Размещено на http://www.allbest.ru/

Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия

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.

Задание: по исходным данным варианта №75 произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий: трансформатор T1, Т3, выключатель нагрузки QF1, кабельную линию W2, силовые выключатели Q1, Q2, разъединитель QS1.

Описание схемы электроснабжения

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

Поэтому для вывода в ремонт выключатель отключается и выкатывается. 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 QN1 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.

Рис. 2.12

1. Выбор электродвигателя М1

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

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

Данные для выбора двигателя М1: РМ1=1600 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 (1, табл. 4.6, с. 184) выбираем асинхронный двигатель АТД-1600/10УХЛ4.

Таблица 1 - Параметры двигателя М1

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

P_эл.м1= Рн.м1/ КПДдвиг1=1600/0,953=1678,91 кВт.

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

Sэл.м1=Рэл.м1/cosцм1=1678,91/0,83=2022,78 кВА.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн.м1:

I_н.м1=Sэл.м1/(v3U2)=2022,78 /(v3·10)=116,78 А.

2. Выбор силового трансформатора Т1

Необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:

S_сум = Sм1+(Р1+Р2+Р3+P4+Рсн)/cosц =2022,78+(184+119+781+680) /0,84=4148,08 кВА.

По суммарной мощности Sсум = 4148,08 кВА и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий (таблица 3).

Таблица 2 - Условия выбора трансформатора Т1

Таблица 3 - Параметры трансформатора Т1

Выбираем из (1, табл. 3.6, с. 146) трансформатор типа ТМ-5000/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки:

S_{раб.мах}=1,5·Sн.тр,

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

Sраб.мах=1,5·5000=7500 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)=7500/(v3·110)=39,36 А

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора

Iраб.мах(нн)=7500/(v3·10)=433,01 А

3. Выбор силового трансформатора Т3

Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю в нормальном режиме:

S_уст.тр=Рнагр/cosцнагр=184/0,84=219,04 кВА.

По подключенной мощности Sуст=219,04 кВА и напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий выбора (таблица 4).

Таблица 4 - Условия выбора силового трансформатора Т3

Из (1, табл. 3.4, с. 126) выбираем трансформатор типа ТМ-250/10.

Таблица 5 - Параметры силового трансформатора Т3

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

Sраб.мах=1,5·250=375 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:

I_н.тр=250/(v3·10)=14,43 А.

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(вн)=375/(v3·10)=21,65 А.

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(нн)=375/(v3·0,38)=569,75 А.

4. Выбор выключателя нагрузки: QF1

Выбор производится по максимальному току на низкой стороне трансформатора нагрузки:

I_{раб.мах}=1,5·Sтр/(v3·U3)=1,5·250/(v3·0,38)=569,75 А.

Выбор производится, исходя из следующих положений:

U_н?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 6 - Параметры выключателя нагрузки QF1

Заданным параметрам соответствует выключатель типа ЭО-630C (1, табл. 6.12, с. 379).

5. Выбор кабеля W2

Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.

Ток рабочего нормального режима Iн= 14,43 А.

Ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора (из предыдущих расчётов): Iраб.мах=21,65 А.

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

Тип изоляции - резиновая и пластмассовая.

Из (10, табл. 1.3.36, с. 40) для кабеля с алюминиевыми жилами, резиновой и пластмассовой изоляцией и ТMAX=3200 часов находим экономическую плотность тока:

Jэк=1,7 А/мм².

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ= Iраб.мах/Jэк=21,65/1,7=12,73 мм².

Выбрано стандартное сечение кабеля S=16 мм².

Таблица 7 - Параметры кабеля W2

Iраб.мах < Iдоп,

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

Iдоп =60 А ? Iраб.мах=21,65 А

Iраб.мах ? Iдоп - условие выполняется.

Для прокладки применяем кабель марки СПУ, где С - свинцовая оболочка; П - оболочка из полиэтилена; У - усовершенствованный.

6. Выбор выключателя Q2.

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

Условие выбора: Uн?Uуст; Iн? Iраб.мах.

Таблица 8 - Параметры выключателя Q2

Заданным параметрам удовлетворяет включатель типа ВЭ-10-40/630УЗ (1, табл. 5.1, с. 231).

7. Выбор выключателя Q1

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

Условие выбора: Uн?Uуст; Iн? Iраб.мах.

Таблица 9 - Параметры выключателя Q1

Заданным параметрам удовлетворяет включатель типа ВВУ-10Б-40/2000У1 (1, табл. 5.1, с. 231).

8. Выбор разъединителя QS1

электроснабжение трансформатор напряжение нагрузка

Выбор производится, исходя из следующих положений:

U_н?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 10 - Параметры выключателя нагрузки QF1

Заданным параметрам соответствует разъединитель типа РНД-110/630 Т1.

В результате курсовой работы было выбрано следующее оборудование:

· Трансформаторы: ТД-5000/110 и ТМ-250/10,

· Выключатель нагрузки: ЭО-630C,

· Кабельную линию: СПУ,

· Силовые выключатели: ВЭ-10-40/630УЗ и ВВУ-10Б-40/2000У1,

· Разъединитель: РНД-110/630 Т1.

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 проектированию 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. 536 с.

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 масляные 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