Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1.2 Выбор схемы электроснабжения
• 2. Специальная часть
• 2.1 Расчет электрических нагрузок
• 2.2 Выбор компенсирующего устройства
• 2.3 Расчёт мощности и выбор силового трансформатора
• 2.4 Выбор питающей линии
• 2.5 Расчет токов короткого замыкания
• 2.6 Выбор высоковольтного оборудования
• 2.6.1 Выбор шин
• 2.6.2 Выбор опорных изоляторов
• 2.6.3 Выбор высоковольтных выключателей
• 2.7 Релейная защита
• 2.8 Конструктивное исполнение подстанций
• 3. Охрана труда
• 3.1 Техника безопасности в распределительных устройствах напряжением выше 1000 В
• Рекомендуемая литература
• Календарный план выполнения курсового проекта
• Приложения

Введение

Системой электроснабжения называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных механизмов и строительством электрических станций.

Современная промышленность немыслима без электрических машин и аппаратов, электрических печей и сварки, электрохимии и т.п. Использование электроэнергии обусловливает существенное повышение производительности труда и является основой создания автоматизированных систем, в разработке новых технологических процессов и производств.

Передача, распределение и потребление выработанной электроэнергии на промышленных предприятиях должны производиться с высокой экономичностью и надежностью. Для обеспечения этого энергетиками создана надежная и экономичная система распределения электроэнергии на всех ступенях применяемого напряжения с максимальным приближением высокого напряжения к потребителям.

В системе цехового распределения электроэнергии широко используют комплектные распределительные устройства, подстанции и силовые и осветительные токопроводы. Это создает гибкую и надежную систему распределения, в результате чего экономится большое количество проводов и кабелей. Упрощены схемы подстанций различных напряжений и назначений за счет, например, отказа от выключателей на первичном напряжении с глухим присоединением трансформаторов подстанций к питающим линиям. Широко применяют совершенные системы автоматики, а также простые и надежные устройства защиты отдельных элементов системы электроснабжения промышленных предприятий. Все это обеспечивает необходимое рациональное и экономное расходование электроэнергии во всех отраслях промышленности, являющихся основными потребителями огромного количества электроэнергии, которая вырабатывается на электростанциях, оснащенных современным энергетическим оборудованием.

В целом электроэнергетика более чем какая-либо другая отрасль народного хозяйства определяет уровень экономического развития страны.

Целью курсового проекта является расчет электрооборудования подстанции электроснабжения прокатного производства. Курсовой проект выполнен в соответствии с заданием (приложение А).

электроснабжение электрооборудование трансформатор подстанция

1. Общая часть

1.1 Характеристика потребителей

По бесперебойности питания все электроприемники делятся на три категории.

К первой категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может привести к опасности для жизни и здоровья людей, нанести значительный ущерб народному хозяйству, вызвать повреждение оборудования, длительное расстройство сложного технологического процесса или массовый брак продукции. В этой категории выделяют особую группу приемников, в результате нарушения электроснабжения, которых возникает угроза для жизни людей, возможны взрывы оборудования. Для этой категории необходимо не менее двух независимых источника питания, а для особой группы, как правило, не менее трех независимых друг от друга источников питания. Перерыв в электроснабжении первой группы электроприемников допускается только на время автоматического ввода резерва.

Ко второй категории относятся электроприемники перерыв в электроснабжении, которых приводит к массовому недостатку продукции, простаиванию людей и механизмов. Для этой категории достаточно двух независимых источников питания. Перерыв в электроснабжении допускается на время ввода резервов силами эксплуатационного персонала.

Третья категория объединяет электроприемники, которые не подходят под выше указанные категории (то есть все остальные приемники). Для этой категории достаточно одного источника питания.

В данном курсовом проекте применены приемники первой и второй категории.

1.2 Выбор схемы электроснабжения

Выбирается радиальная схема электроснабжения. Распределение электроэнергии в радиальных схемах осуществляется радиальными линиями от распределительных пунктов, вынесенных в отдельное помещение. Эта схема характеризуется тем, что от источника питания отходят линии, питающие крупные электроприемники (двигатели) или групповые распределительные пункты от которых в свою очередь отходят самостоятельные линии, питающие прочие мелкие электроприемники. Радиальные схемы используются в цепях насосных или компенсирующих станций, а так же в цепях взрывоопасных, пожароопасных и пыльных производств каким является производство.

Достоинством радиальной схемы является то, что она обеспечивает высокую надежность питания и возможность установки элементов автоматики.

Недостатком являются большие затраты на установку распределительных щитов, проводку кабелей и проводов.

2. Специальная часть

2.1 Расчет электрических нагрузок

Для расчета электрических нагрузок цеховой подстанции применяется метод коэффициента максимума по методике [1]. Достоинство этого метода - высокая точность, недостаток - громоздкость расчета. Исходные данные для расчёта представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные и результаты расчетов для потребителей на напряжение 0,4 кВ

Потребитель	Pном, кВт	n, шт.	Pномi, кВт	Ки	cosц i	tgц i	Pсм. i, кВт	Qсм. i, кВАр
Гильотинные ножницы	340	4	1360	0,13	0,5	1,73	176,8	305,9
Вентиляторы маш. залов	431	6	2586	0,65	0,8	0,75	1680,9	1260,7
Вентиляторы прокатных станов	243	8	1944	0,75	0,9	0,48	1458	699,84

Определяется номинальная мощность для каждой группы приемников, P_номi, кВт, по формуле

P_ном. _i = P_ном ? n, (1)

где P_ном - номинальная мощность приёмников, кВт;

n - количество приёмников, шт.

P_ном1 = 340 ? 4 = 1360 кВт

P_ном.2 = 431 ? 6 = 2586 кВт

P_ном.3 = 243 ? 8 = 1944 кВт

Определяется для каждой группы приёмников средняя активная нагрузка за наиболее нагруженную смену P_cмi, кВт, по формуле

P_cм. _i = P_{ном. i} ? К_и, (2)

где К_и - коэффициент использования

P_cм.1 = 1360 ? 0,13 = 176,8 кВт

P_cм.2 = 2586 ? 0,65 = 1680,9 кВт

P_cм.3 = 1944 ? 0,75 = 1458 кВт

Определяется средняя активная нагрузка за наиболее нагруженную смену для приёмников P_cм, кВт, по формуле

P_cм = У P_{cм. i (}3)

P_cм =176,8 +1680,9 +1458 = 3315,7 кВт

Определяется общая потребляемая активная мощность для потребителей P_ном, кВт, по формуле

P_ном= У P_{ном. i (}4)

P_ном = 1360 +2586 +1944 =5890 кВт

Определяется средняя реактивная мощность для каждой группы приёмников Q_{см. i}, кВАр, по формуле

Q_{см. i} = P_{cм. i} • tg ц_i, (5)

где

tg ц_i - значение, соответствующее средневзвешенному коэффициенту cos ц_i.

Q_см.1 = 176,8 • 1,73 =305,9 кВАр

Q_см.2 = 1680,9 • 0,75 =1260,7 кВАр

Q_см.3 = 1458 • 0,48 =699,84 кВАр

Определяется средняя реактивная нагрузка за наиболее нагруженную смену для приёмников Q_см, кВАр, по формуле

Q_см = У Q_{см. i} (6)

Q_см = 305,9+ 1260,7 + 699,84 = 2266,44 кВАр

Определяется групповой коэффициент использования для потребителей К_и, по формуле

(7), = 0,56

Определяется эффективное число электроприёмников упрощенным методом n_э, шт, по формуле

(8), шт

Так как m ‹ 3, то n_э определяется по формуле

N_э =18 шт (9)

По справочной литературе [1], определяем коэффициент максимума, К_м, К_м = 1,16

Определяется максимальная активная нагрузка для приёмников Р_{м. р}, кВт, по формуле

Р_{м. р} = К_м · P_cм (10)

Р_{м. р} = 1,16 · 3315,7= 3846,2 кВт

Определяется максимальная реактивная нагрузка для приёмников Q_мр, кВАр, по формуле

Так как n_э > 10

Q_{м. р}= Q_{см (}11)

Q_{м. р} = 2266,44 кВАр

Определяется полная максимальная расчётная мощность S_{м. р}, кВ^. А, по формуле

(12)

Далее производится расчет электрических нагрузок для потребителей напряжением 10кВ. Исходные данные потребителей заносим в таблицу 2.

Таблица 2 - Исходные данные и результаты расчетов потребителей 10 кВ

Потребитель	Pном, кВт	n, шт	Pном. i, кВт	Kи	cos`i	tg`i	Pсм. i, кВт	Qсм. i, кВАр
Рольганги центральные	450	8	3600	0,1	0,88	0,5	360	180
Кантователи	340	6	2040	0,2	0,7	1,02	408	416,2
Транспортные краны	255	6	1530	0,45	0,6	1,3	688,5	895,05

Определяется номинальная мощность для каждой группы приемников, P_ном, кВт, по формуле (1)

P_ном1 = 450 ? 8 = 3600 кВт

P_ном.2 = 340 ? 6 = 2040 кВт

P_ном.3 = 255 ? 6 = 1530 кВт

Определяется для каждой группы приёмников средняя активная нагрузка за наиболее нагруженную смену P_{см. i}, кВт, по формуле (2)

P_cм.1 = 3600 ? 0,1 = 360 кВт

P_cм.2 = 2040 • 0,2 = 408 кВт

P_cм.3 = 1530 • 0,45 = 688,5 кВт

Определяется средняя активная нагрузка за наиболее нагруженную смену для приёмников Р_см, кВт, по формуле (3)

P_cм = 360 +408 +688,5= 1456,5 кВт

Определяется общая потребляемая активная мощность Р_ном, кВт, по формуле (4)

P_ном = 3600 + 2040 + 1530 = 7170 кВт

Для каждой группы приёмников определяется средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену Q_{см. i}, кВАр, по формуле (5)

Q_см.1 =360•0,5=180 кВАр, Q_см.2 =408•1,02=416,2 кВАр

Q_см.3 =688,5•1,3=895,05 кВАр

Определяется средняя реактивная нагрузка за наиболее нагруженную смену для приёмников Qсм, кВАр, по формуле (6)

Q_см =108+416,2+895,05=1491,25 кВАр

Определяется групповой коэффициент использования для приёмников К_и, по формуле (7)

Определяется эффективное число электроприёмников n_э, по формуле (8)

Так как m<3, то n_э определяется по формуле

n_э=n, n_э=8+6+6=20 шт

По справочной литературе [2] определяем коэффициент максимума К_м

К_м=1,5

Определяется максимальная активная нагрузка для приёмников Р_мр, кВт по формуле (10)

Р_мр = 1,5 • 1456,5 = 2184,75 кВт

Определяется максимальная реактивная нагрузка для приёмников Qмр, кВАр, по формуле (11)

Так как nэ > 10, то

Q_мр = 1491,25 кВАр

Определяется полная максимальная расчётная мощность S_мр, кВА, по формуле (12)

2.2 Выбор компенсирующего устройства

Компенсирующее устройство необходимо для разгрузки энергетической системы от реактивной мощности вблизи приемника.

Определяется компенсация реактивной мощности подстанции cosц_пс, по формуле

(13)

Так как коэффициент мощности подстанции должен быть не менее 0,9, то необходимо рассчитывать мощность компенсирующего устройства.

Определяется коэффициент реактивной мощности подстанции tgц_пс, по формуле

(14),

Определяется коэффициент реактивной мощности подстанции tgц_пс, по формуле

(15),

Определяется мощность компенсирующего устройства Q_ку, кВАр, по формуле

Q_ку = (Р_см10 + Р_см0,4) • (tg ц_пс - tg ц_опт), (16)

2242,9 кВАр

По справочной литературе [1] выбирается ближайшее по мощности типовое компенсирующее устройство.

Выбираем УК - 6/10 - 1800, Q_ку =1800кВАр

Определяется cosц_пс подстанции с выбранным компенсирующим устройством cosц_пс, по формуле

(17)

Так как cosц_пс попадает в ряд оптимальных значений, то компенсирующее устройство УК - 6/10 - 1800 выбрано верно.

2.3 Расчёт мощности и выбор силового трансформатора

Так как по надежности электроснабжения приёмники электроэнергии данной подстанции относятся к первой и второй категории, то используются раздельная работа двух силовых трансформаторов, для обеспечения надежного электроснабжения, каждый из которых обеспечивает электроэнергией приёмники.

Определяется полная максимальная расчётная мощность подстанции S_{мр. пс}, кВ^. А, по формуле

(18)

S_мрпс=

Мощность силового трансформатора S_{ном. т}, кВ^. А, выбирается, исходя из условия

, (19)

где К_{1,2 -} доля приёмников 1 и 2 категории в общей нагрузки подстанции. Так как 1 и 2 категории - 100%, то К_1,2 = 1

S_{ном. т}

По справочной литературе [1] выбирается трансформатор, подходящий по полной мощности и по величине первичного и вторичного напряжения. Технические данные трансформатора приводим в таблице 3.

Таблица 3 - Исходные данные силового трансформатора

Тип трансформатора	Sном. т, кВ•А	Uном 1,кВ	Uном 2,кВ	?Рк. з., кВт	?Рх. х., кВт	Iх. х., %	Uк. з., %
ТДН - 10000/35	10000	37	10,5	65	14,5	0,8	8

2.4 Выбор питающей линии

Потери энергии при передаче по линии возрастают с увеличением сопротивления линии, которые в свою очередь определяются сечением провода. Больше площадь сечения провода, меньше потери активной мощности.

Однако при этом возрастают расходы цветного металла и капитальные затраты на сооружение линии.

Экономически наиболее целесообразное сечение питающей линии выбирается по трём условиям.

Условие выбора сечения по нагреву.

,

где I - длительно допустимый ток, справочная величина, А;

Определяется максимальный расчётный ток I_{м. р}, А, по формуле

(20)

По справочной литературе [3] выбирается сечение воздушной линии q=70 мм² при длительно-допустимом токе равном 225 А.

Условие выбора сечения по экономической плотности тока

Определяется плотность тока q_эк, А/мм² по формуле

q_эк=, (21)

где I_р - расчетный ток, протекающий в линии в нормальном режиме длительное время, А.

Определяется расчетный ток I_р, А, по формуле

(22)

По справочной литературе [2] определяется экономическая плотность тока j_эк=1 А/мм².

Определяется плотность тока, q_эк, мм², по формуле

(23)

По справочной литературе [3] выбираем ближайшее стандартное сечение q₂=150 мм².

Проводится проверка по допустимым потерям напряжения _?U, %, по формуле

_?U= (24)

где L - длина питающей линии;

cos`, sin` - коэффициентs мощности подстанции с учетом выбранного компенсирующего устройства, cos`=0.92, sin`=0,39;

Х₀ - индуктивное сопротивление линии, Х₀ = 0,4 Ом/км;

R₀ - удельное активное сопротивление линии, Ом/км.

(25)

где с - удельное сопротивление проводника, с = 0,029 Ом • ммІ/м.

Производится проверка выбранного сечения на механическую прочность, при этом q_мин. =35мм². Так как 70?35, то условие выполняется.

Производится проверка выбранного сечения на явление короны. При напряжении 110 кВ по условию короны минимальное сечение провода 70мм².

Так как 70=70, то условия проверки выполняются.

Окончательно выбираем провод сечением q=70 мм² при длительно-допустимом токе равном 225 А так как он удовлетворяет всем требованиям.

2.5 Расчет токов короткого замыкания

Короткое замыкание-это случайное или преднамеренное замыкание двух точек разных потенциалов. Следствием коротких замыканий является резкое увеличение тока, которое может вызвать чрезмерный нагрев изоляции, оборудования и его разрушения вследствие электродинамических усилий.

Причины коротких замыканий: механическое повреждение изоляции, пробой изоляции в результате её естественного старения, обрыв проводов линии электропередач, удар молнии, ошибки обслуживающего персонала при переключении.

Составляется расчетная схема, представленная на рисунке 1

Рисунок 1

По расчетной схеме составляем схему замещения, представленную на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема замещения

Принимаются базисные условия, так как производим расчёт в относительных единицах. Полная базисная мощность, S_б, МВ^. А

S_б = 100 МВ^. А

Базисное напряжение, U_б, кВ, U_б.1 = 37 кВ, U_б.2 = 10 кВ

Определяется базисный ток , кА по формуле

(26),

Определяется реактивное сопротивление источника при базисных условиях по формуле

, (27)

где -реактивное сопротивление источника, =0,2

Определяется реактивное сопротивление линии при базисных условиях по формуле

, (28)

где - среднее напряжение, =115 кВ

Определяется активное сопротивление линии при базисных условиях, по формуле

(29)

Определяется реактивное сопротивление трансформатора по формуле

(30),

Определяется реактивное результирующее сопротивление источника при базисных условиях по формуле

(31), =0,05+0,03+0,0008=0,0808

Определяется приемлемость данного метода расчета по формуле

(32)

Так как , то мы производим расчет методом токов коротких замыканий в относительных единицах при изменяющейся периодической составляющей. Определяется по справочной литературе [2] с использованием графиков определенные значения кратности периодической составляющей тока короткого замыкания для различных моментов времени.

К_п?=2,3

К_п0=3,5

К_пф=2,6

Определяется номинальный ток источника питания , А при базисном напряжении по формуле

(33),

Определяется значение периодической составляющей токов короткого замыкания в различные моменты времени по формулам

где I₀ - действующее значение периодической составляющей тока К.З. в момент его возникновения.

(34)

3,5•2=7А, = К_пф• I_{ном. и.,} (35)

где I - действующее значение периодической составляющей тока К.З. в момент отключения высоковольтного выключателя, кА.

I= 2,6•2=5,2А

I = К_п• I_ном. _и., (36)

где I _- действующее значение периодической составляющей тока К.З. в установившемся режиме, кА.

I= 2,3•2=4,6А

Определяем ударный ток iу, кА, по формуле

I_у=v2•K_у•i₀ (37)

где Ку - ударный коэффициент; Ку = 1,82.

I_у= • 1,82 • 7=17,8 кА

Рассчитывается ток короткого замыкания в точке К - 1

Рассчитывается результирующее реактивное сопротивление X_рез, Ом, по формуле

Определяется реактивное сопротивление источника X_и, Ом, по формуле

(38),

Определяется реактивное сопротивление питающей линии X_л, Ом, по формуле

(39)

Определяется активное сопротивление питающей линии R_л, Ом, по формуле

(40)

Определяется реактивное сопротивление силового трансформатора X_т, Ом, по формуле

(41)

Х_т=

Рассчитывается ток короткого замыкания в точке К - 1

Рассчитывается результирующее реактивное сопротивление X_рез, Ом, по формуле

(42)

=0,2+0,03=0,23 Ом

Так как X_рез = 0,23 < 3R_л = 1,62 то полное сопротивление Z_рез, Ом, определяется по формуле

(43)

Определяется ток короткого замыкания I_кз, кА, по формуле

(44)

Рассчитывается мощность короткого замыкания S, МВА, по формуле

S=v3•I•U_{ср.1 (}45)

S=v3•5,2•37=327,08 МВА

Рассчитывается ток короткого замыкания в точке К - 2

Рассчитывается результирующее реактивное сопротивление X_рез, Ом, по формуле

_т (46)

=0,2+0,03+105,8=106,03 Ом

Так как X_рез = 106,03 > 3R_л = 1,62 то Z_рез = X_рез

Z_рез = 106,03 Ом

Определяется приведённое полное сопротивление Z'_рез, Ом, к обмоткам силового трансформатора по формуле

(47)

Ток короткого замыкания I_{к. з}, кА, определяем по формуле (44)

Рассчитывается ударный ток i_у, кА, по формуле (37)

Рассчитывается мощность короткого замыкания S, МВА, по формуле (45)

S=v3•7,95•10=135,15 МВА

2.6 Выбор высоковольтного оборудования

Все высоковольтное оборудование выбирают по номинальным параметрам и проверяют на электродинамическую и термическую устойчивость к действию токов короткого замыкания. Кроме того, в зависимости от оборудования, оно может выбираться и проверяться по специфическим условиям.

2.6.1 Выбор шин

Выбираем шины по условию нагрева, по справочной литературе [4]. Определяем максимальный расчётный ток I_мр, А по формуле

Условие выбора шин по нагреву по формуле

, (48)

где -длительно допустимый ток на шины выбранного сечения, А;

-максимально расчетный ток, А.

Определяем ток максимально расчетный , А, по формуле

(49)

Условие выбора по нагреву I_{дл. доп} I_мр

I_мр = 784,3 А

I_{дл. доп} = 870 А

Выбирается сечение шин q = (606) мм²

Проводится проверка шин на термическую устойчивость током короткого замыкания. Рассчитывается минимально-допустимое сечение шин, удовлетворяющее требованиям термической устойчивости q_мин, мм² по формуле

, (50)

где t_п - приведённое время короткого замыкания, c;

- температурный коэффициент, = 11.

Рассчитываем время короткого замыкания , c по формуле

, (51)

где

-апериодическая составляющая приведенного времени, c;

-периодическая составляющая приведенного времени, с.

Определяем апериодическую составляющую приведенного времени , с, по формуле

=0,005• (в”) ², (52)

где в" - кратность токов короткого замыкания.

Определяем кратность токов короткого замыкания в" по формуле

(53),

Определяем апериодическую составляющую приведенного времени , с, по формуле (51)

t_па=0,005•1,5²=0,01с

Определяем время короткого замыкания t_{к. з.,} с, по формуле

, (54)

где -время срабатывания защиты, t_{с. з} =0,4 с;

-время отключения выключателя, t_{о. в} =0,2 с.

t_{к. з}=0,4+0,2=0,6с

Определяем по справочной литературе [2] периодическую составляющую приведенного времени =1,1 с.

Определяем t_п по формуле (42)

t_п=0,01+1,1=1,11с

Определим минимально допустимое сечение q_min, мм², по формуле (41)

q_min=11•4.6•v1,11=53,13мм²

q = 360 мм² > q_мин = 58,1 мм²

Выбранные шины подходят по условию термической устойчивости к токам короткого замыкания. Проверка шины на электродинамическую устойчивость к токам короткого замыкания по формуле

, (55)

где -допустимое механическое напряжение в материале, =40 МПа; -расчетное напряжение, в шине действующее на изгиб результате протекания токов короткого замыкания.

Рассчитывается момент сопротивления шин W, мм³, по формуле

, (56)

где b - высота шины, мм;

h - ширина шины, мм.

мм³

Рассчитывается расчётная сила действующая на шинную конструкцию, в момент протекания тока короткого замыкания F_расч, Н, по формуле

, (57)

где

l - длина пролёта между изоляторами, l = 10 м;

а - расстояние между фазами, а = 0,45 м.

Определяем расчетное напряжение, в шине действующее на изгиб в результате протекания токов короткого замыкания по формуле

(58)

МПа

= 40 МПа> = 4,45 МПа

Выбранные шины подходят по условию электродинамической устойчивости к токам короткого замыкания.

2.6.2 Выбор опорных изоляторов

Выбираются опорный изолятор по номинальному напряжению по справочной литературе [1].

Выбираются изолятор типа ОФ-10-375.

Каталожные данные, результаты расчётов и условия выбора изоляторов приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Данные изолятора

Тип оборудования	Условия выбора	Каталожные данные	Расчётные данные	Примечания
ОФ-10-375	UномUуст FдопFрасч	Uном = 10 кВ Fдоп = 2205Н	Uуст = 10кВ Fрасч = 1603,8 Н	(57)

Производится проверка изоляторов на электродинамическую устойчивость к действию токов короткого замыкания F_допF_расч.

Определяется допустимую нагрузку на изолятор F_доп, Н, по формуле

, (48)

где F_разр - разрушающая нагрузка, F_разр =375Н.

375 •0,6 • 9,8 =2205 Н

F_доп =2205Н F_расч =593Н, следовательно условие выбора изоляторов соблюдается.

2.6.3 Выбор высоковольтных выключателей

Высоковольтные выключатели нужны для отключения нагрузки при возникновении токов короткого замыкания, поэтому их необходимо проверить на отключающую способность тока короткого замыкания и мощность короткого замыкания.

Необходимо выбрать два высоковольтных выключателя на напряжения 110 и 10 кВ. Высоковольтный выключатель на стороне высокого напряжения 110 кВ, необходим для отключения силового трансформатора от источника питания, в случае, если короткое замыкание произошло перед трансформатором и его необходимо отключить во избежание его повреждений.

Высоковольтный выключатель на стороне 10 кВ необходим для отключения нагрузки от трансформатора.

Каталожные данные и результаты расчётов представлены в таблице 6 и в таблице 7.

Таблица 6 - Каталожные данные и результаты расчёта высоковольтного выключателя на напряжение 35 кВ

Тип оборудования	Условия выбора	Каталожные данные	Расчётные данные	Примечания
МКП-110	IномIмр UномUл Iном. ту Iм Iном. отклIт Sном. отклS	Iном = 600 А Uном = 110 кВ Iном. ту = 13кА Iном. откл = 18,4кА Iу = 50кА Sном. откл = 3500МВА	Iмр = 218,7 А Uл = 110 кВ I = 42,28 кА Iт = 42,28 кА iу = 17,8 кА S = 327,08 МВА	(20) (44) (44) (37) (45)

Таблица 7 - Каталожные данные и результаты расчёта высоковольтного

выключателя на напряжение 10 кВ

Тип оборудования	Условия выбора	Каталожные данные	Расчётные данные	Примечания
ВМГ-10	IномIмр UномUл Iном. ту Iмiу Iном. отклIт Sном. отклS	Iном =1000 А Uном = 10кВ Iном. ту = 30кА Iном. откл = 20кА Iу= 52кА Sном. откл = 350МВА	Iмр = 784,3 А Uл = 10 кВ I = 7,95 кА Iт = 7,95 кА iу = 20,25 кА S = 135,15 МВА	(49) (44) (44) (37) (45)

2.7 Релейная защита

Релейная защита - это совокупность специальных устройств, контролирующих состояние всех элементов системы электроснабжения и реагирующих на повреждения или ненормального режима работы.

К релейной защите предъявляются требования селективности, быстродействия, чувствительности, надежности и резервирования.

Под селективностью понимают способность релейной защиты реагировать на повреждения в защищаемой зоне и воздействовать на отключение. Причем срабатывать должен ближайший к месту повреждения выключатель. Селективность можно обеспечить путем подбора выдержки времени и путем подбора тока срабатывания защиты.

Быстродействие - это способность защиты с наибольшей скоростью отключать повреждения. Чувствительность - это способность релейной защиты реагировать на самые незначительные повреждения в защищаемом месте.

Надежность релейной защиты обеспечивается простотой схемы релейной защиты, простотой конструкции реле, правильностью настройки релейной защиты и качественной эксплуатацией.

Резервирование - это возможность использования нескольких защит одновременно.

Коэффициент трансформации принимается K_т = 10.

Определяется ток короткого замыкания, приведённый к обмотке трансформатора I_кз, А, по формуле

(49)

Производится расчёт токовой отсечки.

Определяется ток срабатывания защиты I_сз, А, по формуле

, (50)

где К_н - коэффициент надёжности, К_н = 1,3.

Определяется ток срабатывания реле I_ср, А, по формуле

, (51)

где К_сх - коэффициент схемы, К_сх = 1.

Производится расчёт максимальной токовой защиты.

Определяется ток срабатывания защиты I_сз, А, по формуле

, (52)

где К_н - коэффициент надёжности, К_н = 1,2.

Определяется ток срабатывания реле I_сз, А, по формуле

, (53)

где К_в - коэффициент возврата реле, К_в = 0,8

Производится расчёт защиты перегруза.

Определяется ток срабатывания защиты I_сз, А, по формуле

,

где К_н - коэффициент надёжности, К_н = 1,05.

Определяется ток срабатывания реле, I_ср, А, по формуле

(54), А

2.8 Конструктивное исполнение подстанций

Подстанции классифицируются по назначению и по конструктивному выполнению.

По назначению:

а) главные понизительные подстанции (ГПП), получающие питание от энергосистемы и распределяющие энергию на пониженном напряжении по всему объекту или отдельному району;

б) главные распределительные подстанции (ГРП), получающие питание от энергосистемы или электростанции предприятий и распределяющие по всему объекту или отдельной его части без преобразовании и трансформации;

в) распределительные пункты (РП), получающие питание от энергосистемы, ГПП, ГРП или электростанции предприятия и распределяющие энергию на том же напряжении для отдельных потребителей высокого напряжения;

В ряде случаев РП совмещаются с одной из трансформаторных подстанции, обслуживающей расположенные вблизи потребители.

г) трансформаторные подстанции (ТП), получающие питание от ГПП, ГРП, РП, электростанций предприятия или городской сети, преобразующие энергию на пониженное напряжение и питающие один или несколько расположенных вблизи цехов или же часть цеха;

д) подстанции специального назначения: преобразовательные, печные.

По конструктивному выполнению:

а) закрытые подстанции;

б) закрытые подстанции, пристроенные к зданию или же встроенные в него;

в) внутрицеховые подстанции, оборудование которых располагается внутри производственного помещения, причём обслуживание оборудования осуществляется из того же помещения;

г) комплектные трансформаторные подстанции (КТП), полностью оборудованные, смонтированные и испытанные на заводе-изготовителе или же в мастерских монтажных организаций;

д) силовые подстанции, трансформаторные подстанции, всё оборудование которых установлено открыто на специальных конструкциях или опорах линий электропередач;

е) отдельно стоящие открытые подстанции;

ж) открытые подстанции, примыкающие к цеху.

3. Охрана труда

3.1 Техника безопасности в распределительных устройствах напряжением выше 1000 В

Распределительные устройства служат для приёма и распределения электрической энергии. В нём помещаются аппараты управления и защиты, трансформаторы измерительные и приборы, шинные устройства.

Электрическое оборудование распределительных устройств и подстанций всех видов по напряжению при номинальных данных, удовлетворяющим требованиям ГОСТ, ПУЭ на конкретный вид оборудования должно соответствовать условию работы как при нормальном режиме, так и при коротких замыканиях, перенапряжении и перегрузке.

Персонал, обслуживающий распределительные устройства должен располагать схемами и указаниями о допустимых режимах работы электрооборудования при нормальных и аварийных режимах.

Для надёжного и экономичного электроснабжения при эксплуатации распределительных устройств, сами распределительные устройства должны находиться в работе со всеми секциями и системами шин, а также всё электрооборудование (кроме резерва).

При эксплуатации подстанции вентиляционные устройства (естественная и принудительная вентиляция) должны обеспечивать температуру воздуха внутри помещения закрытого распределительного устройства в летнее время не более 40°С. В случае повышения этой температуры принимаются меры к понижению температуры оборудования или производится охлаждение воздуха.

В помещениях распределительных устройств окна должны быть всегда закрыты, а проёмы в перегородках между содержащими масло аппаратами, заделаны. Все отверстия в местах прохождения кабелей должны быть уплотнены для предотвращения попадания животных и птиц. Отверстия и проёмы в наружных стенах помещений заделываются сетками.

Осмотр распределительных устройств без отключения оборудования должен производиться:

а) на объектах с постоянным дежурным персоналом не реже одного раза в течение трёх суток;

б) на объектах без постоянного дежурного персонала не реже одного раза в месяц;

в) после устранения короткого замыкания. При неблагоприятной погоде (сильный ветер, туман, мокрый снег) или усиленном загрязнении открытого распределительного устройства проводятся дополнительные осмотры.

В распределительных устройствах должны находиться:

а) достаточное количество переносных заземлений;

б) средства защиты и средства по оказанию первой медицинской помощи пострадавшим от несчастных случаев, в соответствии с требованиями правил технической безопасности;

в) противопожарные средства и инвентарь в соответствии с инструкциями, согласованными с органами государственного пожарного надзора.

При осмотре распределительных устройств особое внимание должно быт обращено на следующее:

а) состояние помещения, исправность дверей и окон, отсутствие течи в кровле и междуэтажными перекрытиями, наличие и исправность замков;

б) исправность отопления и вентиляции;

в) исправность освещения и сети заземления;

г) наличие средств защиты;

д) уровень и температура масла, отсутствие течи в аппаратах;

е) состояние контактов;

ж) состояние рубильников щита низкого напряжения;

з) целостность пломб у счётчиков и реле;

и) состояние изоляции (запылённость, наличие трещин);

к) работу системы сигнализации.

Заключение

В курсовом проекте на тему "Электрооборудование прокатного производства" выполнен проверочный расчет схемы электроснабжения. Для электроснабжения потребителей прокатного производства используется радиальная схема электроснабжения с секционированием шин, т.к. все электроприемники относятся к первой и второй категориям по бесперебойности электроснабжения.

Расчет электрических нагрузок выполняется методом коэффициента максимума для секции шин напряжением 10 кВ т.к. метод применим, когда известны номинальные данные всех электроприёмников предприятия с учётом их размещения на территории предприятия.

В результате проверочного расчета произведен выбор двух компенсирующих устройства типа УК-6/10-1800 и УК-6/10-1350.

Далее выполняется расчет и выбор силового трансформатора, по результатам которого выбран трансформатор типа ТДН-10000/35.

Произведен расчет токов короткого замыкания. По результатам расчетов токов КЗ выбирается высоковольтное оборудование: изоляторы ОФ-10-375, высоковольтные выключатели МКП-110 и ВМГ-10.

Далее определяется вид оперативного ток на данной подстанции - выпрямленный оперативный ток.

Рассмотрено конструктивное исполнение подстанции.

В заключительной части рассмотрены вопросы техники безопасности в распределительных устройствах напряжением выше 1000 В. В графической части представлена схема электроснабжения потребителей прокатного производства.

Рекомендуемая литература

1. Фёдоров, А.А. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Электрооборудование и автоматизация, 1981 год, 621 с.

2. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, 2015 год, 363 с.

3. Королев С.Г. Правила устройства электроустановок, 1985 год, 640 с.

4 Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. Электробезопасность при эксплуатации электроустановок промышленных предприятий, 2004 год, 234 с.

Календарный план выполнения курсового проекта

№	Содержание работ	Примерный объем работы в %	Месяцы и дни выполнения
	Введение	4%
1	Общая часть	6%
1.1	Характеристика потребителей
1.2	Выбор схемы электроснабжения
2	Специальная часть	65%
2.1	Расчет электрических нагрузок	10%
2.2	Выбор компенсирующего устройства	5%
2.3	Расчет и выбор силового трансформатора	8%
2.4	Выбор питающий линии	8%
2.5	Расчет токового короткого замыкания	10%
2.6	Расчет и выбор высоковольтного оборудования	12%
2.7	Релейная защита	8%
2.8	Конструктивное выполнение подстанции	4%
3.	Охрана труда	5%
3.1	Техника безопасности при работе в распределительных устройствах напряжением выше 1 кВ
	Заключение	3%
	Графическая часть	15%
	Нормоконтроль	2%

Дата выдачи "____"__________________201__г.

Срок окончания проекта "____"_______________201__г.

Преподаватель-руководитель курсового проекта___________________

Утверждено ЦМК "__"________ 201_ г. Руководитель ЦМК__________

Задание вкладывается в пояснительную записку к курсовому проекту.

Приложения

Приложение А

ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование по дисциплине МДК 01.05 Электроснабжение отрасли

Студенту

____________________________________________________________

Специальности 140448 курса 3 группы Э - 13

ГОУ СПО "Кузнецкий индустриальный техникум"

Тема задания Электрооборудование подстанции электроснабжения прокатного производства.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Источник КЭС; S = 400 МВА; U_ном = 35 кВ; S_кз = 900 МВА; L = 9 км; t_сз = 0,7 с; категория потребителей 1,2:

Потребителей на напряжение 10 кВ: Рольганги центральные - n = 8 шт; P = 450 кВт; Кантователи - n = 6 шт; P = 340 кВт; Транспортные краны - n = 6 шт; P = 255 кВт.

Потребителей на напряжение 0,4 кВ: Гильотинные ножницы - n = 4 шт; P = 340 кВт; Вентиляторы машинных залов - n = 6 шт; P = 431 кВт; Вентиляторы прокатных станов - n = 8 шт; P = 243 кВт.

Курсовой проект выполняется в следующем объеме:

I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Введение; 1 Общая часть; 1.1 Характеристика потребителей; 1.2 Выбор схемы электроснабжения; 2 Специальная часть; 2.1 Расчет электрических нагрузок; 2.2 Выбор компенсирующего устройства; 2.3 Расчет и выбор силового трансформатора; 2.4 Выбор питающей линии; 2.5 Расчет токов короткого замыкания; 2.6 Выбор высоковольтного оборудования; 2.7 Релейная защита; 2.8 Конструктивное выполнение подстанции; 3 Охрана труда; 3.1 техника безопасности при работе в распределительных устройствах напряжением выше 1 кВ; Заключение

II. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Лист 1. Схема однолинейная принципиальная подстанции

Лист 2. Схема релейной защиты

Лист 3. ____________________________________________

Размещено на Allbest.ru