Электроснабжение корпуса промышленного предприятия содержащего компрессоры и сварочные выпрямители
Выбор мощности высоковольтных синхронных двигателей компрессоров по заданной производительности. Методика расчета электрических нагрузок. Выбор автоматических воздушных выключателей для защиты асинхронных двигателей и распределительного пункта.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.10.2008 |
| Размер файла | 991,2 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.
КУРСОВАЯ РАБОТА
Электроснабжение корпуса промышленного предприятия содержащего компрессоры и сварочные выпрямители
Студент ______________ ( )
Руководитель _________( )
Задание
на курсовую работу по направлению - Электроэнергетика
Тема Электроснабжение корпуса промышленного предприятия содержащего компрессоры и сварочные выпрямители.
Студент _ ________________________
фамилия, и., о. подпись
Группа _ ______________________________________________
Научный руководитель _ _______
должность фамилия, и., о. подпись
Консультант _ _____
должность фамилия, и., о. подпись
Н. контроль _ ________
должность фамилия, и., о. подпись
Приказ по университету ________________________________________
Содержание задания
Спроектировать электроснабжение корпуса, который находится на расстоянии l от ГПП предприятия. В корпусе имеются низковольтные потребители, а также высоковольтные потребители - компрессоры и сварочные выпрямители.
Содержание
- Введение 6
- 1 Исходные данные 7
- 2 Схема электроснабжения корпуса 9
- 3 Выбор мощности высоковольтных синхронных двигателей компрессоров по заданной производительности 11
- 4 Расчет электрической нагрузки в сети напряжение 1кВ и выше 1кВ 13
- 4.1 Методика расчета электрических нагрузок 13
- 4.2 Исходные данные 14
- 4.3 Расчет электрических нагрузок РП 14
- 5 Выбор плавких предохранителей для защиты асинхронного двигателя и распределительного пункта 24
- 5.1 Общие сведения 24
- 5.2 Исходные данные для расчета 24
- 5.3 Выбор предохранителя и плавкой вставки 25
- 5.4 Проверка предохранителя по отключающей способности 27
- 5.5 Согласование плавкой вставки с защищаемым проводником 27
- 5.6 Согласование по селективности с предыдущей плавкой вставкой 28
- 6 Выбор автоматических воздушных выключателей для защиты асинхронных двигателей и распределительного пункта 32
- 6.1 Общие сведения 32
- 6.2 Выбор и проверка автоматического воздушного выключателя 33
- 6.2.1 Вспомогательный расчет нагрузок 33
- 6.2.2 Выбор автоматического воздушного выключателя по условиям нормального режима 34
- 6.2.3 Проверка автомата в пиковом режиме 35
- 6.2.4 Проверка автоматического воздушного выключателя на предельную коммутационную способность 36
- 6.2.5 Согласование расцепителя с защищаемым проводником 37
- 7 Компенсация реактивной мощности в электрической сети напряжением до 1 кВ 39
- 7.1 Расчетная схема 39
- 7.2 Исходные данные 39
- 7.3 Вспомогательные расчеты 41
- 7.4 Распределение реактивной мощности между источниками 43
- 7.5 Пересчет в зависимости от изменения входных параметров 46
- 8 Выбор сечений проводников на первом, втором и четвертых уровнях 52
- 8.1 Выбор сечения проводников на первом уровне 52
- 8.2 Выбор сечения проводников на втором уровне 53
- 8.3 Выбор сечения проводников на четвертом уровне 54
- 9 Выбор цехового трансформатора 58
- 10 Расчет токов короткого замыкания 59
- 10.1 Основные положения 59
- 10.2 Расчетная схема 59
- 10.3 Исходные данные 60
- 10.4 Расчет токов трехфазного короткого замыкания 62
- 10.5 Автоматический расчет токов трехфазного КЗ 67
- 11 Оценка влияния вентильного преобразователя на систему электроснабжения 70
- 11.1 Основные положения 70
- 11.2 Исходные данные 70
- 11.3 Расчетная схема 72
- 11.4 Вспомогательный расчет 72
- 12 Определение потерь и отклонений напряжения в сети до 1 кВ 81
- 12.1 Основные положения 81
- 12.2 Исходные данные 81
- 12.3 Расчетная схема 83
- 12.4 Расчет отклонений и потерь напряжений 83
- 12.4.1 Расчет для первого участка 83
- 12.4.2 Расчет для второго участка 84
- 13 Определение коэффициентов несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательностям 88
- 13.1 Общие положения 88
- 13.2 Расчет коэффициентов несимметрии 89
- 13.3 Построение векторных диаграмм 92
- Литература 96
Введение
Рационально выполненная современная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований: экономичности и надёжности, безопасности и удобство эксплуатации, обеспечение надлежащего качества электроэнергии, уровней напряжения, стабильности частоты и кратчайшие сроки выполнения строительно-монтажных работ и необходимая гибкость системы, обеспечивающая возможность расширения при развитии предприятия без существенного усложнения и удобства первоначального варианта. При этом должны по возможности применяться решения, требующие минимальных расходов цветного металла и электроэнергии.
При построении системы электроснабжения необходимо учитывать многочисленные факторы, к числу которых относятся потребляемая мощность, категории надёжности питания отдельных приёмников, графики нагрузок крупных потребителей, характер нагрузок на генеральном плане. При построении системы электроснабжения нужно учитывать также требования ограничения токов короткого замыкания, а так же условия выполнения простой и надёжной релейной защиты.
1 Исходные данные
Напряжение на главной понизительной подстанции (ГПП):
- Номинальное напряжение на высшей стороне ГПП 220 кВ.
- Номинальное напряжение на низшей стороне ГПП 6 кВ.
Мощность короткого замыкания (КЗ) на секции распределительного устройства (РУ) низшего напряжения (НН) ГПП 200 МВА.
Расстояния:
- от ГПП до корпуса промышленного предприятия, 0,87 км;
- от РУ 0,4 кВ трансформаторной подстанции (ТП) до распределительного пункта (РП), 90 м;
- от РП до электроприемника (ЭП), 13м.
Высоковольтные потребители:
- Синхронные двигатели - компрессоры: производительность, ; давление, .
- Источник высших гармоник (ИВГ) - сварочные выпрямители: мощность одного ИВГ, = 0,75 МВ•А.; количество ИВГ 2.
Низковольтные потребители напряжением 0,38 кВ.
Параметры низковольтных потребителей приведены в таблицах 1.1 и 1.2, а значения междуфазных и фазных напряжений фаз А В С на РУ 0,4 кВ при несимметрии в таблице 1.3.
Таблица 1.1 - Исходные данные ЭП цеха
|
Тип установки |
Количество ЭП |
Номинальная мощность ЭП |
Коэффициент мощности |
Коэффициент использования |
|
|
1 Станки |
90 |
5,5 |
0,6 |
0,15 |
|
|
2 Станки |
100 |
5,5 |
0,51 |
0,3 |
|
|
3 Конвейеры |
98 |
7,5 |
0,7 |
0,75 |
Таблица 1.2 - Исходные данные ЭП подключенных к РП
|
Тип установки |
Количество ЭП |
Номинальная мощность ЭП |
Коэффициент мощности |
Коэффициент использования |
|
|
1 Станки |
3 |
5,5 |
0,6 |
0,15 |
|
|
2 Станки |
3 |
5,5 |
0,51 |
0,3 |
|
|
3 Конвейеры |
3 |
7,5 |
0,7 |
0,75 |
Таблица 1.3 - Значения междуфазных и фазных напряжений на РУ 0,4 кВ при несимметрии
|
Междуфазные напряжения, кВ |
Фазные напряжения, кВ |
|||||
|
0,43 |
0,38 |
0,41 |
0,24 |
0,29 |
- |
2 Схема электроснабжения корпуса
Схема электроснабжения промышленного предприятия состоит из источников питания и линий электропередачи, осуществляющих подачу электроэнергии к предприятию, связывающих кабелей (KЛ) и проводов. Через трансформаторную подстанцию (ТП), где трансформаторы Т1 и Т2 понижают напряжение с 220 кВ до 6 кВ, для питания высоковольтных потребителей СД1, СД2, СД3, ИВГ1 обеспечивается подвод электроэнергии к её потребителям на требуемом напряжении.
Трансформаторы Т3 и Т4 понижают напряжение с 6 кВ до 0,4 кВ для питания низковольтных потребителей.
Выключатели Q1...Q13 предназначены для оперативного переключения и вывода в ремонт элементов схемы.
Секционные выключатели QB1, QB2 выполняют функцию автоматического ввода резерва (АВР).
Автоматы QF1...QF9 предназначены для оперативного переключения и вывода в ремонт элементов схемы.
Конденсаторные батареи (БК) вырабатывают реактивную мощность, тем самым уменьшают передачу полной мощности через трансформаторы Т3 и Т4, вследствие чего потери в трансформаторе уменьшаются.
Предохранитель FU защищает АД от токов короткого замыкания.
Для повышения надёжности электроснабжения применяется двухтрансформаторная подстанция с раздельной работой трансформаторов в нормальном режиме, что позволяет значительно снизить уровни токов короткого замыкания, упростить схему коммутации и релейной защиты.
Рисунок 1 - Схема электроснабжения корпуса
3 Выбор мощности высоковольтных синхронных двигателей компрессоров по заданной производительности
К шинам РУ - 6 кВ подключены высоковольтные синхронные двигатели компрессоров. На рисунке 3.1 приведена схема присоединения высоковольтных синхронных двигателей компрессоров.
Рисунок 3.1 - Схема присоединения синхронных двигателей компрессоров к РУ 6 кВ
Примечание - СД1 и СД2 рабочие двигатели, СД3 резервный двигатель.
Для СД компрессора мощность
, (3.1)
где - коэффициент запаса, =1,1 … 1,2 /13/;
- производительность насоса, м3/с; =105 м3/мин с. 3
- работа на сжатие, Дж/м3, смотри примечание;
- коэффициент полезного действия компрессора, =0,7 /13/;
- коэффициент полезного действия передачи (при соединении компрессора с двигателем =0,9 с.156 /13/);
Примечание - Работа на сжатие () - это работа, затрачиваемая на сжатие 1 м3 воздуха до заданных рабочих давлений (), для с.3, по таблице на с.156 /8/ определяем .
.
По таблице 4.27 /8/ выбираем двигатель серии СДН 15-26-16У3 со следующими номинальными параметрами:
- номинальная мощность СД, 400 кВт;
- номинальное напряжение СД, 6 кВ;
- номинальная частота вращения ротора, 375 об/мин;
- коэффициент полезного действия СД, 90 %.
Определим коэффициент загрузки () синхронного двигателя:
; (3.2)
, примем 0,97,
так как коэффициент загрузки () синхронного двигателя находится в пределах 0,7 … 1, то его мощность выбрана правильно.
4 Расчет электрической нагрузки в сети напряжение 1кВ и выше 1кВ
4.1 Методика расчета электрических нагрузок
Расчет электрических нагрузок необходим для выбора и проверки проводников и трансформаторов по пропускной способности и экономической плотности тока, расчета потерь и отклонений напряжений, колебания напряжения, выбора защиты и компенсирующих устройств.
Электрическая нагрузка рассчитывается методом упорядоченных диаграмм (смотри /6/). Электроприемники (ЭП) имеют либо постоянный график нагрузки (группа Б), либо переменный график нагрузки (группа А), это зависит от коэффициента использования ()
- группа А;
-- группа Б.
С учетом групп определяется расчетная активная () и расчетная реактивная () мощности через соответствующие средние активные () и реактивные () мощности.
Далее определяется эффективное число ЭП () по формуле
, (4.1)
где - суммарная номинальная мощность ЭП;
- номинальная активная мощность i-го ЭП, кВт;
- количество групп ЭП;
- количество ЭП i-ой группы.
Коэффициент максимума () определяется по таблице 2.6 /6/ в зависимости от эффективного числа ЭП () и коэффициента использования (). Коэффициент максимума принимается равным единице в случае, если >200 или >0,8. Коэффициент максимума по реактивной мощности () определяется по /6/ в зависимости от эффективного числа ЭП (). Если >10, то =1, если 10, то =1,1.
После определения расчетной мощности () группы она сравнивается с суммарной номинальной мощностью трех наиболее мощных ЭП группы (). Если расчетная мощность окажется меньше, то за расчетную принимается .
4.2 Исходные данные
При подготовке исходных данных к расчету на компьютере все ЭП объекта делятся на группы, в каждую группу входят ЭП имеющие одинаковые номинальную мощность (), коэффициент мощности (), коэффициент использования (), независимо от местоположения и назначения ЭП. Каждой группе и всем ее ЭП присваивается номер от 1 до 100. Распределение ЭП приведено в исходных данных с.
4.3 Расчет электрических нагрузок РП
Произведем расчет электрических нагрузок для цеха, трансформатора и распределительного пункта.
Определим общее количество электроприемников ЭП ():
, (4.2)
где - количество групп электроприемников (=3 по таблице 1.2 на с. ).
3+3+3 = 9.
По коэффициенту использования (смотри таблицу 1.2) определяем группы ЭП:
Таблица 4.1 - Данные ЭП подключенных к РП с определенными группами
|
Тип установки |
Количество ЭП |
Номинальная мощность ЭП |
Коэффициент мощности |
Коэффициент использования |
Группа |
||
|
1 Станки |
3 |
5,5 |
0,6 |
1,333 |
0,15 |
А |
|
|
2 Станки |
3 |
5,5 |
0,51 |
1,687 |
0,3 |
А |
|
|
3 Конвейеры |
3 |
7,5 |
0,7 |
1,020 |
0,75 |
Б |
Примечание - В таблице 4.1 - коэффициент реактивной мощности i-ого ЭП.
Номинальная активная мощность РП :
; (4.3)
кВт.
Номинальная реактивная мощность РП :
, (4.4)
где - коэффициент реактивной мощности ЭП, соответствующий , берем из таблицы 4.1.
квар.
Средняя активная мощность РП :
; (4.5)
кВт.
Средняя реактивная мощность РП :
; (4.6)
квар.
Средний коэффициент мощности :
; (4.7)
.
Найдем долю ЭП группы Б в суммарной нагрузке РП :
, (4.8)
где - номинальная мощность ЭП группы Б;
,
так как , то производим расчет электрической нагрузки для каждой группы в отдельности.
Для группы А:
Номинальная активная мощность ЭП группы А :
; (4.9)
кВт.
Номинальная реактивная мощность ЭП группы А :
; (4.10)
квар.
Средняя активная мощность ЭП группы А :
; (4.11)
кВт.
Средняя реактивная мощность ЭП группы А :
; (4.12)
квар.
Определим коэффициент использования:
; (4.13)
.
Определим эффективное число приемников (4.1)
.
Определим коэффициент максимума . Используя полученные значения и выпишем из таблицы 2.6 /6/ ближайшие значения коэффициента максимума (смотри таблицу 4.2).
Таблица 4.2 - Значения коэффициента максимума
|
Эффективное число ЭП, |
Коэффициент использования, |
|||
|
0,2 |
0,225 |
0,3 |
||
|
6 |
2,24 |
- |
1,88 |
Рассчитаем методом кусочно-линейной интерполяции. Для этого составим уравнение прямой (вида ), которое можно выразить формулой
. (4.14)
Обозначим через =0,2 (=0,2). Этому значению соответствует =2,24 (=2,24). Аналогично =0,3; =1,88.
;
.
Найденное значение соответствует =0,225 при эффективном числе электроприемников равным =6, что соответствует значению =0,215.
Определим коэффициент максимума по реактивной мощности используя данные на с. 48 /6/, для =6 < 10
=1,1.
Определим расчетную активную и реактивную мощность ЭП группы А:
; (4.15)
кВт;
; (4.16)
квар.
Для группы Б:
Номинальная активная мощность ЭП группы Б :
; (4.17)
.
Номинальная реактивная мощность ЭП группы Б :
; (4.18)
квар.
Средняя активная мощность ЭП группы Б :
; (4.19)
.
Средняя реактивная мощность ЭП группы Б :
; (4.20)
.
Определим число ЭП группы Б
. (4.21)
Так как число приемников группы Б не превышает трех, то расчетная нагрузки приемников группы Б будет равна сумме номинальных мощностей приемников группы Б:
; (4.22)
кВт;
; (4.22)
квар.
Окончательно, расчетная активная и реактивная нагрузка РП:
кВт;
квар.
Полная расчетная мощность ЭП РП
. (4.23)
Определяем расчетный ток ЭП РП
А. (4.24)
Правильность ручного расчета подтверждается результатами, полученными в распечатке на с. Аналогично проводим автоматизированный расчет цеха и трансформаторной подстанции, результаты приводятся в распечатке на с.
PАСЧЕТ ЭЛЕКТPИЧЕСКИХ НАГPУЗОК
Нагрузки измеряются в кВт , квар , кВА , кА .
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Объект расчета - РП
Номинальное напряжение = 0.38 кВ
----------------------------------------------------------
Номер Количество Pном Коэффициент Коэффициент
группы ЭП одного ЭП мощности(СОS) использования
----------------------------------------------------------
1 3 5.50 0.600 0.150
2 3 5.50 0.510 0.300
3 3 7.50 0.700 0.750
PЕЗУЛЬТАТЫ PАСЧЕТА
Гpуппа А (ЭП с переменным графиком нагрузки)
N Pном Qном Pсpед Qсpед
6 33.000 49.829 7.425 11.649
Nэфф Кисп Кмакс Кмакс1 Ppас Qpас
6.000 0.225 2.150 1.100 15.964 12.814
Гpуппа Б (ЭП с постоянным графиком нагрузки)
N Pном Qном Pсpед Qсpeд
3 22.500 22.955 16.875 17.216
Всего по объекту:
Количество электpопpиемников N 9
Номинальная активная мощность Pном 55.500
Номинальная реактивная мощность Qном 72.784
Средняя активная мощность Pc 24.300
Средняя реактивная мощность Qc 28.865
Средний коэффициент мощности COS 0.644
Расчетная активная мощность Pp 38.464
Расчетная реактивная мощность Qp 35.768
Полная расчетная мощность Sp 52.525
Расчетный ток Ip 0.07981
__________________________________________________________
PАСЧЕТ ЭЛЕКТPИЧЕСКИХ НАГPУЗОК
Нагрузки измеряются в кВт , квар , кВА , кА .
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Объект расчета - ЭП цеха
Номинальное напряжение = 0.38 кВ
----------------------------------------------------------
Номер Количество Pном Коэффициент Коэффициент
группы ЭП одного ЭП мощности(СОS) использования
----------------------------------------------------------
1 90 5.50 0.600 0.150
2 100 5.50 0.510 0.300
3 98 7.50 0.700 0.750
PЕЗУЛЬТАТЫ PАСЧЕТА
Гpуппа А (ЭП с переменным графиком нагрузки)
N Pном Qном Pсpед Qсpед
190 1045.000 1587.639 239.250 377.292
Nэфф Кисп Кмакс Кмакс1 Ppас Qpас
190.000 0.229 1.089 1.000 260.594 377.292
Гpуппа Б (ЭП с постоянным графиком нагрузки)
N Pном Qном Pсpед Qсpeд
98 735.000 749.850 551.250 562.387
Всего по объекту :
Количество электpопpиемников N 288
Номинальная активная мощность Pном 1780.000
Номинальная реактивная мощность Qном 2337.489
Средняя активная мощность Pc 790.500
Средняя реактивная мощность Qc 939.679
Средний коэффициент мощности COS 0.644
Расчетная активная мощность Pp 811.844
Расчетная реактивная мощность Qp 939.679
Полная расчетная мощность Sp 1241.808
Расчетный ток Ip 1.88679
__________________________________________________________
PАСЧЕТ ЭЛЕКТPИЧЕСКИХ НАГPУЗОК
Нагрузки измеряются в кВт , квар , кВА , кА .
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Объект расчета - Трансформаторная подстанция
Номинальное напряжение = 0.38 кВ
----------------------------------------------------------
Номер Количество Pном Коэффициент Коэффициент
группы ЭП одного ЭП мощности(СОS) использования
----------------------------------------------------------
1 45 5.50 0.600 0.150
2 50 5.50 0.510 0.300
3 49 7.50 0.700 0.750
PЕЗУЛЬТАТЫ PАСЧЕТА
Гpуппа А (ЭП с переменным графиком нагрузки)
N Pном Qном Pсpед Qсpед
95 522.500 793.820 119.625 188.646
Nэфф Кисп Кмакс Кмакс1 Ppас Qpас
95.000 0.229 1.118 1.000 133.712 188.646
Гpуппа Б (ЭП с постоянным графиком нагрузки)
N Pном Qном Pсpед Qсpeд
49 367.500 374.925 275.625 281.194
Всего по объекту :
Количество электpопpиемников N 144
Номинальная активная мощность Pном 890.000
Номинальная реактивная мощность Qном 1168.745
Средняя активная мощность Pc 395.250
Средняя реактивная мощность Qc 469.840
Средний коэффициент мощности COS 0.644
Расчетная активная мощность Pp 409.337
Расчетная реактивная мощность Qp 469.840
Полная расчетная мощность Sp 623.142
Расчетный ток Ip 0.94679
__________________________________________________________
5 Выбор плавких предохранителей для защиты асинхронного двигателя и распределительного пункта
5.1 Общие сведения
Плавкие предохранители устанавливаются во всех нормально незаземленных фазах. Однако их установка в нулевых проводниках запрещена. Защита плавкими предохранителями осуществляется или только от коротких замыканий или от коротких замыканий и перегрузок.
Защита только от коротких замыканий применяется в тех случаях, когда перегрузка защищаемого элемента невозможна по технологическим причинам или функция защиты от перегрузки передана другому аппарату, например, магнитному пускателю.
5.2 Исходные данные для расчета
Выбор плавкого предохранителя производим для схемы, показанной на рисунке 5.1
Рисунок 5.1 - Расчётные схемы для выбора предохранителя
Плавкий предохранитель осуществляет защиту только от КЗ, поскольку функция защиты от перегрузки передана магнитному пускателю.
Защищаемым потребителем является наибольший по номинальной активной мощности асинхронный двигатель - смотри таблицу 1.1.
Номинальная активная мощность защищаемого асинхронного двигателя . Номинальное напряжение асинхронного двигателя . По этим данным выбираем АД типа 4А112М2У3, номинальные параметры которого приведенные в таблице 5.1, взяты из /8/.
Таблица 5.1 - Номинальные параметры асинхронного двигателя
|
Тип |
, кВт |
, кВ |
, о.е. |
, % |
||
|
4А112М2У3 |
7,5 |
0,38 |
7,5 |
0,88 |
87,5 |
Примечание:
- номинальная активная мощность АД, кВт;
- номинальное напряжение АД, кВ;
- пусковой ток АД;
- номинальный ток АД;
- номинальный коэффициент мощности АД;
- коэффициент полезного действия АД, о.е.
5.3 Выбор предохранителя и плавкой вставки
Выбор предохранителя плавкой вставки проводится для защиты АД.
Номинальный ток асинхронного двигателя :
; (5.1)
.
Пусковой ток асинхронного двигателя :
; (5.2)
.
Определи номинальный ток плавкой вставки исходя из условий:
- ; (5.3)
- . (5.4)
2,5 - коэффициент кратковременной перегрузки плавкой вставки при легком пуске асинхронного двигателя, /3/.
А;
.
Из таблицы 6.4 /8/ выбираем предохранитель типа ПН2-100 с ближайшим большим током плавкой вставки, номинальные параметры которого приведены в таблице 5.2.
Таблица 5.2 - Номинальные параметры предохранителя
|
Тип |
|||||
|
ПН2-100 |
0,38 |
100 |
50 |
50 |
Примечание - Условные обозначения, принятые в таблице:
- номинальное напряжение предохранителя, кВ;
- номинальный ток предохранителя, А;
- номинальный ток плавкой вставки, А;
- предельный ток отключения предохранителя, кА.
5.4 Проверка предохранителя по отключающей способности
Предельный ток отключения предохранителя должен быть больше периодической составляющей тока короткого замыкания произошедшего непосредственно за предохранителем. Должно выполняться условие
, (5.5)
где , смотри с.
50 кА > кА, следовательно, предохранитель ПН2-100 проходит по отключающей способности.
5.5 Согласование плавкой вставки с защищаемым проводником
Выберем защищаемый проводник по условию
, (5.6)
где - допустимый ток защищаемого проводника ().
По таблице 1.3.5 /3/ выбираем изолированный провод в трубе с алюминиевыми жилами сечением 2,5 мм2 с допустимым током .
Условие согласования плавкой вставки с защищаемым проводником только от короткого замыкания
; (5.7)
< - номинальный ток плавкой вставки согласуется с допустимым током защищаемого проводника.
5.6 Согласование по селективности с предыдущей плавкой вставкой
Согласование по селективности с предыдущей плавкой вставкой производится для схемы на рисунке 5.2.
Рисунок 5.2 Схема согласования по селективности
На рисунке использованы следующие обозначения:
FU1 - предыдущий предохранитель;
FU2 - выбираемы предохранитель;
- номинальный ток плавкой вставки предыдущего предохранителя;
- номинальный ток плавкой вставки выбираемого предохранителя, .
При коротком замыкании в точке должен сработать только выбираемый предохранитель для локализации повреждения, для этого необходимо соблюдение условия
. (5.8)
Ток плавкой вставки выбирается из соотношения .
. (5.9)
По полученному соотношению из таблицы с. 163 /7/ определяем ток плавкой вставки предыдущего предохранителя (=100 А).
Выбираемый предохранитель согласуется во всем условиям, поэтому выбираем предохранитель ПН2-100.
Автоматизированный выбор плавкой вставки и предохранителя производится с помощью программы WSTAWKA. Результаты приведены в распечатке с.
ВЫБОР ПЛАВКОЙ ВСТАВКИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ
Исходные данные
Защищаемый потребитель : Асинхронный электродвигатель
Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт): 7.500
Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.50
Коэффициент мощности cos fн : 0.880
Коэффициент полезного действия КПДн ( o.e.) : 0.875
Пуск двигателя : легкий
Расчет
Номинальный ток двигателя Iн = 14.799 A
Пусковой ток двигателя Iп = 110.991 A
Отношение Iп / 2.5 = 44.396 A
Номинальный ток плавкой вставки Iном.в >= 44.396 A
ДАННЫЕ ВЫБРАННЫХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ :
Тип предохранителя НПН2-60 ПН2-100
Номинальное напряжение (В) 500 380
Номинальный ток предохранителя (А) 60 100
Номинальный ток плавкой вставки (А) 60 50
Предельный ток отключения (кА) 6 50(100)
ПРОВЕРКА ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ ПО ОТКЛЮЧАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ:
Наибольший ток КЗ за предохранителем
Iк должен быть меньше пpедельного тока отключения пpедоханителя
6 кА - для НПН2-60 ,
50(100) кА - для ПН2-100 .
CОГЛАСОВАНИЕ ПЛАВКОЙ ВСТАВКИ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ:
НПН2-60
Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 22.00
(Изолированный провод в трубе, алюминиевые жилы, 3.0 мм2)
Защита только от КЗ.
I ном.в < 3*I доп
Плавкая вставка согласуется с защищаемым проводником.
ПН2-100
Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 19.00
(Изолированный провод в трубе, алюминиевые жилы, 2.5 мм2)
Защита только от КЗ.
I ном.в < 3*I доп
Плавкая вставка согласуется с защищаемым проводником.
CОГЛАСОВАНИЕ ПО СЕЛЕКТИВНОСТИ С ПРЕДЫДУЩЕЙ ПЛАВКОЙ ВСТАВКОЙ :
НПН2-60
Наибольший ток КЗ за Номинальный ток плавкой вставки выбранным предохранителем предыдущего предохранителя
Iк ( кА ) : Iв1 ( А ) :
Если Iк <= 2.1 , то Iв1 >= 80
2.1 < Iк <= 4.5 Iв1 >= 100
4.5 < Iк <= 7.5 Iв1 >= 120
Iк > 7.5 Iв1 >= 120
ПН2-100
Наибольший ток КЗ за Номинальный ток плавкой вставки
выбранным предохранителем предыдущего предохранителя
Iк ( кА ) : Iв1 ( А ) :
Если Iк <= 1.8 , то Iв1 >= 60
1.8 < Iк <= 3.8 Iв1 >= 80
3.8 < Iк <= 6.3 Iв1 >= 120
Iк > 6.3 Iв1 >= 120
ВЫБОР ПЛАВКОЙ ВСТАВКИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ
Исходные данные
Защищаемый потребитель : Группа электроприемников
Номинальная активная мощность группы ЭП Pн (кВт) : 55.500
Коэффициент использования группы ЭП Ки : 0.438
Коэффициент максимума группы ЭП Км : 1.583
Расчетный коэффициент мощности группы ЭП cos fр : 0.732
Данные мощного двигателя с наибольшим пусковым током :
Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт) : 7.500
Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.50
Коэффициент мощности cos fн : 0.880
Коэффициент полезного действия ( o.e.) : 0.875
Расчет
Номинальный ток двигателя Iн = 14.799 A
Пусковой ток двигателя Iп = 110.991 A
Коэффициент спроса группы Кс = 0.693
Расчетная активная мощность группы Pp = 38.481 кВт
Расчетный ток группы Ip = 79.872 A
Пиковый ток группы Iпик = 180.602 A
Отношение Iпик / 2.5 = 72.241 A
Номинальный ток плавкой вставки Iном.в >= 79.872 A
ДАННЫЕ ВЫБРАННЫХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ :
Тип предохранителя ПН2-100 ПН2-250
Номинальное напряжение (В) 380 380
Номинальный ток предохранителя (А) 100 250
Номинальный ток плавкой вставки (А) 80 80
Предельный ток отключения (кА) 50(100) 40(100)
ПРОВЕРКА ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ ПО ОТКЛЮЧАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ :
Наибольший ток КЗ за предохранителем
Iк должен быть меньше
пpедельного тока отключения пpедоханителя
50(100) кА - для ПН2-100 ,
40(100) кА - для ПН2-250 .
CОГЛАСОВАНИЕ ПЛАВКОЙ ВСТАВКИ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ :
Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 95.00
(Кабель в воздухе, алюмин. жилы, бумажная изол., 35.0 мм2)
Защита от перегрузки и КЗ.
I ном.в < I доп
Плавкая вставка согласуется с защищаемым проводником.
CОГЛАСОВАНИЕ ПО СЕЛЕКТИВНОСТИ С ПРЕДЫДУЩЕЙ ПЛАВКОЙ ВСТАВКОЙ :
Наибольший ток КЗ за Номинальный ток плавкой вставки
выбранным предохранителем предыдущего предохранителя
Iк ( кА ) : Iв1 ( А ) :
Если Iк <= 2.8 , то Iв1 >= 100
2.8 < Iк <= 6.0 Iв1 >= 120
6.0 < Iк <= 10.0 Iв1 >= 120
Iк > 10.0 Iв1 >= 150
6 Выбор автоматических воздушных выключателей для защиты асинхронных двигателей и распределительного пункта
6.1 Общие сведения
К распределительному пункту подключены электроприемники суммарной номинальной мощностью , с. , номинальное напряжение сети . Данные электродвигателя, имеющего наибольший пусковой ток, приведены в таблице 5.1 раздела 5. Ток короткого замыкания за автоматом для защиты распределительного 13,124 кА , смотри с.
Каждый электродвигатель имеет магнитный пускатель, защищающий его от перегрузки, так автоматический воздушный выключатель защищает только от короткого замыкания. Выберем автомат, который защищает линию питающую распределительный пункт, смотри рисунок 6.1.
Рисунок 6.1 - Расчетная схема для выбора автоматов
6.2 Выбор и проверка автоматического воздушного выключателя
6.2.1 Вспомогательный расчет нагрузок
Определим:
- расчетный коэффициент мощности группы электроприемников
, (6.1)
где - взяты из раздела 4 с. ;
- коэффициент использования группы электроприемников
(6.2)
где - взяты из раздела 4 с. ;
- коэффициент максимума группы электроприемников
; (6.3)
- коэффициент спроса группы электроприемников
; (6.4)
- расчетная мощность РП
; (6.5)
- расчетный ток группы электроприемников
; (6.6)
пиковый ток группы электроприемников
, (6.7)
где - пусковой ток асинхронного двигателя,
раздел 5 с.;
- номинальный ток асинхронного двигателя, раздел 5 с. .
.
6.2.2 Выбор автоматического воздушного выключателя по условиям нормального режима
Автоматический воздушный выключатель не должен срабатывать в нормальном режиме, так если требуется выполнение условия
, (6.8)
где - номинальный ток расцепителя.
В данном случае . По этому условию выберем ближайший больший ток расцепителя = 80 А, с. 260 /7/. По определенному току расцепителя выпишем в таблицу все возможный типы автоматических воздушных выключателей, таблица 6.1.
Таблица 6.1 - Номинальные параметры автоматических воздушных выключателей
|
Тип |
, А |
, А |
, о.е. |
, кА |
|
|
ВА 51Г-31 |
100 |
80 |
3, 7, 10 |
7,0 |
|
|
ВА 51-31 |
100 |
80 |
3, 7, 10 |
7,0 |
|
|
ВА 51-33 |
160 |
80 |
10 |
12,5 |
|
|
ВА 51-35 |
250 |
80 |
12 |
15 |
|
|
ВА 52-31 |
100 |
80 |
3, 7, 10 |
25 |
|
|
ВА 52-33 |
160 |
80 |
10 |
28 |
|
|
ВА 52-35 |
250 |
80 |
12 |
30 |
В таблица 6.1 приняты следующие обозначения:
- номинальный ток автоматического воздушного выключателя, А;
- номинальный ток расцепителя, А;
- ток отсечки, А;
- ток отключения, кА.
При выборе автоматических воздушных выключателей следует учитывать, что рекомендуется выбирать автомат ВА51, а автомат ВА52 следует применять, если требуется повышенная коммутационная способность.
6.2.3 Проверка автомата в пиковом режиме
При пуске двигателя не должна сработать токовая отсечка автомата, так если должно выполняться условие
. (6.9)
По таблице 6.1 = 7, так - условие выполняется.
Также, тепловой расцепитель не должен сработать при пуске двигателя, так если должно выполняться условие
(6.10)
где - время пуска асинхронного двигателя, =1,5 с., смотри с.
- время срабатывания, определяется по времятоковой характеристике для соответствующего значения на с. 164 /7/.
Определим методом кусочно-линейной интерполяции. Для этого составим уравнение прямой (вида ), которое можно выразить формулой:
. (6.11)
По данной характеристики находим для , смотри таблицу 6.2
Таблица 6.3 - Времятоковая характеристика автомата
|
Тип автомата |
Ток отсечки , о.е. |
|||
|
2 |
2,257 |
3 |
||
|
Время срабатывания автомата , с. |
||||
|
ВА 52-31 |
90 |
- |
22 |
Обозначим через =2 (=2). Этому значению соответствует =50 (=16). Аналогично =3; =16. Тогда:
;
, т.е.
(2,257) = 72,524 с.
Проверим выполнение условия, - условие (6.10) выполняется.
6.2.4 Проверка автоматического воздушного выключателя на предельную коммутационную способность
Для выбранного автоматического воздушного выключателя должно выполняться условие
(6.12)
где = 25 кА для автомата ВА 52-31, таблица 6.1;
- ток короткого замыкания за выбранным автоматом, , 10 с. .
,
Следовательно автомат ВА 52-31 проходит по предельной коммутационной способности.
6.2.5 Согласование расцепителя с защищаемым проводником
При согласовании расцепителя с проводником должно выполняться условие
, (6.13)
где - допустимый ток для кабеля с бумажной пропитанной изоляцией с алюминиевыми жилами, проложенного в земле, сечение 35 мм2 , следовательно
- расцепитель согласуется с защищаемым проводником.
Автоматизированный выбор автоматических воздушный выключателей производиться с помощью программы AVTOMAT. Используя данную программу были получены следующие результаты, которые приведены в распечатке на с.
ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Исходные данные
Защищаемый потребитель : Группа электроприемников
Номинальная активная мощность группы ЭП Pн (кВт) : 55.500
Коэффициент использования группы ЭП Ки : 0.438
Коэффициент максимума группы ЭП Км : 1.583
Расчетный коэффициент мощности группы ЭП cos fр : 0.732
Данные мощного двигателя с наибольшим пусковым током :
Номинальная активная мощность двигателя Рн (кВт) : 7.500
Кратность пускового тока Iп/Iн : 7.50
Коэффициент мощности cos fн : 0.880
Коэффициент полезного действия ( o.e.) : 0.875
Длительность пуска t п ( с ) : 1.50
Расчет
Номинальный ток двигателя Iн = 14.799 A
Пусковой ток двигателя Iп = 110.991 A
Коэффициент спроса группы Кс = 0.693
Расчетная активная мощность группы Pp = 38.481 кВт
Расчетный ток группы Ip = 79.872 A
Пиковый ток группы Iпик = 180.602 A
- АВТОМАТЫ С КОМБИНИРОВАННЫМ РАСЦЕПИТЕЛЕМ СЕРИИ ВА51 И ВА52 -
Данные выбранных автоматов при U сети = 380 В :
Тип автомата ВА51-31 ВА52-31 *)
Номинальный ток автомата I ном (А) 100 100
Номинальный ток расцепителя I ном.р (А) 80.0 80.0
Ток отсечки I отс / I ном.р (о.е.) 7 7
Предельная коммутац. способн. I откл (кА) 7.0 25.0
При отсутствии выбранных можно использовать автоматы :
Тип автомата I ном I ном.р I отс / I ном.р I откл
А А о.е. кА
ВА51-33 160 80.0 10 12.5
ВА52-33 160 80.0 10 28.0
ВА51-35 250 80.0 12 15.0
ВА52-35 250 80.0 12 30.0
*) ВА52 следует применять вместо ВА51, если требуется
повышенная коммутационная способность.
ПРОВЕРКА АВТОМАТА НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ:
Наибольший ток к.з. за автоматом
I к должен быть меньше I откл
пpедельной коммутационной способности автомата
7.0 кА - для ВА51-31
25.0 кА - для ВА52-31
CОГЛАСОВАНИЕ РАСЦЕПИТЕЛЯ С ЗАЩИЩАЕМЫМ ПРОВОДНИКОМ :
Допустимый ток защищаемого проводника Iдоп (А) : 95.00
(Кабель в воздухе, алюмин. жилы, бумажная изол., 35.0 мм2)
I ном.р < I доп
Расцепитель автомата согласуется с защищаемым проводником.
7 Компенсация реактивной мощности в электрической сети напряжением до 1 кВ
7.1 Расчетная схема
Рисунок 7.1 - Расчетная схема
Источниками реактивной мощности являются энергосистема, высоковольтные синхронные двигатели (СД), и конденсаторные батареи (БК).
7.2 Исходные данные
Для данного расчета исходными данными являются:
- Расчетная активная нагрузка на один трансформатор ()
,
где - средняя активная нагрузка на один цеховой трансформатор,
, смотри с.
- Расчетная реактивная нагрузка на один трансформатор ()
,
где - средняя активная нагрузка на один цеховой трансформатор,
, смотри с.
- Номинальная мощность трансформатора
, с
- Номинальное высшее напряжение трансформатора
, с.
- Номинальное низшее напряжение трансформатора
, с.
- Мощность КЗ трансформатора
, с.
- Напряжение КЗ трансформатора
, с.
- Коэффициент загрузки трансформатора
, /5/.
- Плата за 1 кВт максимальной нагрузки
, данные ОАО «Чувашэнерго».
- Стоимость одного кВт•ч электроэнергии
, данные ОАО «Чувашэнерго».
- Удельная стоимость конденсаторных батарей
, данные ОАО «Чувашэнерго».
- Данные высоковольтных двигателей-компрессоров с
1) Номинальное напряжение СД .
2) Номинальная мощность СД .
3) Коэффициент загрузки по активной мощности .
- Индексы 1,2,3,4 применяются при расчетах на соответствующих этапах.
7.3 Вспомогательные расчеты
Удельная стоимость потерь мощности :
, (7.1)
где = 2400 ч. - время максимальных потерь, с.80 /6/;
=4000 ч/год - число часов использования максимума нагрузки, с.80 /7/.
.
Затраты первые БК 0,38 кВ :
, (7.2)
где = 0,203 - ежегодное отчисление для БК, с.79 /6/;
= , удельные потери активной мощности в конденсаторных батареях, /6/.
.
Затраты первые СД :
, (7.3)
где = 5,31 - коэффициент аппроксимации, с. ;
=204,0 - номинальная реактивная мощность СД, с.
.
Затраты вторые СД ():
, (7.4)
где = 4,27 - коэффициент аппроксимации, с. ;
= 1 - количество СД в группе, рисунок 7.1.
.
Переменные затраты СД на генерацию реактивной мощности:
; (7.5)
.
Располагаемая мощность СД ():
, (7.6)
где - наибольший коэффициент загрузки по реактивной мощности.
Зависит от : , . (7.7)
.
Экономическая реактивная мощность энергосистемы ():
, (7.8)
где - экономическое значение коэффициента реактивной мощности.
, (7.9)
где =0,6 - базовый коэффициент реактивной мощности /4/;
= 0,9 - коэффициент отличия стоимости электроэнергии /4/.
.
.
Допустимая через трансформатор мощность :
, (7.10)
где - максимальный коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме, , /6/.
.
7.4 Распределение реактивной мощности между источниками
Рисунок 7.2 - Блок-схема распределения реактивной мощности
1 этап. На первом этапе достигается минимум затрат на производство реактивной мощности, используя оптимизационный метод Лагранжа (согласно рисунку 7.2, а).
Примечание - индекс внизу обозначает этап расчета.
Определим множитель Лагранжа ()
. (7.11)
Для синхронного двигателя определяем реактивную мощность
. (7.12)
Определим реактивную мощность, которую необходимо скомпенсировать с помощью конденсаторных батарей
. (7.13)
Так как > 0, то переходим на третий этап.
3 этап. Находим распределение реактивной мощности с учетом энергосистемы. Расчетная реактивная мощность через трансформатор при учете высоковольтных синхронный двигателей
. (7.14)
Так как < , то реактивная мощность от системы , реактивная мощность конденсаторных батарей . Переходим на четвертый этап.
4 этап. Выполняется в случае, если трансформатор не может пропустить необходимую мощность со стороны высшего напряжения на сторону низшего напряжения, так необходимо выполнение условия
. (7.15)
Проверим выполнение условия
;
.
Следовательно, трансформатор не может пропустить необходимую мощность. В этом случае установка конденсаторных батарей необходима.
В данном случае . (7.16)
Так как < , то не измениться, а реактивная мощность от системы
. (7.17)
Таким образом, получили результаты.
Реактивная мощность источников:
- Синхронные двигатели .
- Энергосистема .
- Конденсаторные батареи 0,38 кВ .
Итого: .
Правильность ручного расчета подтверждается автоматизированным расчетом, произведенным по программе KRM пакета прикладных программ PRES1, приведенных на с. . По полученным данным составляется таблица, где приводятся изменения расчетных параметров в зависимости от изменения исходных параметров.
|
Таблица 7.1 Влияние различных условий на компенсацию реактивной мощности, |
||||
|
Условия |
||||
|
Расчетные |
39,3 |
35 |
395,5 |
|
|
1 Увеличение на 10%, так если |
39,3 |
320,4 |
110,1 |
|
|
2 Увеличение |
39,3 |
291,2 |
139,3 |
|
|
3 Уменьшение |
39,3 |
35,0 |
395,5 |
|
|
4 Трехсменный режим работы , (увеличение числа смен) |
0 |
74,3 |
395,5 |
|
|
5 Одноставочный тариф |
27,5 |
46,8 |
395,5 |
|
|
6 Удельная стоимость БК |
60,2 |
14,1 |
395,5 |
|
|
7 Номер группы энергосистемы - 10, , , |
0 |
74,3 |
395,5 |
|
|
8 Увеличение |
74,3 |
0 |
395,5 |
7.5 Пересчет в зависимости от изменения входных параметров
а) Рассмотрим случай, когда исходные данные такие же, как и в исходных данных (пункт 7.2), но номер группы энергосистемы 10, таблица 7.1, тогда , , коэффициент отличия стоимости электроэнергии . Параметры принимают индекс (7) согласно таблице 7.1.
Расчет проводим по формулам (7.1) … (7.13).
;
;
;
;
;
;
,
где .
.
1 этап.
.
.
Так как .
Определим баланс мощности в узле
.
Так как > 0, то переходим на третий этап.
3 этап.
. (7.14)
Так как < , то реактивная мощность от системы , реактивная мощность конденсаторных батарей . Переходим на четвертый этап.
4 этап.
.
Проверим выполнение условия
;
.
Следовательно, трансформатор не может пропустить необходимую мощность. В этом случае установка конденсаторных батарей необходима.
В данном случае .
Так как < , то не измениться, а реактивная мощность от системы
.
Таким образом, получили результаты.
Реактивная мощность источников:
- Синхронные двигатели .
- Энергосистема .
- Конденсаторные батареи 0,38 кВ .
Итого: .
б) Рассмотрим случай, когда исходные данные такие же, как и в исходных данных (пункт 7.2), но мощность АД . Параметры принимают индекс (8) согласно таблице 7.1.
Расчет проводим по формулам (7.1) -… (7.13).
;
;
;
;
;
;
,
где .
.
1 этап.
.
.
Определим баланс мощности в узле
.
Так как > 0, то переходим на третий этап.
3 этап.
. (7.14)
Так как < , то реактивная мощность от системы , реактивная мощность конденсаторных батарей . Переходим на четвертый этап.
4 этап.
.
Проверим выполнение условия
;
.
Следовательно, трансформатор не может пропустить необходимую мощность. В этом случае установка конденсаторных батарей необходима.
В данном случае .
Так как > , то , а реактивная мощность от системы
.
Таким образом, получили результаты.
Реактивная мощность источников:
- Синхронные двигатели .
- Энергосистема .
- Конденсаторные батареи 0,38 кВ .
Итого: .
КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Расчетная нагрузка 0.4 кВ: Pp = 434.7 кВт, Qp = 469.8 квар
Номинальная мощность трансформаторов 6/0.4 кВ Sт = 630 кВ*А
Максимальный коэффициент загрузки Т в нормальном режиме = 0.70
Высшее напpяжение п/ст, питающей сеть 6 кВ = 220 кВ и выше
Режим работы - двухсменный
Число часов использования максимума нагрузки Тм = 4000 ч/год
Число часов использования максимума потерь tм = 2400 ч/год
Тариф на электроэнергию - двухставочный
Плата за 1 кВт максимальной нагрузки = 188.00 руб/кВт*мес
Плата за 1 кВт*ч электроэнергии = 0.42 руб/кВт*ч
Удельная стоимость конденсаторов 0.38 кВ = 350.00 руб/квар
Номер группы энергосистемы = 4
Коэффициент отличия стоимости электроэнергии k = 0.9
Высоковольтные синхронные двигатели 6 кВ
Номер Колич. Рном Qном D1 D2 Кзагр.
кВт квар кВт кВт
1 1 400 204 5.31 4.27 0.97
РАСЧЕТЫ
Удельная стоимость потерь Со = 2.36 т.руб/кВт*год
Затраты первые БК 0.38 кВ З1бк = 80.50 т.руб/Мвар*год
Затраты первые СД (т.руб/Мвар*год)
61.47
Затраты вторые СД (т.руб/Мвар**2*год)
242.31
Располагаемая реактивная мощность СД (квар)
217.5
Экономический коэффициент реактивной мощности
Tg(fi)э = 0.67
Экономическая реактивная мощность энергосистемы
Qэ = 291.2 квар
Допустимая через трансформаторы мощность Qдоп = 74.3 квар
Этапы распределения Qp (квар) между источниками :
Этап СД1 C БК
1 39 0 431
3 39 291 139
4 39 35 396
РЕЗУЛЬТАТЫ
Реактивная мощность источников (квар)
Синхронные двигатели
39.3
Энергосистема Конденсаторы 0.38 кВ
35.0 395.5
Итого : 469.8
8 Выбор сечений проводников на первом, втором и четвертых уровнях
8.1 Выбор сечения проводников на первом уровне
Сечение проводов и жил кабелей выбирают по техническим и экономическим условиям в /6/.
На первом уровне линия электрической сети связывает электроприемники с РП, к которым они присоединены. В качестве проводника используются провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией, алюминиевыми жилами, три одножильных в одной трубе. К РП подсоединен асинхронный двигатель (АД). Провод выбираем по нагреву из условия
, (8.1)
где - допустимый ток проводника перед АД;
- номинальный ток АД, , c.Кроме фазных проводов используется нулевой защитный проводник, который в расчет не принимаем (п. 1.3.10 /3/), так как в нормальном режиме он не обтекается током, так если не участвует в тепловом процессе. По данным подраздела 1.3 /3/ выбираем провод сечением 2,5 мм2 с. .
.
Условие согласования предохранителя защищающего АД только от короткого замыкания
(8.2)
где - номинальный ток плавкой вставки, , с. .
Получаем, что , то есть номинальный ток плавкой вставки согласуется с допустимым током проводника перед асинхронным двигателем.
Окончательно на первом уровне выберем провод сечение 2,5 мм2 с , марки АПВ (4х2,5) мм2.
8.2 Выбор сечения проводников на втором уровне
На втором уровне линия распределительной сети до 1 кВ обеспечивает связь РП с щитами управления магистральных шинопроводов, связанных с шинами НН трансформаторной подстанции. На данном уровне выбираем проводник из условия согласования теплового расцепителя автомата с допустимым током проводника
, (8.3)
где - допустимый ток для кабеля перед РП;
- номинальный ток расцепителя, , с. .
Здесь следует использовать совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник. По таблице на с. 402 /8/ выбираем четырехжильный кабель с бумажной пропитанной изоляцией, с алюминиевыми жилами, проложенный в воздухе сечением 35 мм2 с и сечением нулевого защитного проводника 16 мм2 с допустимым током из таблицы 1.7.5 /3/. Тип кабеля выбирается на с. 141 /7/ ААШвУ или ААШпУ.
Получаем, что > ? Следовательно расцепитель согласуется с защищаемым проводником.
Выберем кабель ААШвУ (3х35 мм2 + 1х16 мм2).
8.3 Выбор сечения проводников на четвертом уровне
На четвертом уровне выбираем высоковольтный кабель, соединяющий шины РП 6 кВ и линии, подходящие к ним, по которым питаются высоковольтные двигатели. Выбираем кабель по трем условиям, изложенным в /6/:
- По экономической плотности тока
, (8.4)
где - расчетное сечение кабеля, мм2;
----- рабочий ток кабеля, определяется по формуле (8.5);
- экономическая плотность тока, для кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами , из таблицы 1.3.36 /3/, при .
, (8.5)
где - активная мощность, протекающая по кабелю;
- реактивная мощность, протекающая по кабелю;
- номинальное напряжение на низшей стороне ГПП, , с. .
Определим активную мощность, протекающую по кабелю
, (8.6)
где - средняя мощность на один трансформатор, с. ;
- коэффициент использования СД, с. 325 /6/;
- активная мощность СД, кВт с. ;
- коэффициент использования ИВГ, с. 327 /6/;
- активная мощность ИВГ, кВт.
Определим активную и реактивную мощности источника высших гармоник (ИВГ), в качестве которого используется сварочный выпрямитель мощностью , с. ;
, с. 40 /6/;
, с. 40 /6/.
; (8.7)
. (8.8)
Тогда, с учетом вышеуказанных значений получим
Определим реактивную мощность, протекающую по кабелю
, (8.9)
где - реактивная мощность системы, , с. .
.
Рабочий ток кабеля по (8.5)
.
Расчетное сечение кабеля по (8.4)
.
Из /6/ выбираем ближайшее большее стандартное сечение 70 мм2 с допустимым током 190 А.
- По нагреву током рабочего утяжеленного режима.
В утяжеленном режиме должно выполняться условие
, (8.10)
где - допустимый ток кабеля по условию нагрева;
- коэффициент перегрузки;
- рабочий утяжеленный ток.
Определим ток рабочего утяжеленного режима
(8.11)
Коэффициент перегрузки находим исходя из пункта 2.4.8 /5/: «На период ликвидации аварии допускается перегрузка по току для кабеля с бумажной пропитанной изоляцией напряжение до 10 кВ на 30% с продолжительностью не более 6 часов в сутки, в течение 5 суток, но не более 100 часов в году, если в остальные периоды суток нагрузка не превышает длительно допустимой». На основании этого используем =1,3.
Получаем , откуда .
Выбираем кабель сечением 50 мм2 для которого ближайший больший стандартный допустимый ток 155 А.
- По термической стойкости к токам короткого замыкания.
Определим минимальное сечение по термической стойкости
(8.12)
где - ток трехфазного КЗ, кА;
- приведенное время отключения, с. 43 /3/;
- тепловой коэффициент, для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией напряжением до 10 кВ из таблицы 8.3 /2/ принимаем .
, (8.13)
где - мощность короткого замыкания системы, с. .
Тогда сечение кабеля по термической стойкости
Из /6/ выбираем ближайшее большее стандартное сечение 120 мм2.
По результатам трех условий окончательно выбираем кабель сечением 120 мм2 с допустимым током , марки ААШвУ (3х120 мм2), /6/.
9 Выбор цехового трансформатора
Мощность цехового трансформатора выбираем по средней активной мощности цеха , смотри с. , так проверка показала, что при выборе мощности трансформаторов по расчетной максимальной нагрузке, мощность трансформатора оказывается завышено.
Проверим перегрузочную способность трансформатора по формуле
, (9.1)
где 1,1 - коэффициент, учитывающий нагрузку освещения;
1,4 - коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, п.2.1.21 /5/
.
Из /8/ выбираем трансформатор марки ТМ-630/6 с номинальными параметрами:
- Номинальная мощность трансформатора .
- Номинальное высшее напряжение трансформатора .
- Номинальное низшее напряжение трансформатора .
- Мощность КЗ трансформатора .
- Напряжение КЗ трансформатора .
- Мощность холостого хода трансформатора .
10 Расчет токов короткого замыкания
10.1 Основные положения
Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение короткого замыкания (КЗ) в сети или элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого воcстановления нормального режима работы системы электроснабжения необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.
10.2 Расчетная схема
В выпускной работе рассматриваются две расчётные схемы.
Согласно ПУЭ в электроустановках до 1 кВ расчётное напряжение каждой ступени принимается на 5 % выше номинального напряжения сети; кроме того если электрическая сеть питается от понижающих трансформаторов, при расчёте токов КЗ необходимо исходить из условия, что подведённое к трансформатору напряжение неизменно и равно его номинальному напряжению.
Подобные документы
Расчет электрических нагрузок силовой и осветительной сети цеха. Выбор количества и мощности силовых трансформаторов понижающей подстанции. Расчет нагрузок по допустимому нагреву по трансформаторам. Выбор питающего кабеля и выключателей на РП 10 кВ.
дипломная работа [124,9 K], добавлен 03.09.2010Расчет электрических нагрузок промышленных предприятий. Выбор сечений проводов и определение потерь напряжения в кабельных линиях КЛ-1 и КЛ-2. Определение глубины провала напряжения при пуске асинхронных двигателей. Вычисление токов коротких замыканий.
курсовая работа [837,8 K], добавлен 11.10.2021Расчет тока короткого замыкания. Защита трансформатора электродуговой печи, кабельных линий от замыканий на землю, высоковольтных асинхронных и синхронных двигателей от перегрузки, низковольтных двигателей. Устройство автоматического повторного включения.
курсовая работа [514,6 K], добавлен 25.02.2015Выбор схемы питания системы электроснабжения предприятия. Рекомендации по определению электрических нагрузок. Выбор числа, мощности и места расположения трансформаторов, сечений проводов и жил кабелей, выключателей и распределительного устройства.
реферат [191,0 K], добавлен 15.12.2013Расчёт электрических и осветительных нагрузок завода и цеха. Разработка схемы электроснабжения, выбор и проверка числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности. Выбор кабелей, автоматических выключателей. Расчет токов короткого замыкания.
дипломная работа [511,9 K], добавлен 07.09.2010Расчетная нагрузка потребителей электрической энергии. Выбор ограничителей перенапряжения, автоматических выключателей, ошиновок, высоковольтных кабелей, трансформаторов напряжения. Расчет релейной защиты двигателей и трансформаторов собственных нужд.
дипломная работа [289,7 K], добавлен 15.02.2017Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения предприятия. Расчет электрических нагрузок и выбор трансформатора. Компенсация реактивной мощности. Расчет осветительной сети. Выбор аппаратов защиты и линий электроснабжения.
курсовая работа [466,9 K], добавлен 01.05.2011Конструкция, принцип работы силовых масляных трансформаторов, синхронных турбогенераторов, синхронных явнополюсных двигателей и асинхронных двигателей. Расчет установившейся работы в узле нагрузки и при пониженном напряжении, оценка работы оборудования.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 17.11.2009Методы расчета электрических нагрузок. Расчет и выбор компенсирующего устройства, количества и мощности трансформаторов, пусковых токов. Выбор проводов, кабелей и автоматических выключателей. Эксплуатация и ремонт электрооборудования и электросетей.
курсовая работа [73,3 K], добавлен 06.05.2015Общие понятия и определение электрических машин. Основные типы и классификация электрических машин. Общая характеристика синхронного электрического двигателя и его назначение. Особенности испытаний синхронных двигателей. Ремонт синхронных двигателей.
дипломная работа [602,2 K], добавлен 03.12.2008
