Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящем курсовом проекте решается вопрос об электроснабжении завода.

Расчет максимальных расчетных нагрузок произведен по методу упорядоченных диаграмм.

1. Расчётная нагрузка

Расчётная нагрузка на шинах низшего напряжения ТП-1 равна:

активная кВт;

реактивная квар;

полная кВА

По величине полной расчётной нагрузки кВА намечаем к установке в ТП-1 два тр-ра мощностью по 1000 кВА каждый.

В нормальном режиме т-ры будут работать с коэффициентом загрузки:

.

Загрузка тр-ров в послеаварийном режиме (при выходе из строя одного из рабочих тр-ров):

Предварительный выбор числа и мощности тр-ров остальных цеховых ТП аналогичен и сведен в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

№ п/п	Наим. п/ст.	Потребители электроэнергии	Расчётная нагр.	К-во тр-ров	Мощн. тр-ров	Загр. тр. в норм. реж.	Загр. тр. в авар. реж.
			, кВт	, квар	, кВА
1	ТП-1	Цех № 1,2,3,4	851	722	1117	2	1000	0,56	1,12
2	ТП-2	Цех № 7,8,12	1832	1380	2293	2	1600	0,7	1,4
3	ТП-3	Цех № 5,6,9,14,15	1414	1255	1890	2	1600	0,59	1,18
4	ТП-4	Цех№10,11,22,21,13,18	934	883	1286	2	1000	0,64	1,3
5	ТП-5	Цех № 17	1381	1020	1717	2	1600	0,54	1,08
6	ТП-6	Цех № 16,20	2192	1709	2778	2	2500	0,56	1,11
7	ТП-7	Цех № 19,23,26	2344	984	2543	2	1600	0,7	1,58
8	ТП-8	Цех № 24,25	1347	392	1585	2	1000	0,77	1,54

1.1 Выбор мощности цеховых ТП

Расчётная нагрузка на шинах низкого напряжения тр-ров ТП-1 составляет:

кВт; квар.

Необходимая мощность компенсирующих устройств со стороны низшего напряжения тр-ров ТП-1:

квар,

где - соотв.нормативному значению cos;

tg=0,33 - соотв.нормативному значению cos_н , равному 0,95.

Выбираем компенсирующее устройство типа ККУ-0,38-Ш, мощностью 150 квар. Следовательно,

квар.

Тогда некомпенсированная реактивная мощность на стороне низшего напряжения тр-ров ТП-1 составит:

квар.

Потери активной мощности в компенсирующих устройствах:

к Вт,

где - удельные потери активной мощности в статических конденсат., кВт/квар.

Таким образом, величину ввиду её малости в расчётах для упрощения можно не учитывать.

Полная расчётная мощности с учётом компенсации определяется:

кВА

Выбираем к установке в ТП-1 два тр-ра мощностью по 630 кВА каждый:

;

Расчёт для остальных ТП проводим аналогично и сводим в табл. 1.3.

Таблица 1.3

	Наим. п/ст.	Потребители электроэнергии	Расчётная нагр.	К-во тр-ров	Мощн. тр-ров	Загр. тр. в норм. реж.	Загр. тр. в авар. реж.	Некомп. мощ-ть, квар
			Р, кВт	Q, квар	S, кВА
1	ТП-1	Цех № 1,2,3,4	851	272	893	2	630	0,71	1,4	272
2	ТП-2	Цех № 7,8,12	1832	630	1937	2	1600	0,6	1,2	630
3	ТП-3	Цех № 5,6,9,14,15	1414	455	1485	2	1600	0,46	0,92	455
4	ТП-4	Цех№10,11,22,21,13,18	934	283	976	2	1000	0,49	0,98	283
5	ТП-5	Цех № 17	1381	420	1443	2	1000	0,72	1,44	420
6	ТП-6	Цех № 16,20	2192	749	2316	2	1600	0,72	1,44	749
7	ТП-7	Цех № 19,23,26	2344	824	2481		2500	0.5	1,0	824
8	ТП-8	Цех № 24,25	1478	392	1529	2	1600	0,48	0,96	-

Анализируя величины и размещение электрических нагрузок цехов по территории завода и учитывая категории потребителей по степени бесперебойности питания, выбираем для системы внутреннего электроснабжения радиально-магистральную схему с резервированием. Распределительные устройства цехов, имеющие потребителей выше 1000 В, питаются по радиальной схеме с резервированием от шин ГПП. Распределительная сеть выше 1000 В по территории завода выполняется кабельными линиями, проложенными в траншеях. Намечаем варианты для выбора рационального напряжения распределительных сетей схемы внутреннего электроснабжения.

Вариант 1.

Электроэнергия распределяется внутри завода на напряжении 6 кВ.

Вариант 2.

Электроэнергия распределяется внутри завода на напряжении 10 кВ.

Вариант 3.

Электроэнергия распределяется внутри завода на напряжении 20 кВ.

Вариант 4.

Электроэнергия распределяется внутри завода на напряжении 6 и 10 кВ совместно.

Вариант 5.

Электроэнергия распределяется внутри завода на напряжении 6 и 20 кВ совместно.

1.3 Определение расчётных нагрузок линий сети 620 кВ

Расчётные нагрузки распределительной сети 620 кВ определяются по величинам расчётных нагрузок на шинах низшего напряжения ТП или на шинах РУ с учётом потерь мощности в трансформаторах и компенсации реактивной мощности на шинах РУ.

Потери активной и реактивной мощности в понизительных трансформаторах с высшим напряжением 620 кВ определяются в зависимости от действительной (расчётной) нагрузки (S_p):

для I тр-ра

Расчётная полная нагрузка на шинах 0,4 кВ ТП-1 кВА. Расчётная нагрузка на шинах 0,4 кВ одного тр-ра 630 кВА. ? кВА.

Потери активной и реактивной мощности : в одном трансформаторе 630 кВА:

кВт;

квар.

В двух тр-рах 630 кВА (при раздельной работе)

кВт;

квар.

Ввиду отсутствия данных, потери мощности в трансформаторах с высшим напряжением 20 кВ приняты как для трансформаторов с высшим напряжением 610 кВт.

По остальным трансформаторным п/ст, определением потерь в трансформаторах аналогичны и сведены в табл. 1.4.

Вар.	Наим. п/ст	Число и мощн. тр-ров	Расч.полн.нагр. Sр, кВА	Потери акт.мощ., 2РТ, кВт	Потери реакт.мощ., 2QТ, квар
1, 2, 3 (тр-ры 620/0,4 кВ)	ТП-1	2 х 630	893	11,2	106,8
	ТП-2	2 х 1600	1937	19,3	240
	ТП-3	2 х 1600	1485	14	240
	ТП-4	2 х 1000	976	10,4	142
	ТП-5	2 х 1000	1443	17	142
	ТП-6	2 х 1600	2316	25	240
	ТП-7	2 х 2500	2481	20,4	325
	ТП-8	2 х 1600	1529	14	240

Определяем расчётные нагрузки линий распределительной сети 620 кВ (по вар.).

Линия № 1 (Л-1, вариант 1, Uн=6 кВ).

Линия Л-1 питает ТП-3 от РУ-1 по двум кабелям: расчётная нагрузка Л-1 - это расчётная нагрузка со стороны высшего напряжения тр-ров ТП-3:

кВт;

квар,

где ,- рас чётные нагрузки на шинах низшего напряжения ТП-3.

Потребляемая мощность компенсирующих устройств со стороны высшего напряжения тр-ров ТП-3:

квар,

, где tg_н=0,33 - соотв. нормативному значению коэффициента мощности cos_н , равному 0,95.

Для ТП-3, не имеющей шин со стороны высшего напряжения тр-ров и территор.совмещенной с РУ-1, не имеет смысла устанавливать компенсирующие устройства на стороне выше 1000 В при Q_ку=230 квар.

Следовательно, полная расчётная нагрузка линии:

кВА

Расчётный ток в линии:

А

Линия № 2 (Л-2, вариант 1, U_н=6 кВ).

Линия Л-2 питает РУ-1 от ГПП. Расчётная нагрузка Л-2 без учёта компенсации реактивной мощности со стороны 6 кВ (на шинах РУ-1):

кВт;

квар,

где ,- расчётные нагрузки на шинах РУ-1, создаваемых приемниками 6 кВ цехов № 14 и 15.

Необходимая мощность компенсирующих устройств на шинах РУ-1:

квар,

- соотв. средневзв. естеств. cos_н=0,82, tg_н=0,33 - соотв. cos_н , равному 0,95.

Выбираем две ячейки конденсаторов мощностью по 500 квар каждая типа КУ-6-П, т.е. общая мощность компенсирующих устройств равна:

квар.

Потери активной мощности в конденсаторах ввиду их малости не учитываем.

Некомпенсированная реактивная мощность на шинах РУ-1 составит:

квар.

Тогда

кВА

Расчётный ток в линии:

А

1.4 Выбор выключателей конца питающих линий и линий, отходящих от ГПП (ГРП)

Предварительный выбор выключателей производится по U_н, I_{н дл} и S_{н откл.} , при этом отключающая способность всех выключателей (для одного из вариантов) будет одна и та же, номинальный ток - различен.

Схема замещения приведена на рис.1.

Исходные данные: Sб=Sс=600 МВА; Хс=0,8.

Суммарное сопротивление от источника питания до точки короткого замыкания (К-2) в относительных базисных единицах составляет:

,

где - сопрот.трехобмоточного трансформатора п/ст энергосистемы в относительных базисных единицах;

,

где Ом/км - индуктивное сопротивление воздушных линий ( 1 км)

Мощность, отключаемая выключателями:

МВА.

Выбираем предварительно для В2, В3, В4 и линий, отходящих от шин ГВП, выключатель ВМП-20 с номин. и расчётными данными:

б) Электроснабжение завода на напряжении U = 35/10 и 35/6 кВ.

Схема замещения приведена на рис.1.2.

,

где - сопротивление тр-ра ГПП в относительных и базисных единицах:

Мощность, отключаемая выключателями:

МВА.

Предварительно выбираем выключатели для В2, В3, В4.

МГГ-10-2000/500 с номинальными и расчётными данными:

для линий, отходящих от шин ГПП, при 6 и 10 кВ ВМП-10П с номинальными и расчётными данными:



Величины для отходящих линий по данным табл. 1.5.

в) Электроснабжение завода на напряжении U = 110/20, 110/10 и 110/6 кВ.

где

.

S_с=600 МВА

S_с=600 МВА

Мощность, отключаемая выключателями:

МВА.

Предварительно выбираем следующие выключатели: для В2, В3, В4 и линий, отходящих от шин ГПП, при U = 20 кВ ВМП-20 с номинальными и расчётными данными:

Для В2, В3, В4 при U = 6 кВ МГГ-10 2000/500 с номинальными и расчётными данными:

Для В2, В3, В4 при U = 10 кВ ВМП-10 с номинальными и расчётными данными:

Для линий, отходящих от шин ГПП, при U = 6 кВ и U = 10 кВ ВМП-10П с номинальными и расчётными данными:

МВА.

1.5 Определение сечений кабельных линий распределительной сети 620 кВ

нагрузка напряжение сеть кабель

Линия Л-4, РУ-2 ГПП, U_н = 6 кВ (вар.1).

Линия Л-4, предназначенная для питания потребителей I и частично II и III категорий 10, 11, 22, 21, 13 и 18 цехов, выполняется двумя рабочими кабелями в целях обеспечения требуемой бесперебойности питания.

1) По нагреву расчётным током.

Расчётный ток нормального режима работы (на два кабеля) равен:

А

Расчётный ток послеаварийного режима работы (на один кабель) равен:

А

Выбираем сечение кабеля по нормальному режиму работы (S_н=2х150 мм²) и проверяем его по условиям послеаварийного режима работы:

S = 2х150 мм²; I_доп = 600 А (при прокладке в траншее двух кабелей). Условия проверки кабеля по нагреву расчётным током следующие:

где - допустимый по условиям нагрева ток для кабеля с алюминиевыми жилами S = 2х150 мм² (U = 6 кВ, при прокладке в траншее четырех кабелей сечением по 150 мм²);

k - поправочный коэффициент на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле, при расстоянии в свету между ними 100 мм.

По условиям допустимого нагрева и с учетом возможной перегрузки на 30% для кабеля с бумажной изоляцией (напряжением до 10 кВ) S_н=2х150 мм²:

1,3 =1,3*480=624 А

Следовательно, имеем:

Таким образом, выбранное сечение S_н=2х150 мм² удовлетворяет условиям как норм., так и аварийного режимов работы.

2) По условию механической прочности:

S_т=10 мм²

3) По условиям коронирования кабелей принимаем минимально допустимое сечение

S_к=10 мм²

4) По допустимой потере U в норм. (U_доп=5%) и аварийном (U_доп=10%) режимах работы проверяется сечение S_н=2х150 мм².

Используем данные таблицы, по которым определяем 1%=0,56 км для сечения S_н=2х150 мм² l=0,08 км - длина линии Л-4, РУ-2 ГПП.

км;

км.

Таким образом, выбранное сечение линии Л-4 S_н=2х150 мм² соотв.всем условиям.

Выбор сечения кабеля по условиям экономической целесообразности

Для нахождения S_эц намечается несколько стандартных сечений кабеля: 2х150; 2х185; 2х240 мм² и т.д. сводим в табл. 1.6.

Таблица 1.6

№ п/п	Sт, мм2	Кз	Кз2	Рн, кВт/км	q, т/км	С, т.руб/км
1.	2х150	0,48	0,23	67	2х1,2	2х4,75
2.	2х185	0,42	0,18	69	2х2,15	2х5,48
3.	3х150	0,32	0,1	67	3х1,2	3х4,75
4.	2х240	0,37	0,14	70	2х1,9	2х6,56
5.	3х185	0,28	0,08	69	3х1,5	3х5,48
6.	3х240	0,25	0,06	70	3х1,9	3х6,56

Определяем S_эц по формуле:

S1=2х185 мм²; З1=0,53 т.руб./год; З1=-0,03; S1=80;

S2=3х150 мм²; З2=0,50 т.руб./год; З2=0,01; S2=30;

S3=2х240 мм²; З3=0,51 т.руб./год; З'1=110.

Выбор экономически целесообразного сечения распределительных линий З=f(S).

Технико-экономические показатели трансформаторов связи с энергосистемой

Капитальные затраты:

Стоимость двух трехобмоточных трансформаторов типа ТДТ-16000/110 при наружной установке:

 тыс. руб.

стоимость двух вводов с разъединителями и короткозамыкателем, устанавливаемые в ОРУ-110 кВ на железобетонных конструкциях:

тыс. руб.

Суммарные капитальные затраты:

тыс. руб.

Полная расчётная мощность трансформатора на ГПП составляет 18640 кВА. Нагрузка на один трансформатор составляет 9320 кВА.

Считаем, что обмотка высшего U загружена на 100%, среднего - 60% и низшего - 40%, тогда коэффициент загрузки обмоток равен:

Потребление мощности охлажд. установки принимаем = 12 кВт.

Приведенные потери холостого хода:

Напряжения к.з. соотв. по обмоткам высшего, среднего и низшего напр.:

Приведенные потери к.з. определяются:

Приведенные потери мощности в одном трехобмоточном трансформаторе:

Потери мощности в двух трансформаторах ГПП:



На основании результатов расчётов, составляем итоговую таблицу технико-экономических показателей. Как наиболее рациональный принимается вариант системы электроснабжения с напряжением питающих и распределительных сетей 20 кВ.

Т.к. у нас имеются потребители электроэнергии 6 кВ, то предусматриваем дополнительные трансформаторные п/ст 20/6 кВ: ТП-3; ТП-4; ТП-6.

В соответствии с расчётами намечаем к установке на ТП-3 (цех № 14, 15) два трансформатора типа ТМ-20/6, мощностью 1600 кВА каждый, расчётная мощность ТП-3 - 1994 кВА:

ТП-4 (цех № 18); Рр=1920 кВт; Qр=1440 квар; Sр=2400 кВА. Намечаем к установке 2 трансформатора по 1600 кВА каждый с коэффициентом загрузки:



ТП-6; Рр=1575 кВт; Qр=1181 квар; Sр=1968 кВА. Намечаем к установке 2 трансформатора по 1600 кВА каждый с коэффициентом загрузки:

Электроснабжение завода осуществляется от п/ст энергосистемы по двум воздушным линиям 35 кВ, выполненным проводом марки «АС» сечением 185 мм² на железобетонных промежуточных и анкерных металлических опорах с тросом.

На ГПП открыто установлены 2 трехобмоточных трансформатора типа ТД-16000/35. На стороне 35 кВ принята упрощенная схема без выключателей с минимальным количеством аппаратуры (разъединители и короткозамыкатели) РУ-6 выполнено из шкафов распредустройств закрытого типа.

На стороне 6 кВ предусмотрена одинарная системы шин, акционеров. масляным выключателем с устройством автоматического включения резерва (АВР).

Распределительные устройства РУ-1, РУ-2, РУ-3 получают питание от ГПП по радиальной схеме с резервированием.

Распределительные сети напряжением до и выше 1000 В по территории завода прокладываются в кабельных траншеях.

2. Расчёт токов короткого замыкания

Расчёт токов КЗ производится для выбора и проверки эл.аппаратов, изоляторов и токоведущих частей.

Принимаем базисные условия:

Базисная мощность Sб=Sс=600 МВА;

Базисное напряжение Uб=Uср=6,3 кВ;

Базисный ток Iб=.

Расчёт сопротивлений элементов системы электроснабжения в относительных единицах

Сопротивление системы:

Сопротивление воздушной линии ЛЭП-35 кВ

где Хо=0,4 Ом/км - реактивное сопротивление 1 км дл.

Сопротивление трансформаторов системы:

Х2=Х_тб= Х_вб +Х_сб=1,61

(из расчета системы внешнего электроснабжения)

Сопротивление трансформаторов ГПП:

Сопротивление кабельной линии ГПП-РУ-1

r0 = 0,08 Ом/км; х0 = 0,07 Ом/км.

Точка К-1.

Сопротивление от источника питания до точки КЗ К-1

Х=х1+х2+х3+х4=0,8+1,61+0,785+3,0=6,2

R21=R3=0,33

Имеем R11/3Х1, следовательно, активное сопротивление при расчёте токов КЗ не учитываем.

Так как Х13, то периодическая слагающая тока КЗ для всех моментов времени одинакова и равна:

Iк=Iб/х=55/6,2=8,9 кА

Ударный ток КЗ

Iу=Ку2*I''=1.82*8.9=22.7 кА

Где Ку - ударный коэффициент, принимаемый = 1,8.

Наибольшее действующее значение тока КЗ за первый пе6риод от начала процесса КЗ:

 кА

Мощность трехфазного КЗ для произвольного момента времени:

МВА.

Точка К-2.

Сопротивление от источника питания до точки КЗ К-2

Х2=х1+х2+х3+х4+х5=0,8+1,61+0,785+3,0+0,267=6,5

R2=R3+R5=0,33+0,3=0,63

Имеем R21/3Х2, следовательно, активное сопротивление при расчёте токов КЗ не учитываем.

Так как Х23, то

Iк=Iб/х2=55/6,5=8,45 кА

Ударный ток КЗ

Iу=Ку2*I''=1.82*8.45=21.6 кА

Где Ку - ударный коэффициент, принимаемый = 1,8.

Наибольшее действующее значение тока КЗ за первый пе6риод от начала процесса КЗ:

кА

Мощность трехфазного КЗ для произвольного момента времени:

МВА.

2.1 Выбор выключателей

Проверяем предварительно выключатели типа МГГ-10-2000/500. Расчётная точка КЗ - точка К-1.

Расчётный ток термической устойчивости определяется по формуле:

где tнт - время, к которому отнесен номинальный ток термической устойчивости выключателей, принимаем = 10 с;

tп - приведенное время КЗ, с.

Учитывая время срабатывания защиты, принимаем действительное время отключ. КЗ (t) равным 1,5 с. Следовательно,

кА

Выбираем к выключателю провод типа ПЭ-2.

2.2 Выбор разъединителей

Выбор разъединителей в цепи предохранителей линии РУ-1-ТП-3 выполняется аналогично выбору выключателей и сводится в табл.1.9.

Таблица 1.9

Проверяемая величина	Расчетные параметры	Тип предохр. разъед.	Номин. парам. пред.,разъед.	Формулы д проверки и расчета
Предохранители
Номин.напр., кВ	Uн уст=6 кВ	ПК-6/150	Uн=6 кВ	Uн Uн уст
Номин.длит.ток, А	Imax p=145 А		Iн дл =150 А	Iн дл Imax p
Ном.ток откл., кА	I”=8,5 кА		Iн отк =20 кА	Iн отк I”
Разъединители
Номин.напр., кВ	Uн уст=6 кВ	РВ-6/400	Uн=6 кВ	Uн Uн уст
Номин.длит.ток, А	Imax p=145 А		Iн дл =400 А	Iн дл Imax p
Ном.ток динам.уст.: а) амплит.знач., кА	iу=21,6 кА		iн дин=50 кА	iн дин iу
б) действ.знач., кА	Iу=12,8 кА		Iн дин=29 кА	Iн дин Iу
Ном.ток терм.уст., кА	Itн=2,72 кА		Itн10=10 кА	Itн10 Itн

2.3 Шины ГПП

Выбор и проверку шин ГПП выполняем по максимальному рабочему току (I_{max p}), термической устойчивости (S_{т уст}), допустимому напряжению в шине на изгиб (_доп).

1. Длительный допустимый ток определим:

,

где I'_доп - длительно допустимый ток для одной полосы при t_ш=70^оС, t_в=25^оС и расположении шин вертикально

к1 -0 поправочный коэффициент =0,95;

к2 - коэффициент длительно допустимого тока;

к3- поправочный коэффициент при t_в , отличном от 25^оС.

Выбираем окрашенные однополосные прямоугольные алюминиевые шины сечением 100х10 мм (S=1000 мм²), расположенные горизонтально с длительно допустимым током I'_доп =1820 А;

I_доп = 0,95*1*1*1820=1730 А.

Расчетное напряжение в шине на изгиб определяется по формуле:

,

где f - сила взаимодействия между шинами разных фаз, кг*с;

L - расстояние между опорными изоляторами, принимаемое = 90 см;

W - момент сопротивления сечения, см³.

f=1,75*10^-2*(t²/а)=1,75*10^-2*(21,6²/25)=0,33 кг*с;

W=0,17*bh²=0,17*1*10²=17 см²;

кг/см².

Выбор и проверку шин сводим в табл. 1.10.

Таблица 1.10

Проверяемая величина	Расчетные параметры	Марка сечения шин	Номин. данные шин	Формулы для проверки и расчета
Шины ГПП
Длительный допустимый ток, А	Imax p=1690 А		Iдоп =400 А	Iдоп Imax p
Сечение шины (проверка по термич.уст.)	Sту min=110 мм2		S=1000 мм2	S Sту min
Допуст.нагр. в шине на изгиб, кг/см2	расч=15,7 кг/см2		доп=650 кг/см2	допрасч
Условия в одн.мех.резон.	fс кр=62 Гц		fс кр1=4555 Гц fс кр=90110 Гц	fс кр1 fс кр fс кр2 fс кр

3. Релейная защита

Релейная защита и автоматика выполнены на переменном оперативном токе с применением выпрямительных блоков питания БПТ-1001 и БПН-1001. Компоновка ГПП 35/6 кВ дана в графической части.

Список использованных источников:

1. Справочник по проектированию электроснабжения под ред. Ю.Г. Барыбина, Л.Е. Фёдорова и т.д. М.; Энергоатомиздат, 1990.

2. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования, А.А. Фёдоров, Л.Е. Старкова, М., Энергоатомиздат, 1987.

3. Электроснабжение промышленных промпредприятий, А.А. Фёдоров, Н.М. Римхейн, М.: Энергия, 1981.

Размещено на Allbest.ru