

Где:

K_{загр ном} - коэффициент загрузки;

S - максимальная полная мощность комбината.

K_загр = 0,7.

Выбираю 2 трансформатора:

ТДЦТН-63000/110-76У1

Выбрано 2 трансформатора так как потребители относятся к первой категории.

Проверка:

K_загр, K_загр==0,45

Трансформатор загруженный на 45 % может работать бесконечно долго. В случае аварии второй трансформатор примет на себя нагрузку 90 %, с которой тоже может работать бесконечно долго.

Выбор трансформатора для участка металлургический комбинат

Где:

K_загр - коэффициент загрузки;

S - максимальная полная мощность комбината.

K_загр = 0,7.

Выбираю 2 трансформатор:

ТРДН-40000/110.

Трансформаторы трехфазные, двухобмоточные, с естественной циркуляцией масла и принудительным обдувом воздуха, с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН), предназначены для преобразования переменного тока напряжением 110 кВ в энергию низшего напряжения (6; 10 кВ) и поддержания заданного уровня напряжения в распределительных сетях в районах, отдаленных от промышленных зон, и для работы в электрических сетях общего назначения.

Изготавливаются для стран с умеренным климатом с перепадом температур от минус 45 до плюс 40°С. Трансформаторы ТРДЦН, ТДН изготавливаются в климатическом исполнении У1. Магнитопроводтрехстержневойплоскошихтованый, изготовлен из высококачественной электротехнической стали. Охлаждение обеспечивается малообъемными радиаторами из овальных труб. Трансформаторы силовые до 110 кВ ТРДН, ТДН обеспечивают надежное электроснабжение в течение всего срока эксплуатации.

Выбрано 2 трансформатора так как потребитель относится к первой категории.

Проверка:

K_загр, K_загр==0,44

Трансформатор загруженный на 44 % может работать бесконечно долго. В случае аварии второй трансформатор примет на себя нагрузку 88 %, с которой тоже может работать бесконечно долго.

Выбор трансформатора для участка текстильная фабрика

Где:

K_загр - коэффициент загрузки;

S - максимальная полная мощность комбината.

K_загр = 0,7.

кВА

Выбираю 2 трансформатора:

ТД-40000/35

Трансформатор ТД 40000/35 У1 силовой трехфазный двухобмоточный, с РПН, регулирующимся при отключенной нагрузке (ПБВ), с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла, предназначены для продолжительной работы на открытом воздухе, в блоке со стационарной установкой. Используются для преобразования U класса 35 кВ в U класса 6; 10 кВ с частотой 50Гц на сетях общего назначения.

Выбрано 2 трансформатора так как потребитель относится к первой категории.

Проверка:

K_загр

K_загр==0,22

Трансформатор загруженный на 22 % может работать бесконечно долго. В случае аварии второй трансформатор примет на себя нагрузку 44 %, с которой тоже может работать бесконечно долго.

Выбор трансформатора для участка город

Где:

K_загр - коэффициент загрузки;

S - максимальная полная мощность комбината.

K_загр = 0,7.

кВА

Выбираю 2 трансформатора:

ТМН-6300/110

Трансформатор силовой масляный трех - фазный двухобмоточный ТМН-6300/110 с естественной циркуляцией воздуха и масла, с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) предназначен для преобразования и поддержания заданного уровня напряжения в распределительных сетях общего назначения 110 кВ. Климатическое исполнение и катего - рия размещения по ГОСТ 15150-90 - У1. Допустимая высота установки над уровнем моря. М - до 1000

Выбрано 2 трансформатора так как потребитель относится к первой категории. Проверка:

K_загр

K_загр==0,4

Трансформатор загруженный на 40 % может работать бесконечно долго. В случае аварии второй трансформатор примет на себя нагрузку 80 %, с которой тоже может работать бесконечно долго.

Принципиальная схема электроснабжения

5. Выбор коммутационного электрооборудования для ТП

Коммутационный аппарат-это электрический аппарат, предназначенный для включения или/и выключения электрической цепи (разъединители, выключатели, отделитель, рубильник, выключатель нагрузки, предохранитель.)

Выключатель-это коммутационный аппарат, предназначенный для отключения или включения цепи под нагрузкой в том числе и при коротких замыканиях.

Разъединитель-это коммутационный аппарат предназначен для отключения и включения электрической цепи без нагрузки и для видимого разрыва цепи.

Выбор выключателей

На место 1; 2; 4; 5; 7; 8 беру элегазовый выключатель ЯЭ-110Л-23 (13) У4, так как они одинаковые.

Характеристики элегазового выключателя ЯЭ-110Л-23 (13) У4:

Номинальное напряжение 110 кВ

Наибольшее рабочее напряжение 126 кВ

Номинальный ток 1250А

Номинальный ток отключения 40000 А

Обозначения:

ЯЭ - ячейка элегазовая

110 - номинальное напряжения

Типы ячеек:

Л - линейная

Ш - шиносоединительная

С - секционная

На место 3; 6 беру маломасляный выключатель ВМКЭ-35А-16/1000У1, так как они одинаковые.

Характеристики элегазового выключателя ВМКЭ-35А-16/1000У1

Номинальное напряжение 35 кВ

Наибольшее рабочее напряжение 40,5 кВ

Номинальный ток 1250А

Номинальный ток отключения 40000 А

Выбор разъединителей

Для линий напряжением 110 кВ, с номинальными токами 131,4 А и 21,9 А выбираю разъединитель РНД 110/1000 У1.

Характеристика разъединителя РНД 110/1000 У1:

Номинальное напряжение 110 кВ

Номинальный ток 1000 А

Это больше напряжения и тока линий, следовательно, разъединитель подходит для установки.

Для линий напряжением 35 кВ, с номинальными токами 235 А выбираю разъединитель РГП-35/3150 УХЛ1

Характеристика разъединителя РГП-35/3150 УХЛ1:

Номинальное напряжение 35 кВ

Номинальный ток 1000 А

Это больше напряжения и тока линий, следовательно, разъединитель подходит для установки.

6. Показатели определяющие качество электроэнергии

Качество электроэнергии - это соответствие основных параметров энергосистемы нормам, принятым при производстве, передаче и распределении электроэнергии. Выход показателей качества за установленные нормы приводит к следующим негативным последствиям:

Увеличение расхода и потерь электроэнергии в системах электроснабжения.

Снижению надёжности работы оборудования.

Возникновению нарушений технологических процессов с одновременным снижением объёмов выпуска продукции.

Основные показатели. Согласно данного стандарта, основными показателями, характеризующими качество электроэнергии считаются:

Отклонение частоты и напряжения. Отклонение частоты является усреднённая за 10 минут разность между фактической величиной основной и её номинальной величины. При этом допускаются:

В нормальном режиме работы отклонение не более 0,1 Гц;

В кратковременном отклонении не более 0,2 Гц.

Отклонение напряжения считается разность между фактической величиной напряжения и её номинальной величиной. Допускаются следующие отклонения напряжения при нормальной работе сети:

На зажимах аппаратов и электродвигателей для их управления и пуска от 5% до 10%;

На зажимах аппаратов рабочего освещения от 2,5% до 5%;

На зажимах других электроприёмников не более 5%.

При этом в послеаварийных режимах понижение напряжения дополнительно допускается не более 5%.

Основными причинами отклонения напряжения являются:

Изменение режимов работы энергосистемы и электрических приёмников;

Большие значения индуктивных сопротивлений линий 6-10 кВ.

В целях поддержания данного параметра в допустимых пределах используются следующие методы:

Регулирование напряжения на отходящих линиях;

Регулирование напряжения на шинах подстанции;

Совместное регулирование при одновременном снижении (повышении) напряжения на подстанции и на линиях;

Дополнительное регулирование, когда требуется локальное изменение напряжения у конкретного потребителя;

Регулирование напряжения за счет изменения схем электроснабжения.

Колебания частоты и напряжения. Это разность между наибольшей и наименьшей величиной основной частоты при достаточно быстром изменении параметров сети со скоростью изменения частоты не менее 0,2 Гц/сек. Колебания напряжения можно оценить:

Размаха изменения напряжения.

Частоты изменения напряжения.

Интервала между изменений напряжений.

Такие колебания возможны при работе приёмников резко меняющих свою нагрузку. В итоге в электрической сети появляются резкие толчки мощности потребляемой потребителем, приводящие к значительным изменениям напряжения сети.

При этом ухудшается работа обычных потребителей, подключенных к данной сети. Для сглаживания колебания напряжения используются следующие устройства:

Быстродействующий синхронный компенсатор.

Синхронный двигатель.

Статический источник реактивной мощности.

Коэффициент несимметрии напряжения основной частоты.

Несимметрия напряжений - это неравенство линейных и фазных напряжений по амплитуде и углу сдвига между ними.

В данном случае нормируемый показатель несимметрии - это коэффициент обратной последовательности напряжения, который равен отношению напряжения обратной последовательности к номинальному линейному напряжению. Данный коэффициент не превышает 2%.

Коэффициент несинусоидальности формы кривой напряжения, который на зажимах электрических приёмников не должен превышать 5%.

Причины возникновения и следствия. Полное понимание показателей качества электроэнергии с обязательным анализом причин и следствий от их изменения позволяет современным энергосистемам удерживать их в допустимых пределах.

В итоге потребителям поступает электрическая энергия полностью соответствующая тем параметрам, которые требуются для продолжения нормального производственного процесса. Стоит отметить, что и сегодня энергетики продолжают искать средства и методики для поддержания параметров сети в допустимых пределах.

6.1 Проверка электрической сети по допустимы потерям

Проверка по допустимым потерям металлургического комбината.

Находим активные и реактивные потери в линиях по формуле:

(13)

где: - активные потери в линии; I_расч - номинальный ток;

R_линии - активное сопротивление линии.

=15,5 (Вт)

(14)

Где:

- реактивные потери в линии;

I_расч - номинальный ток;

Xl - индуктивное сопротивление линии.

(ВАр)

(15)

Где:

- активные потери в линии;

- реактивные потери в линии.

=25,8 (ВА)

(16)

Где:

P, Q - активная и реактивная мощность;

R, X - реактивное и удельное сопротивление;

U_ном = номинальное напряжение.

=218,2 (В)

(17)

=000, 198%

Проверка по допустимым потерям текстильной фабрики.

Находим активные и реактивные потери в линиях по формуле:

Где:

- активные потери в линии;

I_расч - номинальный ток;

R_линии - активное сопротивление линии.

=49,7 (Вт)

Где:

- реактивные потери в линии;

I_расч - номинальный ток;

Xl - индуктивное сопротивление линии.

(ВАр)

Где:

- активные потери в линии;

- реактивные потери в линии.

=3,3 (ВА)

Где: P, Q - активная и реактивная мощность;

R, X - реактивное и удельное сопротивление;

U_ном = номинальное напряжение.

=342,8 (В)

=000,97%

Проверка по допустимым потерям города.

Находим активные и реактивные потери в линиях по формуле:

Где:

- активные потери в линии;

I_расч - номинальный ток;

R_линии - активное сопротивление линии.

=0,43 (Вт)

Где:

- реактивные потери в линии;

I_расч - номинальный ток;

Xl - индуктивное сопротивление линии.

(ВАр)

Где:

- активные потери в линии;

- реактивные потери в линии.

=0,71 (ВА)

Где:

P, Q - активная и реактивная мощность;

R, X - реактивное и удельное сопротивление;

U_ном = номинальное напряжение.

, =32,2 (В)

, =0000,3%

Вывод: потери у всех линий не превышает допустимых потерь, которые составляют 15%.

Таблица №4 Сводная таблица электрических величин

Расчеты	Металлургический комбинат	Текстильная фабрика	Город
P (МВт)	40	20	5
Q (МВАР)	30	15	5,1
S (МВА)	50	25	7,1
L (км)	2	3,2	2,8
Iрасчетное (А)	131,4	235,2	21,9
Iаварийное (А)	262,8	471	42,8
Fэкономическое (мм2)	262,8	471	42,8
Fстандартное (мм2)	240	185	70
P (Вт)	15,5	49,7	0,43
(ВАР)	20,7	66,3	0,57
(ВА)	25,8	8,	0,7
Uрасчетное (кВ)	56,57	7,3	38,4
Uстандартное (кВ)	110	35	110
(кВ)	218,2	342,8	32,2
%)	1,98	9,7	0,3

7. Регулирование напряжения

Электрические приёмники и аппараты, присоединенные к электрическим сетям предназначены для работы при определённых номинальных параметрах:

1 Частота переменного тока

2 Напряжение

Электрические аппараты могут присоединяться к электрической сети в различных пунктах, по этому электрические сети по разному влияют на показатель качества электрической энергии. Одним из качеств является напряжение сети. Значение напряжения на зажимах электрического приёмника будет зависеть от протяженности и характера сети между источником питания и потребителем.

Требования к напряжению в электрической сети.

Напряжение в электрической сети должно быть таким, что бы были выполнены все технические требования в отношении допустимых параметров отклонений от номинального напряжения для электрических приёмников и других аппаратов, которые присоединены к электрической сети.

Способы и средства регулирования напряжения в сети.

1 Регулирование-это автоматическое текущее изменение напряжения по желаемому закону.

2 Улучшение напряжения - это мероприятие проводимое длительный период времени и необходимое для улучшения режима напряжения.

Существует 2 принципиальных способа регулирования напряжения:

1 Изменение потери напряжения в элементах сети.

2 Регулирования напряжения на питающем или приёмном конце сети.

Выбор способа определяется местными условиями, схемой электрической сети, резервом реактивной мощности.

1 Способ: при помощи изменения сопротивления сети и её нагрузки

Снижение сопротивления сети. Сопротивление сети линий зависит от материала и сечения проводов, а также конструктивного выполнения сети (кабельные или воздушные линии), а также числа паралельных рабочих цепей. Снижение сопротивления сети с изменением режима напряжения имеет 2 вида:

1 При выборе сечения проводов производится выбор ЛЭП по допустимым потерям напряжения.

2 Последовательное включение конденсаторов.

2 Способ: изменение нагрузок сети.

Нагрузка сети определяется мощностью, которая одновременно потребляется электрическими приёмниками, которые присоеденены к электрической сети. Активная мощность вырабатывается генераторами электростанции и изменять активную мощность для регулирования напряжения невозможно. Реактивную мощность, которая вырабатывается не только генераторами электростанции, но и генераторами реактивной мощности, которые называются компенсирующими устройствами изменять можно. В качестве компенсирующих устройств используют статические элементы это конденсаторы; их батареи; синхронные двигателя, которые работают в режиме перевозбуждения. Эффект возбуждения получается тем больше, чем больше реактивное сопротивление питающей сети.

Регулирование напряжения генераторами электростанции.

Регулирование возбуждения генераторов позволяет изменять напряжение, но не в больших пределах, выдавать номинальную мощность при отклонениях напряжения генератора может быть в интервале 5%. При больших отклонениях напряжения, мощность генератора должна быть снижена. Метод регулирования напряжения при помощи генератора подходит для близлежащих потребителей.

Регулирования коэффициента трансформации трансформатора.

Изменение коэффициента трансформации трансформатора под нагрузкой производится при помощи устройства РПН или же ПБВ. При отсуствии устройств РПН и ПБВ последовательно со сторон низшего напряжения включают линейные регуляторы.

8. Мероприятия по снижению потерь электроэнергии в системе

Все мероприятия, направленные на снижение потерь электроэнергии, можно отнести к следующим категориям:

Затратные, т.е. требующие существенных капитальных вложений (например, перевод сети на более высокое номинальное напряжение, строительство новых линий, установка компенсирующих устройств);

Беззатратные (например, снижение максимальной потребляемой мощности за счет разнесения рабочих смен в течение суток или за счет разнесения выходных дней в течение недели, оптимизация точек нормального разрыва в распределительных сетях, отключение одного из параллельно работающих трансформаторов в период минимума нагрузок);

Малозатратные, то есть требующие относительно небольших капитальных вложений (например, замена ламп накаливания на более экономичные, автоматизация наружного освещения и обогрева подстанций, ограничение холостого хода станков).

Кроме того, эти же мероприятия могут быть классифицированы по другому принципу:

Организационные, то есть мероприятия по совершенствованию эксплуатации и обслуживания электрических сетей, сокращению сроков ремонта оборудования, оптимизация конфигурации электрических сетей и их режимов по реактивной мощности, напряжению, коэффициентам трансформации, ограничение холостого хода трансформаторов, регулирование суточного графика нагрузки и снижение пиков в часы максимума. Эти мероприятия, как правило, не требуют капитальных вложений.

Технические, то есть мероприятия, как правило, требующие значительных капитальных вложений. К ним относятся: модернизация, реконструкция и строительство сетей, капитальный ремонт, замена старого или установка нового оборудования, установка компенсирующих устройств.

Мероприятия по усовершенствованию систем учета электрической энергии, которые позволяют получить более точную информацию о месте коммерческих потерь, выявить неучтенных потребителей и неуплату за электроэнергию. К ним относятся контроль за потребителями со стороны электросетевых предприятий, введения АСКУЭ - автоматизированных систем контроля и управления электропотреблением.

Основными практическими мероприятиями по снижению потерь электроэнергии в сетях являются:

Применение более высокой ступени напряжения (например, 10кВ вместо 6кВ; 330кВ вместо 220кВ);

Повышение уровня напряжения в сети путем применения средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности;

Регулирование активных и реактивных мощностей в отдельных звеньях сети;

Оптимизация сети, позволяющая осуществлять наиболее экономичную загрузку линий и трансформаторов;

Рационализация энергохозяйств промышленных предприятий, в частности, повышение сosц установкой у потребителей компенсирующих устройств, правильный выбор мощности и загрузки электродвигателей.

9. Автоматизированные системы управления (АСДУ) электрической сети

Производство, передача и распределение энергии с точки зрения технологического процесса определяется большим количеством регулируемых и независимых друг от друга параметров, находящихся в прямой зависимости от внешних возмущений. Для нормального функционирования энергосистемы, ее оснащают устройствами автоматики и релейной защиты. С помощью этих устройств происходит изменение структуры энергосистемы и осуществляется переход от нормальных режимов к послеаварийным. Назначением автоматизированной системы диспетчерского управления (асду) является автоматизация на объектах энергоснабжения промышленных предприятий и электрических сетей функций контроля и управления технологическими процессами. Диспетчерское управление координирует работу всех элементов системы, даже автоматических, что обеспечивает экономичность режимов, а также качество и надежность электроснабжения в случае изменения нагрузок и структуры системы. Автоматизация диспетчерского управления позволяет оперативно перерабатывать большие объемы информации.

АСДУ используют для:

Снижения трудоёмкости управления технологическими процессами;

Получение информации с технологических объектов;

Повышения точности и оперативности при измерении текущих значений технологических параметров;

Контроля работоспособности каналов связи;

Ведения протокола текущих и аварийных событий;

Оптимизации режимов работы технологических.

В частности, благодаря применению АСДУ, диспетчер может:

Четко соблюдать почасовой график генерации и потребления электрической энергии;

Контролировать режимы энергосистемы, тем самым предупреждая возникновение аварий;

Восстановить работоспособность энергосистемы после сбоев, минимизируя таким образом негативные последствия аварии. Кроме того, система позволяет производить обмен данными с другими диспетчерскими центрами, получать необходимую для ведения диспетчерской отчетности информацию, она используется техническими и эксплуатационными службами предприятия при выполнении различных технологических задач.

Надежность АСДУ обеспечивают программно-аппаратные решения, позволяющие системе функционировать даже при отказе какого-либо её элемента. Устройство системы предусматривает возможность обновлять компоненты силами специалистов предприятия. Открытыми в АСДУ являются и архитектура и прикладное программное обеспечение, что позволяет увеличивать число управляемых объектов и пользователей. К тому же, заказчик имеет возможность самостоятельно дополнять систему программными средствами.

Автоматизированная система управления технологическими процессами состоит из нескольких иерархических уровней:

Для подстанций;

Для центральных диспетчерских пунктов;

Для региональных представительств.

Оборудование, задействованное в АСУ ТП, объединяется в единый оперативно-информационный комплекс - ОИК, все его части входят в автоматизированную систему сбора и обработки телемеханических данных. Кроме того, все элементы структуры связаны между собой резервированными информационными каналами. Каждый уровень иерархии использует большое количество стандартизированных программных и аппаратных средств.

10. Эксплуатация электрооборудования системы электроснабжения

Эксплуатация электроустановок предприятий предусматривает поддержание нормальной работы электрооборудования электроустановок, в том числе ликвидацию аварийных ситуаций, техническое обслуживание и ремонт электрооборудования данных электроустановок.

Главная задача любого предприятия - обеспечить безопасную эксплуатацию электроустановок, что обеспечивается соблюдением действующих нормативных документов.

Организация безопасной эксплуатации электроустановок на предприятии - это очень сложная система, работоспособность которой обеспечивается несколькими службами, которые руководствуются различными нормативными документами, в зависимости от типа предприятия. Рассмотрим основные вопросы относительно обеспечения безопасной эксплуатации электроустановок на предприятиях.

Эксплуатация электрооборудования на предприятии

Ремонт электрического оборудования электроустановок производится в соответствии с составленными и утвержденными руководством предприятия графиками проведения текущих и капитальных ремонтов электрооборудования.

На каждом промышленном предприятии есть лица, ответственные за электрохозяйство предприятия в целом, а также за отдельные участки. Рассмотрим для примера структуру энергоснабжающей компании.

На данном предприятии есть несколько участков, которые организовывают эксплуатацию различного электрооборудования электроустановок:

Служба подстанций отвечает за эксплуатацию электрооборудования подстанций;

Оперативно-диспетчерская служба организует безопасное обслуживание подстанций оперативным персоналом;

Служба линий электропередач - организовывает работы относительно проведения плановых и аварийных ремонтов ЛЭП, которые находятся в ведении данной энегроснабжающей компании;

Служба релейной защиты и автоматики осуществляет эксплуатацию устройств релейной защиты, автоматики и вторичных цепей электрооборудования подстанций предприятия;

Отдел учета электроэнергии рассматривает вопросы относительно установки приборов учета, их поверки и обеспечения работоспособности;

Служба испытаний, изоляции, диагностики, защиты от перенапряжений (СИЗП) - осуществляет контроль состояния изоляции электрооборудования и аппаратов защиты от перенапряжений в электроустановках, в частности осуществляет испытание электрооборудования электроустановок.

Кроме вышеперечисленных служб, на предприятии есть множество других отделов, которые регулируют различные вопросы, начиная от начисления заработной платы, заканчивая работой с персоналом предприятия.

Обслуживание электроустановок

Если количество обслуживаемых объектов предприятия достаточно много, то они могут быть разделены на несколько структурных подразделений. Это, прежде всего, дает возможность значительно упростить организацию обслуживания электроустановок предприятия. В данном случае к каждому структурному подразделению будет относиться несколько подстанций, линии электропередач, лаборатория и т.п.

Требования к персоналу, который обслуживает электроустановки предприятия

В соответствии с ПБЭЭ, персонал, обслуживающий электроустановки предприятия, обязан проходить:

Медицинский осмотр в установленный срок;

Инструктажи по вопросам охраны труда, пожарной безопасности и технологии работ;

Противоаварийные и противопожарные тренировки;

Периодическую проверку знаний ПБЭЭ.

Кроме того, работник должен пройти обучение и проверку знаний по профессии.

В соответствии с правилами, для обеспечения безопасного выполнения работ в электроустановках предусмотрена нарядная система. То есть для выполнения работ по ремонту оборудования выписывается наряд-допуск. В этом документе указывается наименование электроустановки, выполняемых работ, состав бригады, время проведения работ, а также основные меры безопасности, которые необходимо применить для обеспечения безопасного выполнения работ.

Эксплуатация электроустановок на промышленном предприятии

Кроме того, работы в электроустановках могут выполняться по распоряжению или в порядке текущей эксплуатации. Общие рекомендации относительно того, какие работы выполняются по наряду, какие по распоряжению, а какие в порядке текущей эксплуатации, приведены в ПБЭЭ.

Руководством предприятия утверждаются соответствующие перечни работ, при составлении которых руководствуются местными условиями, а именно выполняемыми работами в той или иной электроустановке предприятия.

На каждом предприятии есть служба охраны труда и пожарной безопасности. Каждый работник, обслуживающий электроустановки, должен изучить инструкции поОТ и ПБ и пройти проверку знаний в соответствующих службах. Кроме того, работник должен уметь оказывать первую помощь пострадавшему, пользоваться средствами защиты и первичными средствами пожаротушения.

При выполнении работ в электроустановках назначаются лица, которые ответственные за безопасное проведение работ. Выполнение работ с использованием спецтехники (экскаватора, автовышки, крана) осуществляется по ППР - проекту производства работ.

Ремонт оборудования электроустановок производится по технологическим картам, в которых указывается наименование работ, предусмотренным тем или иным видом технического обслуживания, а также технические характеристики оборудования, соответствие которых проверяется при окончании работ по ремонту оборудования.

11. Охрана труда

Охрана труда - это неотъемлемая часть деятельности любого предприятия, в том числе и энергетических предприятий. Соблюдение всех законов и норм в области охраны труда это залог успешного развития и обеспечения нормальной деятельности предприятия.

Электроустановка-это объект повышенной опасности. Следовательно, в электроустановках охрана труда имеет очень большое значение. Ниже рассмотрим основные задачи в области охраны труда в электроустановках.