Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия

Понятие системы электроснабжения как совокупности устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Задача электроснабжения промышленных предприятий. Описание схемы электроснабжения. Критерии выбора электродвигателей и трансформаторов.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 02.05.2013
Размер файла 73,5 K

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/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Сургутский филиал

Кафедра "Электроснабжение промышленных предприятий"

Курсовой проект

По дисциплине: "Общая энергетика"

"Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия"

Выполнил: студент группы ЗЭ-419

Волгарев А.А.

Проверил: ст. преподаватель

Планков А.А.

Сургут 2012 г.

Оглавление

  • Введение
  • Шифр индивидуального задания
  • Описание схемы электроснабжения
  • Расчетно-пояснительная записка
  • Библиографический список

Введение

Рис. 1 Схема электроустановки

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных электроприемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и т.д.

Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электростанций. Первые электростанции сооружались в городах для освещения и питания электрического транспорта, а также при фабриках и заводах. Позднее появилась возможность сооружения электрических станций в местах залежей топлива (торфа, угля, нефти) или местах использования энергии воды независимо от мест нахождения потребителей электроэнергии - городов и промышленных предприятий. Передача электроэнергии на большие расстояния стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения.

В настоящее время большинство потребителей получают электроэнергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение собственных ТЭЦ. Это обусловлено потребностью в теплоте для технологических целей и эффективностью попутного производства при этом электроэнергии. КПД тепловых электростанций, производящих только электроэнергию, не выше 35%. КПД ТЭЦ достигает 70% за счёт эффективного использования тепла теплоносителя (пара) уже прошедшего турбину.

По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электроэнергии.

Каждое производство существует постольку, поскольку его машины обеспечивают работу технологических механизмов, производящих промышленную продукцию. Все машины приводятся в настоящее время электродвигателями. Для их нормальной работы применяют электроэнергию как самую гибкую и удобную форму энергии, обеспечивающей работу производственных механизмов.

Шифр индивидуального задания

Таблица 1 - Исходные данные

№ вар.

№ схемы

U1

кВ

U2

кВ

U3

кВ

P1

кВт

P2

кВт

P3

кВт

P4

кВт

P5

кВт

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

83

2.11

110

10

0,38

1900

1850

1200

1150

-----

11

12

13

14

15

16

17

18

19

P6

кВт

P7

кВт

P8

кВт

PМ1

кВт

PМ2

кВт

PСН

кВт

TMAX

час

cosц

каб. *

-

-

-

630

2500

590

2800

0,87

2-3

Элементы оборудования подлежащие выбору.

Задание: по исходным данным варианта № 83 произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рисунок 1): трансформатор T1, Т2, Т3, выключатель нагрузки QF1, кабельную линию W2, силовые выключатели Q1, Q2, Q3, разъединителей QS5, QS12, QS4, QS3, QS2, QS1.

Материал жилы кабеля: алюминий.

Место прокладки кабеля: в воде.

Описание схемы электроснабжения

Схема подстанции с потребителями Р1 - Р4, М1, М2. Выключатели Q1 - Q6 конструктивно выполнены на выкатных тележках и при массе каждого около полутоны, могут свободно транспортироваться одним человеком на расстояния в пределах распределительного устройства (РУ).

Поэтому для вывода в ремонт выключатель отключается и выкатывается из ячейки РУ. Так как видимый разрыв обеспечен (выключатель одновременно выполняет роль разъединителей, в связи, с чем специальная их установка не требуется), можно производить необходимые работы.

Особенность - отсутствует выключатель на стороне высокого напряжения U1 подстанции, но появились другие коммутационные аппараты. Это короткозамыкатель QM1 и отделитель QR1. Работает эта система при возникновении КЗ в силовом трансформаторе Т1 следующим образом. При таком повреждении - РЗ (на схеме не показана) питающей линии W1, установленная в "голове" линии, может не почувствовать такой ток КЗ, а РЗ трансформатора, подключенная к ТА2 и ТА4, должна обязательно сработать. Последняя подействует на QN1, который замкнется и сделает искусственное КЗ, сопровождающееся большим током, значительно превышающим ток при КЗ в трансформаторе. Релейная защита линии W1 такой ток КЗ почувствует и подаст сигнал на отключение своего выключателя (на схеме не показан). После его срабатывания в бестоковую паузу отключится QR1, а АПВ линии W1 вновь включит головной выключатель, и у других потребителей восстановится питание.

Расчетно-пояснительная записка

Выбор электродвигателей М1 и М2

Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчёт и выбор двигателей М1 и М2.

1. Выбор электродвигателя производится по номинальной мощности и по номинальному напряжению: РМ и U2.

Данные для выбора двигателя М1: РМ1=630 кВт; Uн=10 кВ.

Условия выбора: Uн. м 1?U2; P н. м 1?Рм1, где Uн. м - номинальное напряжение двигателя по паспорту; P н. м - номинальная мощность на валу двигателя по паспорту. Из табл.2.4, раздела 2, стр 46 справочника "Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения" выбираем асинхронный двигатель типа ДАЗО4-450Х-4МУ1 (двигатель асинхронный, с короткозамкнутым ротором, закрытый, обдуваемый, 4-й серии, 450 мм - высота оси вращения, 4-х полюсный, модернизированный, климатическое исполнение - умеренный, категория размещения - 1.

Таблица 2 - Параметры двигателя М1

Параметры

ДАЗО4-450Х-4МУ1

Установки

Uн=10 кВ

U2=10 кВ

Рн=630 кВт

Рм= 630 кВт

Cosц=0,87

КПД=94,7%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл. м, потребляемую из сети:

Pэл. м1= Рн. м1/ КПДдвиг1=630/0,947=665,26 кВт.

б) Рассчитаем полную мощность Sэл. м1 электродвигателя, потребляемую из сети:

Sэл. м1=Рэл. м1/cosцм1=665,26 /0,87=764,67 кВА.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн. м1:

Iн. м1=Sэл. м1/ (v3U2) = 764,67 / (v3·10) =44,15 А.

Данные для выбора двигателя М2: РМ1=2500 кВт; Uн=10кВ.

Условия выбора: Uн. м 2?U2; P н. м 2?Рм2,где Uн. м - номинальное напряжение двигателя по паспорту; P н. м - номинальная мощность на валу двигателя по паспорту. Из табл.2.4, раздела 2, стр 46 справочника "Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения" выбираем асинхронный двигатель типа ДАЗО4-450Х-4МУ1 (двигатель асинхронный, с короткозамкнутым ротором, закрытый, обдуваемый, 4-й серии, 450 мм - высота оси вращения, 4-х полюсный, модернизированный, климатическое исполнение - умеренный, категория размещения - 1.

Таблица 3 - Параметры двигателя М2

Параметры

ДАЗО4-560У-4МУ1

Установки

Uн=10 кВ

U2=10 кВ

Рн=2000 кВт

Рм= 2500 кВт

cosц=0,88

КПД=96%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл. м, потребляемую из сети:

Pэл. м2= Рн. м2/ КПДдвиг2=2000/0,96=2083,33 кВт.

б) Рассчитаем полную мощность Sэл. м2 электродвигателя, потребляемую из сети:

Sэл. м2=Рэл. м2/cosцм1=2000/0,88=2272,73 кВА.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн. м2:

Iн. м2=Sэл. м2/ (v3U2) =2000 / (v3·10) =115,47 А.

Выбор силового трансформатора Т1

Необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:

Sсум = Sм1+Sм2+ (Р1+Р2+Р3+P4+Рсн) /cosц = 764,67 +2272,73 + (1900+1850+1200+1150) /0,87=10502,76 кВА.

По суммарной мощности Sсум = 10502,76 кВА и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий (таблица 4).

Таблица 4 - Условия выбора трансформатора Т1

Uвн?Uуст. в

Uуст. в = 110 кВ

Uнн?Uуст. н

Uуст. н = 10 кВ

Sн. тр?Sрасч. тр

Sрасч. тр=10502,76 кВА

Таблица 5 - Параметры трансформатора Т1

Параметры

ТД-16000/110

Установки

Uвн = 121 кВ

Uуст. в = 110 кВ

Uнн = 6,3 кВ

Uуст. н = 6 кВ

Sн = 16000кВА

Sрасч. тр= 10502,76 кВА

Выбираем из (1, табл.3.6, с.146) трансформатор типа ТМ-16000/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки:

Sраб. мах=1,5·Sн. тр,

где Sн. тр - номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор

Sраб. мах=1,5·16000=24000 кВА,

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I=Sтр/ (v3·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб. мах (вн) =24000/ (v3·110) =125,97 А

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора

Iраб. мах (нн) =24000/ (v3·10) =1385,68 А

Выбор трансформатора для собственных нужд Т2

Рассчитаем номинальную мощность собственных нужд:

Sсн = Рсн/cosц = 590/0,87 = 678,16 кВА.

Из справочника (табл.3.3) выбираем трансформатор собственных нужд.

Таблица 6 - Параметры трансформатора собственных нужд Т2

Параметры

ТСГЛ-1000/10 У3

Установки

Uвн = 10 кВ

Uуст. в = 10 кВ

Uнн = 0,38кВ

Uуст. н = 0,38 кВ

Sсн = 1000 кВА

Sуст=678,16 кВА

Производим выбор трансформатора типа ТСГЛ-1000/10 У3.

С учётом допустимой перегрузки максимальная мощность нагрузки собственных нужд составляет:

Sраб. мах=1,5·Sн=1,5·1000=1500 кВА.

электродвигатель электроснабжение трансформатор оборудование

Определим ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора (это необходимо для выбора предохранителя):

I=Sтр/ (v3·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:

Iраб. мах (вн) =1500/ (v3·10) =86,6 А.

Данный трансформатор соответствует предъявленным требованиям.

Выбор силового трансформатора Т3

Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю в нормальном режиме:

Sуст. трнагр/cosцнагр=1900/0,87=2183,9 кВА.

По подключенной мощности Sуст=2183,9 кВА и напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий выбора (таблица 7)

Таблица 7 - Условия выбора силового трансформатора Т3

Uвн?Uуст. в

Uуст. в = 10 кВ

Uнн?Uуст. н

Uуст. н = 0,38 кВ

Sн. тр?Sрасч. тр

Sрасч. тр=2183,9 кВА

Из (табл.3.3) выбираем трансформатор типа ТМ-2500/10.

Таблица 8 - Параметры силового трансформатора Т3

Параметры

ТМ-2500/10

Установки

Uвн = 6 кВ

Uуст. в = 6 кВ

Uуст. н = 0,38 кВ

Uуст. н = 0,38 кВ

Sн = 2500 кВА

Sуст=2183,9 кВА

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки: Sраб. мах=1,5·Sн. тр, где Sн. тр - номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор.

Sраб. мах=1,5·2500=3750 кВА.

Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет заданным условиям.

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I= Sн. тр/ (v3·U).

Номинальный рабочий ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:

Iн. тр=2500/ (v3·10) =144,34 А.

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб. мах (вн) =3750/ (v3·10) =216,51 А.

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб. мах (нн) =3750/ (v3·0,38) =5681,82 А.

Выбор выключателя нагрузки: QF1

Выбор производится по максимальному току на низкой стороне трансформатора нагрузки:

Iраб. мах=1,5·Sтр/ (v3·U3) =1,5·2500/ (v3·0,38) = 5681,82 А.

Выбор производится, исходя из следующих положений:

Uн?Uуст,

где Uуст - линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата.

Iрас?Iн,

где Iрас - расчётный максимальный ток продолжительного рабочего режима участка цепи, для которого предусмотрен электрический аппарат.

Таблица 9 - Параметры выключателя нагрузки QF1

Параметры

Выключателя

Установки

Uн = 0,38 кВ

Uуст = 0,38 кВ

Iн = 6300 А

Iраб. мах=5681,82 А

Заданным параметрам соответствует выключатель типа ЭО-40С (табл.6.12, с.379).

Выбор кабеля W2

Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.

Ток рабочего нормального режима Iн= 144,34 А.

Ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора (из предыдущих расчётов): Iраб. мах=216,51 А.

Выбор производим, учитывая условия прокладки кабеля (см. исходные данные).

Тип изоляции - резиновая и пластмассовая.

Из справочника раздел 4, таблица 4.5, для кабеля с алюминиевыми жилами, резиновой и пластмассовой изоляцией и ТMAX = 2500 часов находим экономическую плотность тока:

Jэк=1,9 А/мм2.

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ= Iраб. мах/Jэк=216,51/1,9=113,95 мм2.

Выбрано стандартное сечение кабеля S=120 мм2.

Таблица 10 - Параметры кабеля W3

Параметры

Кабеля

Установки

Uн = 10 кВ

Uуст = 10 кВ

S = 120 мм2

Sэ=113,95 мм2

Iдоп =218А

Iраб. мах=216,51 А

Произведём проверку выбранного кабеля на выполнение условия:

Iраб. мах < Iдоп,

где Iраб. мах - максимальное значение тока при эксплуатации кабеля;

Iдоп = 218 А ? Iраб. мах = 216,51 А

Iраб. мах ? Iдоп - условие выполняется.

Выбор выключателя Q3 и разъединителей QS12, QS5

Выбор выключателя Q3 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.

Условие выбора:

Uн?Uуст; Iн? Iраб. мах.

Заданным параметрам удовлетворяет выключатель типа ВЭ-6-40/1000УЗ (ТЗ) и разъединитель РВ-10/400У2 (табл.5.1, с.231 табл.5.51, с.260).

Таблица 11 - Параметры выключателя Q3, разъединителей QS12 и QS5

Параметры

Выключателя Q3

Разъединителя QS12

Установки QS5

Uн =10 кВ

Uн =10 кВ

Uуст = 10 кВ

Iн =1000 А

Iн =400 А

Iуст = 216,51 А

Выбор выключателя Q2 и разъединителей QS3, QS4

Выбор выключателя Q2 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.

Условие выбора:

Uн?Uуст; Iн? Iраб. мах.

Таблица 12 - Параметры выключателя Q2, разъединителей QS3 и QS4

Параметры

Выключателя Q2

Разъединителя QS3

Установки QS4

Uн = 10 кВ

Uн =10 кВ

Uуст = 10 кВ

Iн =1600 А

Iн =2500 А

Iуст = 2309,4 А

Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РВР-10/2500 У2 (1, табл.5.5, с.260) и включатель типа ВЭ-6-40/1600УЗ (ТЗ) (1, табл.5.1, с.231).

Выбор выключателя Q1 и разъединителей QS1, QS2

Выбор выключателя Q1 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.

Условие выбора:

Uн?Uуст; Iн? Iраб. мах.

Таблица 12 - Параметры выключателя Q1, разъединителей QS1 и QS2

Параметры

Выключателя Q1

Разъединителя QS1

Установки QS2

Uн=110 кВ

Uн=110 кВ

Uуст=110 кВ

Iн=2000 А

Iн=630 А

Iраб. мах (вн) =216,51 А

Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РНД-110/630Т1 (1, табл.5.5, с.271) и включатель типа ВВУ-110Б-40/2000У1 (1, табл.5.1, с.231).

Библиографический список

1. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов.4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1989.608 с.

2. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей / Под ред.В.М. Блок - М.: Высш. школа, 1981.304 c.

3. Справочник по проекитрованию электроэнергетических систем/ Под ред.С. С. Рокотина и И.М. Шапиро, 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985.352 с.

4. Токарев Б.Ф. Электрические машины: Учебник для техникум. - М. Энергоатомиздат, 1989 - 672 с.

5. Применение государственных стандартов в курсовом и дипломном проектировании: Метод. указания / Сост.: В.В. Карпов, С.П. Шамец; ОмПИ. Омск, 1989.32 с.

6. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Справочник. Выполнение электрических схем по ЕСКД: М.: Изд-во стандартов, 1989.325 с.

7. Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники: Учебник для вузов.3-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, 1981. Т1.536с.

8. Справочник по электрическим машинам / Под общ. ред. И.П. Копылова. М.: Энергоиздат, 1988.

9. Чунихин А.А. Электрические аппараты / Общий курс. Учебник для вузов.3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1988.720 с.

10. Правила устройства энергоустановок / Минэнерго СССР.6-е изд., перераб. и доп.М. Энергоатомиздат, 1986. Т.1,2.648 с.

11. ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые маслянные общего назначения. Допускаемые нагрузки. М.: Изд-во стандартов, 1985.

12. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1987.648 с.

13. Ястребов П.П., Смирнов И.П. Электрооборудование. Электротехнология. М.: Высш. шк., 1987.199 с.

14. Околович М.Н. Проектирование электрических станций. М.: Энергоатомиздат, 1982.400 с.

15. Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1987.568 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Характеристика потребителей электроэнергии и определение категорий электроснабжения. Выбор варианта схемы электроснабжения и обоснования выбора рода тока и напряжения. Расчет электрических нагрузок, осветительных сетей и мощности трансформаторов.

    курсовая работа [72,3 K], добавлен 15.07.2013

  • Проектирование системы электроснабжения промышленного предприятия, обеспечивающей требуемое качество электроэнергии и надёжность электроснабжения потребителей. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Выбор основных параметров, расчет токов.

    дипломная работа [767,7 K], добавлен 17.02.2015

  • Рассмотрение характеристик системы электроснабжения цеха. Расчёт передачи, распределение и потребление электроэнергии. Выбор кабелей, проводов для элекроприёмников, компенсирующих устройств, трансформаторов. Расчет рабочего и аварийного освещения.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 03.02.2015

  • Принципы построения систем электроснабжения городов. Расчет электрических нагрузок микрорайона, напряжение системы электроснабжения. Выбор схемы, расчет релейной защиты трансформаторов подстанций.Разработка мероприятий по экономии электроэнергии.

    курсовая работа [178,1 K], добавлен 31.05.2019

  • Системы электроснабжения промышленных предприятий. Проектирование и эксплуатация систем электроснабжения промышленных предприятий. Выбор схемы и расчет внутрицеховой электрической сети. Выбор вводной панели. Выбор коммутационных и защитных аппаратов.

    контрольная работа [97,9 K], добавлен 25.03.2013

  • Система электроснабжения как совокупность устройств для производства, передачи и распределения энергии. Составление схем районных сетей электроснабжения, обоснование оптимальной схемы и расчет ее характерных параметров. Выбор оборудования и аппаратуры.

    дипломная работа [500,8 K], добавлен 02.06.2015

  • Определение расчетной нагрузки промышленных предприятий. Выбор и обоснование схемы внешнего электроснабжения. Выбор цеховых трансформаторов и кабелей потребителей высоковольтной нагрузки. Расчет токов короткого замыкания, заземления и молниезащиты.

    дипломная работа [538,3 K], добавлен 24.04.2015

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.