Реконструкция системы электроснабжения завода литейных машин
Общая характеристика технологического процесса завода. Расчет электрических нагрузок и токов короткого замыкания. Разработка схемы электроснабжения и картограммы электрических нагрузок. Выбор расположения подстанций, аппаратов токоведущих элементов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.01.2016 |
| Размер файла | 221,7 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/
Аннотация
Реконструкция системы электроснабжения Новосибирского завода литейных машин «СИБЛИТМАШ». Проект представлен пояснительной запиской на 56 страницах, содержит 18 таблиц, 69 формул, 8 рисунков и графической частью на 5 плакатах.
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка проекта электроснабжения Новосибирского завода литейных машин «СИБЛИТМАШ».
В работе проведена общая характеристика технологического процесса завода. Приведены характеристики потребителей завода по степени бесперебойности электроснабжения. Проведен расчет электрических нагрузок по цехам. Разработана схема электроснабжения на напряжение 10кВ. Рассчитана картограмма электрических нагрузок, выбраны расположения подстанций. Проведен расчет токов короткого замыкания. Выбраны электрические аппараты и сечения токоведущих элементов напряжением 10кВ. Произведен выбор и расчет средств релейной защиты и автоматики.
Содержание
Введение
1. Описание технологического процесса
2. Характеристика потребителей электроэнергии завода
3. Расчет электрических нагрузок по цехам
4. Разработка схемы электроснабжения на напряжение выше 10 кВ
5. Картограмма электрических нагрузок. Выбор расположения подстанции
6. Расчет токов короткого замыкания
7. Выбор электрических аппаратов и сечений токоведущих элементов и напряжением выше 10 кВ
7.1 Выбор кабелей
7.2 Выбор сборных шин
7.3 Выбор выключателей и разъединителей
7.4 Выбор трансформаторов тока и напряжения
8. Релейная защита и автоматика
8.1. Выбор необходимого количества и типов устройств релейной защиты и автоматики
8.2. Выбор оперативного тока
8.3. Расчёт параметров срабатывания устройств релейной защиты и автоматики
8.4 Расчёт двухступенчатой токовой защиты
8.5 Расчёт защиты от замыканий на землю
8.6 Описание работы схемы, приведенной на листе графической части
9. Электрические измерения и учёт электроэнергии
Заключение
Список используемых источников
Введение
Рациональное электроснабжение промышленных предприятий, отдельных производственных цехов и прочих объектов является важной задачей на этапе ввода их в действие. Основную массу сетей промышленных предприятий составляют сети напряжением до 1 кВ, они обслуживают большинство технологических процессов. Доля этих сетей примерно составляет 60-80 % длины всех электрических сетей. Системы электроснабжения, обеспечивающие электрической энергией промышленные объекты, оказывают существенное влияние на работу электроприводов, осветительных, преобразовательных и электротехнологических установок и, в конечном счете, на производственный процесс в целом. Темп времени требует постоянного повышения надежности внутрицеховых электрических сетей и сетей внутризаводского электроснабжения, внедряя новые технологические решения и электрооборудование. Бесперебойное электроснабжение приемников энергией требуемого качества является важным условием для нормального функционирования промышленных предприятий.
Грамотное проектирование внутрицеховых и внутризаводских сетей промышленных предприятий не только позволит избегать непроизводственных потерь, но и даст возможность в дальнейшем без значительных затрат на перепроектирование и новое электрооборудование вводить в действие новое технологическое оборудование (или демонтировать старое), производить перепланировку производственных площадей.
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка проекта электроснабжения Новосибирского завода литейных машин «СИБЛИТМАШ».
В выпускной квалификационной работе решаются вопросы проектирования электроснабжения завода. Определение электрических нагрузок цехов и предприятия в целом производится методом коэффициента расчетных нагрузок.
Расчеты, выполненные в проекте, произведены по методике, изложенной в литературе [1] с учетом основных требований - «Правил устройства электроустановок ».
Проектируемая схема электроснабжения отвечает как условиям надежности, так и несложной эксплуатации как низковольтного, так и высоковольтного оборудования за счет расположения его в удобных для обслуживания местах, а также применения комплектного оборудования.
В выпускной квалификационной работе решается и вопрос экономии электроэнергии, который является актуальным в настоящее время, когда необходимо с одной стороны вводить новые мощности, а с другой - уделять внимание усиливающимся экологическим проблемам.
электрический ток подстанция нагрузка
1. Описание технологического процесса
Заготовительный цех. Исходные материалы для заготовительного цеха поступают с других заводов. Исходным материалом для цеха является листовой и прутковый металл, а также металл в виде брусков. Цех оборудован гильотинными ножницами для резки листа толщиной от 0,5 до 70 мм, отрезными станками для круга диаметром до 350 мм, гаммой кривошипных прессов для штамповки и заготовки из листового металла, прессом усилием 1000 т для листовых деталей размером 2000Х3000 мм. В данном цеху производится заготовка деталей для их последующей обработки в других цехах. Прокат и прутки режутся на заготовки на гильотинных ножницах, кривошипных прессах, а также на отрезных станках. Для заготовки деталей из крупных листов применяется пресс. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.
Цех механообработки. В цехе механообработки удаляются лишние припуски, контуры заготовок максимально приближаются к будущим деталям. В цеху располагается следующее оборудование:
- координатно-расточные, шлифовальные станки, имеющие высокую точность обработки и продольно-обрабатывающие станки фрезерной и строгальной групп с габаритом деталей до 6000 мм.
- участок станков с ЧПУ, включающих обрабатывающие центры и станки с программным управлением;
- метизный участок с группой токарно-револьверных полуавтоматов и шестишпиндельных автоматов для обработки пруткового материала толщиной от 8 до 40 мм.;
- термоконстантного отделения с рядом прецизионных шлифовальных станков для обработки точных тел вращения, винтовых пар и шпинделей;
- участок зубчатых колес, включающий зубообрабатывающие станки для косозубых и прямозубых зубчатых колес, в том числе конических, с диаметром до 1000 мм и модулем до 12, червячных передач с модулем до 4, реечных до 8 мм.
- участок изготовления гидроцилиндров диаметром от 50 до 160 мм и длиной хода 1440 мм.
Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.
Кузнечный цех. Оборудован молотами усилием до 1 тонны. Молоты применяются для штамповки наиболее крупных деталей. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.
Инструментальный цех. Оснащен оборудованием для нормализации заготовок в соляных ваннах. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.
Гальванический цех. В этом цеху находится оборудование для нанесения покрытий методом хромирования, цинкования и химического оксидирования, изготовления табличек методом фотопечати. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.
Сборочно-сварочный цех. Оборудован стендами для сварочных работ и полуавтоматами для сварки в среде углекислого газа. Сварочные конструкции изготавливаются любой массы, габаритов и степени сложности с использованием ручной дуговой сварки и автоматической сварки в СО2. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.
Сборочный цех. Для перемещения заготовок по территории цеха применяются кран-балки.
2. Характеристика потребителей электроэнергии завода
К первой категории относятся электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Из их состава выделяется особая группа электроприёмников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова предприятия с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.
Во вторую категорию входят электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта.
К третьей категории относятся все остальные электроприёмники, не подходящие под определения первой и второй категорий.
На проектируемом заводе автоматических линий в соответствии с выше изложенным определим категории по надежности электроснабжения каждого цеха. Данные сведем в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 Характеристика потребителей по степени надёжности электроснабжения
|
№ цеха |
Наименование цеха |
Категория надёжности |
|
|
1 |
Заготовительный цех |
1 |
|
|
2 |
Цех механообработки |
2 |
|
|
3 |
Кузнечный цех |
2 |
|
|
4 |
Термический цех |
2 |
|
|
5 |
Гальванический цех |
2 |
|
|
6 |
Сборочно-сварочный цех |
2 |
|
|
7 |
Сборочный цех |
2 |
|
|
8 |
Административный корпус |
2 |
3. Расчет электрических нагрузок по цехам
Таблица 3.1-Состав силовых электроприёмников по цехам
|
№ цеха |
Наименование цеха |
Ном. мощность групп электроприёмников, кВт |
Ки |
cos ц/ tg ц |
Pнаиб, кВт |
|
|
1 |
Заготовительный цех, 800 кВт |
1.Гильотинные ножницы 300 2.Отрезные станки 180 3.Кривошипные прессы 120 4.Пресс усилием 1 тонна 80 5.Вентиляция 55 6.Кран. оборудование 65 |
0,14 0,14 0,17 0,17 0,8 0,35 |
0,5/1,73 0,5/1,73 0,65/1,17 0,65/1,17 0,8/0,75 0,5/1,73 |
80 |
|
|
2 |
Цех механообработки, 826 кВт |
1.Вентиляция 80 2.Кран. оборудование 36 3.Металлообрабатывающие станки 570 4.Многошпиндельные автоматы 160 |
0,8 0,35 0,12 0,2 |
0,8/0,75 0,5/1,73 0,4/2,29 0,6/1,33 |
38 |
|
|
3 |
Кузнечный цех, 530 кВт |
1.Вентиляция 130 2.Кран. оборудование 150 3.Молоты 250 |
0,8 0,35 0,24 |
0,8/0,75 0,5/1,73 0,65/1,17 |
50 |
|
|
4 |
Инструментальный цех, 510 кВт |
1.Вентиляция 120 2.Кран. оборудование 150 3.Соляные ванны 240 |
0,8 0,35 0,5 |
0,8/0,75 0,5/1,73 0,8/0,75 |
55 |
|
|
5 |
Гальванический цех, 340 кВт |
1.Вентиляция 70 2.Кран. оборудование 160 3.Гальванические установки 110 |
0,8 0,35 0,4 |
0,8/0,75 0,5/1,73 0,7/1,02 |
60 |
|
|
6 |
Сборочно-сварочный цех, 1600 кВт |
1.Вентиляция 120 2.Кран. оборудование 160 3.Стенды для сварочных работ 720 4.Полуавтоматы для сварки 600 |
0,8 0,35 0,2 0,2 |
0,8/0,75 0,5/1,73 0,4/2,29 0,4/2,29 |
80 |
|
|
7 |
Сборочный цех, 410 кВт |
1.Вентиляция 60 2.Кран. оборудование 350 |
0,8 0,35 |
0,8/0,75 0,5/1,73 |
60 |
|
|
8 |
Административный корпус, 205 кВт |
1.Оргтехника 160 2.Санитарно-гигиеническая вентиляция 45 |
0,6 0,8 |
0,9/0,48 0,8/0,75 |
5,5 |
Расчёт силовых электрических нагрузок производим методом расчётных коэффициентов.
Эффективное число электроприёмников определяется по формуле
, (3.1)
где n - число электроприёмников в группе;
рном.i - номинальная активная мощность i-го электроприёмника, кВт;
рном.наиб. - номинальная активная мощность наибольшего электроприёмника группы, кВт.
Средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле
, (3.2)
где ки.i - коэффициент использования электроприёмника, определяемый по [1].
Расчётная активная нагрузка группы электроприёмников определяется по формуле
; (3.3)
где кр - коэффициент расчётной нагрузки, принимаемый в зависимости от nэф и ки по [1].
Расчётная реактивная нагрузка группы электроприёмников определяется по формуле
; (3.4)
. (3.5)
На шинах цеховых ТП
. (3.6)
Произведём расчёт для кузнечного цеха.
По формуле (8.1) определяем эффективное число электроприёмников
.
Принимаем nэ=21.
Рассчитываем средневзвешенный коэффициент использования
.
По таблице 3.6 [1] по значениям nэ и Kuср находим значение Кр=0,85. Коэффициент расчётной нагрузки мы выбираем по таблице для магистральных шинопроводов напряжением до 1 кВ и на шинах цеховых трансформаторов, т.к. в этом цехе целесообразна установка ТП.
Определяем расчётную активную нагрузку
кВт.
Определяем расчётную реактивную нагрузку
квар.
Рассчитаем осветительную нагрузку всех цехов методом удельных норм освещения на единицу производственной площади.
Расчётную активную мощность определим по формуле
, (3.7)
где Кс- коэффициент спроса;
Ру - установленная мощность светильников, кВт;
F - площадь здания, м2;
Nэ- количество этажей здания.
Установленную мощность светильников определяем по формуле
, (3.8)
где Рут - установленная, табличная мощность светильников Вт/м2;
Е - нормируемая освещённость цеха, лк;
- КПД светильника.
Определим расчётную нагрузку для кузнечного цеха.
Принимаем светильники типа РСП 05-400,с лампами ДРЛ мощностью 400 кВт.
Тип кривой света - Г.
КПД светильника =80%, высота подвеса 6-8м.
Площадь цеха =3000 м2, количество этажей =1.
Нормируемая освещённость для ремонтно-механического цеха =300 лк.
Установленная, табличная мощность светильников =6 Вт/м2.
кВт/м2,
кВт.
Определим расчётную реактивную нагрузку освещения цеха по формуле
, (3.9)
где - коэффициент реактивной мощности освещения.
квар.
Для остальных участков произведём аналогичный расчёт. Результаты сносим в таблицу 3.2.
Таблица 3.2-Результаты расчёта нагрузки освещения
|
№ цеха |
Название |
, м2. |
, лк. |
, Вт/м2. |
, Вт/м2. |
, кВт. |
, квар. |
||
|
1 |
Заготовительный цех |
2800 |
0,8 |
200 |
11,1 |
27,5 |
73,15 |
126,3 |
|
|
2 |
Цех механообработки |
2450 |
0,8 |
300 |
11,1 |
41,25 |
96 |
166,1 |
|
|
3 |
Кузнечный цех |
860 |
0,8 |
300 |
6 |
22,5 |
18,3 |
31,6 |
|
|
4 |
Инструментальный цех |
1100 |
0,8 |
200 |
8,4 |
21 |
21,9 |
37,9 |
|
|
5 |
Гальванический цех |
150 |
0,8 |
300 |
6 |
22,5 |
3,2 |
5,5 |
|
|
6 |
Сборочно-сварочный цех |
3440 |
0,8 |
200 |
11,1 |
27,5 |
89,87 |
154 |
|
|
7 |
Сборочный цех |
3870 |
0,8 |
200 |
11,1 |
27,5 |
101,1 |
174 |
|
|
8 |
Административный корпус |
375 |
0,48 |
300 |
6 |
22,5 |
8,01 |
6,4 |
Расчетную активную и реактивную нагрузку на напряжении до 1 кВ для всего цеха определяем по выражениям
, (3.10)
, (3.11)
кВт,
квар.
Результаты расчётов сводим в таблицу 3.3.
Таблица 3.3-Результаты расчёта нагрузок
|
№ цеха |
Наименование |
kи |
nэ |
Кр |
Pрц, кВт |
Qрц, квар |
|
|
1 |
Заготовительный цех, 800 кВт |
0,209 |
14 |
0,8 |
207,5 |
309 |
|
|
2 |
Цех механообработки, 826 кВт |
0,21 |
13 |
0,8 |
221,6 |
360,1 |
|
|
3 |
Кузнечный цех, 530 кВт |
0,408 |
21 |
0,85 |
202,4 |
225,1 |
|
|
4 |
Инструментальный цех, 510 кВт |
0,526 |
9 |
0,9 |
263,6 |
265,4 |
|
|
5 |
Гальванический цех, 340 кВт |
0,45 |
6 |
0,94 |
149,84 |
178,2 |
|
|
6 |
Сборочно-сварочный цех, 1600 кВт |
0,26 |
23 |
0,75 |
401,97 |
734,1 |
|
|
7 |
Сборочный цех, 410 кВт |
0,415 |
7 |
0,94 |
261,37 |
407,1 |
|
|
8 |
Административный корпус, 205 кВт |
0,644 |
3 |
1,08 |
150,57 |
85,32 |
Проанализировав полученные результаты можно объединить заготовительный цех номер 1 и гальванический цех номер 5, цех механообработки номер 2 и кузнечный цех номер 3, термический цех номер 4 и сборочный цех номер 7, а также сборочно-сварочный цех номер 6 и административный корпус номер 8. Производим повторный пересчёт по объединённым цехам по выше приведённым формулам. Рассчитанную ранее нагрузку освещения складываем между собой. Результаты объединения приведены в таблице 3.4.
Рассчитываем нагрузку по предприятию в целом.
Определяем расчётную нагрузку предприятия по формуле
, (3.12)
. (3.13)
где Ко - коэффициент одновременности максимумов нагрузки, определяем по [1] исходя из условия Ко=f(Ки ср;n), n - число присоединений 6(10) кВ на шинах РП, ГПП.
Таблица 3.4 - Результаты объединения цехов
|
№ цеха |
Наименование |
kи |
nэ |
Кр |
Pрц, кВт |
Qрц, квар |
|
|
1,5 |
Заготовительный цех, инструментальный цех, 1310 кВт |
0,284 |
20 |
0,85 |
351,65 |
482,4 |
|
|
2,3 |
Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт |
0,286 |
25 |
0,85 |
449,75 |
625,9 |
|
|
4,7 |
Термический цех, сборочный цех, 920 кВт |
0,477 |
16 |
0,85 |
496,11 |
637,5 |
|
|
6,8 |
Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт |
0,303 |
36 |
0,75 |
508,8 |
795,29 |
кВт.
квар
.
Т.к. Ки ср=0,41, n=14, то по [1] Ко=0,85.
кВт.
квар.
кВА.
4. Разработка схемы электроснабжения на напряжение выше 10 кВ
Блок цехов завода автоматических линий, для которого проектируется схема сети электроснабжения, состоит из восьми корпусов с различной расчётной мощностью. При выборе трансформаторов понизительных подстанций уже была заложена предварительная структура размещения ТП по территории цехов.
Потребители завода относятся ко второй и третьей категориям надёжности по электроснабжению, поэтому возможно применение магистрального питания подстанций (для уменьшения общей протяженности кабельных сетей). Трансформаторы двухтрансформаторных подстанций должны быть подключены к различным секциям шин РП завода.
Все кабельные линии проложены в земле. Структурная разработанная схема электроснабжения 10 кВ представлена на рисунке 4.1 и на рисунке 4.2.
Все линии внутризаводской сети выполнены кабельными с прокладкой в земле в траншеях. В местах пересечения КЛЭП с автомобильными дорогами кабели проложены в асбоцементных трубах.
Рисунок 4.1 - Вариант 1 схемы электроснабжения
Рисунок 4.2 - Вариант 2 схемы электроснабжения
С целью отыскания наиболее экономичного варианта воспользуемся методом минимума приведенных затрат. Приведенные затраты для каждого варианта определяются как
, (4.1)
где Кi- капитальные вложения, тыс. руб.;
Иi-издержки, тыс. руб./год;
Ен- нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности, равный 0,12 (руб./год)/руб.;
i- номер варианта.
Капитальные вложения в элементы системы электроснабжения определяем по укрупненным показателям стоимости с учетом изменения оптовых цен на промышленную продукцию коэффициентом Кинф=2200. Капвложения определяются как
, (4.2)
, (4.3)
, (4.4)
где Ктп- стоимость трансформаторной подстанции;
Кку- стоимость конденсаторных установок;
Кя- стоимость ячейки, установленной в РП.
Ежегодные издержки, связанные с эксплуатацией электрооборудования и сетей определяются как
, (4.5)
где Иам- амортизационные отчисления;
Иэкс- эксплуатационные расходы;
Ипот- стоимость потерь электрической энергии.
Составляющие издержек определяются по формулам
, (4.6)
, (4.7)
, (4.8)
где АМ- норма амортизационных отчислений, для оборудования 4,4%, для линий 4%;
ЭКС- норма эксплуатоционных расходов, для оборудования 3%, для линий 2%;
СР- средняя стоимость электроэнергии, определяемая по (4.9).
Средняя стоимость электроэнергии
, (4.9)
где a - основная ставка тарифа за 1кВт заявленной максимальной мощности, принимаемый равным, а=120000 руб./(кВтгод);
b - дополнительная ставка тарифа за 1кВт электроэнергии, учтённой расчётным счётчиком на стороне первичного напряжения, принимаемый равным b=83 руб./кВтч;
Tmax - число часов использования максимальной нагрузки предприятия Tmax=4500 ч.
Капитальные вложения в электрооборудование напряжением выше 1кВ определим по выражению
(4.10)
Определим капитальные вложения на сооружение линий, результаты сведем в таблицу 4.1 и 4.2.
Таблица 4.1 - Капитальные вложения на сооружение кабельных линий для первого варианта
|
Номер цеха |
Цех |
Линия |
Длинна, км. |
Rо, Ом/км |
Xо, Ом/км |
Куд, тыс.руб/км |
Стоимость КЛ, млн.руб |
|
|
1,5 |
Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт |
2хРП-ТП1 |
0,007 |
0,447 |
0,086 |
2,52 |
0,03528 |
|
|
2,3 |
Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт |
2хРП-ТП2 |
0,09 |
0,447 |
0,086 |
2,52 |
0,4536 |
|
|
4,7 |
Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт |
2хРП-ТП3 |
0,155 |
0,447 |
0,086 |
2,52 |
0,7818 |
|
|
6,8 |
Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт |
2хРП-ТП4 |
0,108 |
0,447 |
0,086 |
2,52 |
0,54432 |
|
|
Питающая линия |
1,8 |
0,261 |
0,081 |
5,71 |
20,556 |
|||
|
Всего |
22,371 |
Таблица 4.2 - Капитальные вложения на сооружение кабельных линий для второго варианта
|
Номер цеха |
Цех |
Линия |
Длинна, км. |
Rо, Ом/км |
Xо, Ом/км |
Куд, тыс.руб/км |
Стоимость КЛ, млн.руб |
|
|
1,5 |
Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт |
2хРП-ТП1 |
0,007 |
0,447 |
0,086 |
2,52 |
0,03528 |
|
|
4,7 |
Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт |
2хТП2-ТП3 |
0,054 |
0,447 |
0,086 |
2,52 |
0,27216 |
|
|
6,8 |
Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт |
2хТП1-ТП4 |
0,101 |
0,447 |
0,086 |
2,52 |
0,50904 |
|
|
2,3 |
Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт |
2хРП-ТП2 |
0,09 |
0,447 |
0,086 |
2,52 |
0,4536 |
|
|
Питающая линия |
1,8 |
0,261 |
0,081 |
5,71 |
20,556 |
|||
|
Всего |
21,826 |
Таблица 4.3 - Стоимость трансформаторов
|
Номер цеха |
Наименование участка |
№ТП |
Трансформатор |
Ктпi, тыс.руб |
Ктп, млн.руб |
|
|
1,5 |
Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт |
ТП1 |
2х630 |
4,525 |
19,91 |
|
|
2,3 |
Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт |
ТП2 |
2х630 |
4,525 |
19,91 |
|
|
4,7 |
Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт |
ТП3 |
2х630 |
4,525 |
19,91 |
|
|
6,8 |
Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт |
ТП4 |
2х630 |
4,525 |
19,91 |
|
|
Всего |
79,64 |
Укрупнённые показатели стоимости ячеек КРУ 10кВ (берём из таблицы 10.33 [12]): равна 1,48 тыс.руб., общая стоимость РП
млн.руб,
млн.руб.
Суммарные капиталовложения по вариантам
млн.руб,
млн.руб.
Время максимальных потерь в технико-экономических расчётах, определяется, как правило, по таблице 3.2 1 или графику (рисунок 3.7 1), то исходя из этого, принимаем =2500ч.
Годовые потери электроэнергии в рассматриваемом варианте, кВтч
, (4.11)
где ДWтi - потери активной энергии в i-м трансформаторе, кВтч;
ДWлk- потери активной энергии в k-й кабельной линии, кВтч.
Потери активной энергии в двухобмоточном трансформаторе определяются как, кВтч
. (4.12)
Потери активной энергии в кабельной линии
, (4.13)
где ro -удельное активное сопротивление кабельной линии Ом/км.
Результаты потерь мощности в трансформаторах и линиях заносим в таблицы 4.4-4.6.
ДWгод1=77261,7+29435,09=106696,79 кВтч,
ДWгод2=77261,7+29180,43=106442,13 кВтч,
руб./кВтгод,
млн.руб,
млн.руб,
млн.руб.,
млн.руб.,
Таблица 4.4 - Потери мощности в трансформаторах
|
Номер цеха |
Наименование участка |
№ТП |
Трансформатор |
в |
ДWт, кВтч |
|
|
1,5 |
Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт |
ТП1 |
2х630 |
0,51 |
16351,9 |
|
|
2,3 |
Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт |
ТП2 |
2х630 |
0,65 |
18859,9 |
|
|
4,7 |
Термический цех, сборочный цех, 920 кВт |
ТП3 |
2х630 |
0,69 |
19572,4 |
|
|
6,8 |
Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт |
ТП4 |
2х630 |
0,78 |
22477,5 |
|
|
Всего |
77261,7 |
Таблица 4.5- Потери мощности в кабельных линиях первого варианта
|
Номер цеха |
Цех |
Линия |
Iрл, А |
Марка кабеля |
ДWл, кВтч |
|
|
1,5 |
Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт |
2хРП-ТП1 |
17,65 |
ААШвУ-3х70 |
7,3 |
|
|
2,3 |
Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт |
2хРП-ТП2 |
22,75 |
ААШвУ-3х70 |
156,16 |
|
|
4,7 |
Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт |
2хРП-ТП3 |
23,8 |
ААШвУ-3х70 |
294,34 |
|
|
6,8 |
Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт |
2хРП-ТП4 |
27,65 |
ААШвУ-3х70 |
276,81 |
|
|
2хГПП-РП |
84,2 |
ААШвУ-3х120 |
28700,48 |
|||
|
Всего |
29435,09 |
Таблица 4.6- Потери мощности в кабельных линиях второго варианта
|
Номер цеха |
Цех |
Линия |
Iрл, А |
Марка кабеля |
ДWл, кВтч |
|
|
1,5 |
Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт |
2хРП-ТП1 |
40,4 |
ААШвУ-3х70 |
38,3 |
|
|
4,7 |
Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт |
2хТП2-ТП3 |
22,75 |
ААШвУ-3х70 |
93,69 |
|
|
6,8 |
Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт |
2хТП1-ТП4 |
23,8 |
ААШвУ-3х70 |
191,8 |
|
|
2,3 |
Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт |
2хРП-ТП2 |
22,75 |
ААШвУ-3х70 |
156,16 |
|
|
2хГПП-РП |
84,2 |
ААШвУ-3х120 |
28700,48 |
|||
|
Всего |
29180,43 |
млн.руб.,
млн.руб,
млн.руб,
млн.руб,
млн.руб,
млн.руб.
Т.к. разница между вариантами составляет более 5%, то принимаем второй вариант.
5. Картограмма электрических нагрузок. выбор расположения подстанции
Выбор места ЦРП, РП и ЦТП удобно производить с помощью картограммы нагрузок, которая представляет собой размещение на генеральном плане предприятия окружности. Площади ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе отражают расчётные нагрузки цехов.
Радиус окружности в мм для каждого цеха определяем по выражению
, (5.1)
где m - масштаб площади круга, кВт/мм2.
Каждый круг разделяется на секторы, соответствующие силовой и осветительной нагрузкам. Угол сектора осветительной нагрузки в градусах определяется по формуле
. (5.2)
Центр электрических нагрузок определяется по формулам
, (5.3)
(5.4)
где xi, yi - координаты i-го цеха.
Цеховые ТП, РП и ГПП следует располагать как можно ближе к центру нагрузок предприятия. РУ располагают на границе питаемых участков сети.
Для составления картограммы нагрузок находим центр нагрузки для каждого цеха. Принимаем декартову систему координат, находим координаты (мм) центра электрических нагрузок каждого цеха. Затем находим условный центр электрических нагрузок предприятия и выбираем место расположения РП.
Приведём пример расчёта картограммы нагрузок для заготовительного цеха.
Для этого цеха центр нагрузок Хц1=30 мм, Yц1=136мм. Принимаем масштаб площади круга m=0,125 кВт/мм2. Радиус окружности для участка МКП определяем по выражению (5.1)
мм.
Угол сектора осветительной нагрузки для цеха определяем по выражению (5.2)
=126.
Для остальных цехов расчёт производим аналогично, результаты сводим в табл.5.1.
Условный центр электрических нагрузок предприятия определяем по (5.3) и (5.4)
Центр электрических нагрузок находится в точке А( 265,2;309,1).
По данным таблицы 5.1 строим картограмму.
Таблица 5.1-Расчёт картограммы нагрузок
|
Цех |
Расчётные мощности цеха, кВт |
Координаты центра нагрузок |
r, мм |
бо, град. |
бс, град. |
||||
|
Ppс |
Pp.o |
Pp.ц |
xi |
yi |
|||||
|
Заготовительный цех |
134,35 |
73,15 |
207,5 |
139 |
410 |
23 |
127 |
233 |
|
|
Цех механообработки |
125,6 |
96 |
221,6 |
140 |
272 |
23,7 |
156 |
204 |
|
|
Кузнечный цех |
184,1 |
18,3 |
202,4 |
212 |
90 |
22,7 |
32 |
328 |
|
|
Инструментальный цех |
241,7 |
21,9 |
263,6 |
300 |
72 |
26 |
30 |
330 |
|
|
Гальванический цех |
146,64 |
3,2 |
149,84 |
160 |
513 |
19,5 |
8 |
352 |
|
|
Сборочно-сварочный цех |
312 |
89,87 |
401,97 |
383 |
442 |
32 |
80 |
280 |
|
|
Сборочный цех |
160,27 |
101,1 |
261,37 |
368 |
259 |
25,8 |
139 |
221 |
|
|
Административный корпус |
142,56 |
8,01 |
150,57 |
252 |
469 |
19,6 |
19 |
341 |
6. Расчет токов короткого замыкания
Вычисление токов КЗ производится с целью: выбора электрических аппаратов; проверки устойчивости элементов схемы при электродинамическом и термическом действии токов КЗ; расчета релейной защиты.
Для вычисления токов КЗ составляется расчетная схема, включающая все элементы, по которым протекают токи к выбранным точкам. На схеме приводятся основные параметры оборудования, которые потребуются для последующего расчета. По расчетной схеме составляется схема замещения, в которой каждый элемент заменяется своим сопротивлением. Генераторы, трансформаторы, высоковольтные линии и короткие участки распределительных сетей обычно представляются индуктивными сопротивлениями.
Расчет токов КЗ может выполняться в относительных или именованных единицах. В сетях напряжением выше 1кВ наибольшее распространение получил метод расчета в относительных величинах, при котором все расчетные данные приводятся к базисным напряжению и мощности.
Расчет токов КЗ произведем в относительных единицах. За базисную мощность принимаем SБ=1000 МВА, за базисное напряжение UБ=10,5 кВ.
Для вычисления токов КЗ составим расчётную схему (рисунок 6.1), включающую в себя все элементы, по которым протекают токи к выбранным точкам. На схеме приведём основные параметры оборудования, которое потребуется для последующего расчёта. По расчётной схеме составим схему замещения (6.2), в которой каждый элемент заменяется своим сопротивлением.
Базисный ток определяем по выражению
, (6.1)
Рисунок 6.1 - Расчетная схема
Рисунок 6.2 - Cхема замещения сети
Приведение сопротивлений к базисным условиям производится по следующим формулам.
Генераторы.
, (6.2)
где xd - сверхпереходное относительное индуктивное сопротивление генератора;
Рн - активная номинальная мощность, МВт;
cosн - номинальное значение коэффициента мощности генератора.
Двухобмоточные трансформаторы.
, (6.3)
где Uк - напряжение короткого замыкания, %;
SНТ - номинальная мощность трансформатора, МВА.
Кабельные линии.
Индуктивное сопротивление.
(6.4)
где X0 - индуктивное сопротивление одного км линии, принимаемое равным для воздушных линий 610 кВ X0=0,4 Ом/км кабельных линий X0=0,08 Ом/км;
l - длина кабельной линии, км.
ЭДС генератора находим по формуле
(6.5)
Генераторы G1, G2 марки ТГВ-300-2У3 Рн=300 МВт, Uн=20 кВ, xd=0,195, соs=0,85.
Трансформаторы Т1,Т2 марки ТДЦ-400000/110, Uk=10,5%, Рн=400 МВА, Рх=320 кВт ,Рк=900 кВт, Iх=0,45 %.
Используется необходимое количество генераторов для получения заданной мощности. На ТЭЦ два генератора, на ГРЭС - три. Каждый генератор соединяется с системой через отдельный трансформатор на рисунке показан Т1, Т2.
Т3,Т4 - ТДН-16000/10, UВН=10,5 кВ, Uk=10,5%, Sн=16МВА, ?Рх=19 кВт, ?Рк=84 кВт, Iх=7 %.
По формуле (6.5) рассчитаем ЭДС генераторов G1G7
По формулам (6.3), (6.4) рассчитаем сопротивление трансформаторов
Сопротивление генераторов вычисляем по формуле (6.2)
По формуле (6.4) рассчитаем сопротивление линии электропередач:
Для дальнейших расчетов необходимо преобразовать схему замещения, используя способ токораспределения и сложив сопротивления трансформаторов Т3 и Т4 с сопротивлениями присоединенных к ним линий.
,
,
,
.
Далее произведем преобразование треугольника сопротивлений.
,
,
.
Рисунок 6.3 - Схема замещения сети
Ток установившегося КЗ в начальный момент времени определяется как
(6.6)
Ударный ток КЗ определяется по формуле
(6.7)
где Ку - ударный коэффициент, значение которого находим по 9, в зависимости от отношения xУ/rУ.
Для точки К1 приведем схему к простейшему виду.
Рисунок 6.4 - Схема замещения сети
Приведем схему к простейшему виду
,
.
Чтобы посчитать ток КЗ в точке К2, необходимо знать сечение кабеля от ГПП до РП. Согласно [1] удельные сопротивления выбранного кабеля ГПП - РП будут
и ,
Тогда по формуле (6.4) активное и индуктивное сопротивления в относительных единицах
и .
Результирующее сопротивление до точки КЗ К2 будет
.
Активное сопротивление не учитываем, поскольку отношение Хрез/Rрез=6,455/0,635>3.
При Х/R=10 по [2] kу=1,72.
,
.
7. Выбор электрических аппаратов и сечений токоведущих элементов и напряжением выше 10 кВ
7.1 Выбор кабелей
Сечения жил кабелей выбираются по экономической плотности тока и проверяются по нагреву и термической стойкости при КЗ.
Для примера выберем кабели для варианта 1 электроснабжения.
Покажем на примере выбор кабеля для ТП1.
Сечения жил кабеля по экономической плотности тока
, (7.1)
где jэ - экономическая плотность тока, А/мм2. Принимаем для кабелей с пластмассовой изоляцией при Тмакс=4500 ч, jэ=1,7 А/мм2;
Iрл - расчётный ток кабеля в нормальном режиме работы, A.
, (7.2)
где - расчётная нагрузка линий с учётом потерь
А,
мм2.
Выбираем кабель ААБ-3х16 с допустимым током Iдоп=75 А.
Минимальное допустимое сечение кабеля по термической стойкости
Fт=, (7.3)
где Bk - тепловой импульс от тока КЗ, ;
С - расчётный коэффициент, принимаем С=100.
Результирующий тепловой импульс тока КЗ
, (7.4)
где Iп - действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начале линии;
tотк - время отключения КЗ;
Ta - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, в распределительных сетях 10 кВ можно принять Ta=0,01с.
А2•с.
Fт= мм2.
Выбираем кабель ААБ-3х70 с допустимым током Iдоп=165 А.
Из двух найденных сечений (по экономической плотности тока и термической стойкости) принимаем большее.
Далее необходимо произвести проверку по нагреву максимальным расчётным током линии Iрmax
, (7.5)
А.
Выбранное сечение кабеля должно удовлетворять условию
IдопIрmax/Кп, (7.6)
где Кп - поправочный коэффициент учитывающий фактическую температуру окружающей среды, число работающих кабелей, проложенных в одной траншее, фактическое удельное тепловое сопротивление земли, принимаем 1.
Ток послеаварийного режима рассчитывается по формуле
. (7.7)
А.
Послеаварийный режим может возникнуть в случаях, когда одна из линий отключается, а оставшаяся несёт двойную нагрузку. Сечение жил кабеля для такого режима выбирается по условию
Iпа?Iдоп•Кпер, (7.8)
где Iпа - ток нагрузки в послеаварийном режиме, А;
Кпер - коэффициент допустимой послеаварийной перегрузки, принимаем равным 1,3.
Окончательно принимаем кабель ААБ-3х70 с допустимым током Iдоп=165 А.
50,9<165·1,3.
Результаты выбора кабелей 10 кВ приведены в таблице 7.1. Все выбранные кабели марки ААБ.
Таблица 7.1. - Результаты расчета выбора сечения кабелей для варианта 1
|
Линия |
S'тп, кВА |
Iрл, А |
Iрмакс, А |
Fэ, мм2 |
Fт, мм2 |
F, мм2 |
Iдоп, А |
Iпа, А |
|
|
2хРП-ТП1 |
611 |
17,65 |
36,4 |
10,4 |
52,5 |
70 |
165 |
50,9 |
|
|
2хРП-ТП2 |
788 |
22,75 |
36,4 |
13,38 |
52,5 |
70 |
165 |
50,9 |
|
|
2хРП-ТП3 |
825 |
23,8 |
36,4 |
14 |
52,5 |
70 |
165 |
50,9 |
|
|
2хРП-ТП4 |
956 |
27,65 |
36,4 |
16,3 |
52,5 |
70 |
165 |
50,9 |
|
|
Питающая линия |
2913 |
84,2 |
145,7 |
49,5 |
98 |
120 |
240 |
168,4 |
Аналогично выбираем кабели для варианта 2. Результаты выбора заносим в таблицу 7.2. При этом учитываем, что схема электроснабжения варианта 2 является магистральной.
Таблица 7.2. - Результаты расчета выбора сечения кабелей для варианта 2
|
Линия |
S'тп, кВА |
Iрл, А |
Iрмакс, А |
Fэ, мм2 |
Fт, мм2 |
F, мм2 |
Iдоп, А |
Iпа, А |
|
|
2хРП-ТП1 |
611 |
40,4 |
72,8 |
23,7 |
52,5 |
70 |
165 |
91,3 |
|
|
2хТП2-ТП3 |
825 |
22,75 |
36,4 |
13,38 |
52,5 |
70 |
165 |
50,9 |
|
|
2хТП1-ТП4 |
956 |
23,8 |
36,4 |
14 |
52,5 |
70 |
165 |
50,9 |
|
|
2хРП-ТП2 |
788 |
22,75 |
36,4 |
13,38 |
52,5 |
70 |
165 |
50,9 |
|
|
Питающая линия |
2913 |
84,2 |
145,7 |
49,5 |
98 |
120 |
240 |
168,4 |
7.2 Выбор сборных шин
Шины распределительных устройств выбираются по нагреву максимальным расчётным током Iрм и проверяются на электродинамическую и термическую стойкость.
При выборе шин по нагреву учитываются наиболее тяжёлые послеаварийные и ремонтные режимы. Допустимый ток шины Iдоп должен быть не менее Iр.м.
(7.13)
При расположении шин плашмя (большая грань полосы находится в горизонтальной плоскости) допустимый ток, указанный в [2] таблице П7.6, должен быть уменьшен на 5% для полос шириной до 60мм и на 8% - для полос большей ширины.
Проверка на электродинамическую стойкость выполняется сравнением механического напряжения в материале шины ур с допустимыми значениями удоп
(7.14)
Механические напряжения в материале шины, возникающие под действием изгибающего момента, МПа
(7.15)
где iу - ударный ток КЗ, А;
l - расстояние между опорными изоляторами, см, которое в нашем случае принимаем равным l =1 м;
а - расстояние между осями шин смежных фаз, см, которое в нашем случае принимаем равным а=0,25 м;
W - момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см3, который при расположении шин плашмя вычисляется как
(7.16)
где b и h - соответственно меньший и больший размеры сторон поперечного сечения шины.
Проверка шин на термическую стойкость сводится к определению минимального допустимого сечения
(7.17)
где С - расчётный коэффициент, С=91 Ас0,5/мм2.
Произведём выбор шины РП напряжением 10кВ и проверим их на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ.
Выбираем по нагреву шины шириной до 60мм. В этом случае условие выбора примет вид
А,
456 А>168.
Принимаем шины размером 40x4мм, имеющие площадь сечения 160 мм2 и Iдоп=456 А.
кА2•с,
мм2.
Что меньше принятого нами сечения равного 160 мм2.
Выполним проверку на электродинамическую стойкость. Момент сопротивления шин при расположении их плашмя
см3.
Расчётные напряжения в материале шины
МПа,
Для материала шин марки АДО удоп =49 МПа. Так как условие
МПа>МПа
выполняется, выбранные шины динамически устойчивы.
7.3 Выбор выключателей и разъединителей
Выбор выключателя осуществляется по следующим условиям:
- по напряжению ;
- по току ,;
- по отключающей способности
- по динамической стойкости ;
- по термической стойкости .
Выбор разъединителей осуществляется по следующим условиям
- по напряжению ;
- по току;
- по динамической стойкости ;
- по термической стойкости .
Рассмотрим выбор выключателя и разъединителя на линии РП-ТП1.
Выбор выключателя:
- по напряжению
10 кВ=10 кВ,
- по току
40,4 А<630 А,
72,8 А<630 А,
к установке принимаем выключатель ВВ/TEL - 10 -630/16.
- по отключающей способности, определим отключающую мощность
, (7.18)
МВ·А,
, (7.19)
МВ·А,
173,8 МВ·А<277,1 МВ·А.
- по динамической стойкости
22,59 кА<41 кА,
- по термической стойкости
55,75кА2•с<202·3=1200 кА2•с,
Выбор разъединителя
по напряжению
10 кВ=10 кВ,
- по току
72,8 А<630 А,
к установке принимаем разъединитель РВЗ-10-630,
- по динамической стойкости
22,59 кА<51 кА,
- по термической стойкости
55,75 кА2•с<202·1=400 кА2•с.
Аналогично производим выбор остальных выключателей и разъединителей результаты выбора заносим в таблицу 7.3.
Таблица 7.3 - Результаты выбора выключателей и разъединителей
|
Номер цеха |
Цех |
Соединение |
Выключатель |
Разъединитель |
|
|
1,5 |
Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт |
РП-ТП1 |
ВВ/TEL-10-630-У3 |
РВЗ 10-630-У3 |
|
|
2,3 |
Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт |
РП-ТП2 |
ВВ/TEL-10-630-У3 |
РВЗ 10-630-У3 |
|
|
4,7 |
Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт |
РП-ТП3 |
ВВ/TEL-10-630-У3 |
РВЗ 10-630-У3 |
|
|
6,8 |
Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт |
РП-ТП4 |
ВВ/TEL-10-630-У3 |
РВЗ 10-630-У3 |
|
|
Питающая линия |
ВВ/TEL-10-630-У3 |
РВЗ 10-630-У3 |
7.4 Выбор трансформаторов тока и напряжения
Трансформаторы тока выбираются по тем же условия, что и ранее выбранные аппараты напряжением 10кВ. Произведём выбор трансформатора тока для питающей линии.
Номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора тока S2 должна быть не менее суммы мощности, потребляемой приборами Sпр, и мощности, теряемой в проводах и переходных контактах
(7.20)
где rпр, rк - сопротивление проводов и контактов, Ом.
Сопротивление всех переходных контактов принимают равным 0,1Ом, величину тока I2=5А. Тогда сопротивление проводов между трансформатором тока и измерительными приборами
(7.21)
При соединении в звезду трех трансформаторов тока сечение проводов, мм2
(7.22)
где с - удельное сопротивление проводов, мкОм, которое принимаем для алюминиевых проводов равным 0,0262 мкОм;
l - длина соединительных проводов, которую принимаем равной l=5м.
Выбираем ТТ ТПОЛ - 10 - 600/5 =10 В·А.
Нагрузка на фазы А и С
- амперметр Э335 с Sп.а=0,5 В·А;
- счётчик полного учета EMS - 112.40.3 Sп.с.а=5 В·А;
В·А.
Сопротивление проводов между трансформатором тока и измерительными приборами
Ом.
При соединении в неполную звезду двух трансформаторов тока сечение проводов, мм2
мм2
Принимаем к установке кабель типа АКВРТ, сечением 3 мм2.
Аналогично производим выбор остальных трансформаторов тока, результаты выбора заносим в таблицу 1374.
По динамической стойкости
, (7.23)
24,32 кА<81 кА.
По термической стойкости
55,75 кА2•с<322·3=3072 кА2•с.
Таблица 7.4 - Результаты выбора трансформаторов тока
|
Номер цеха |
Цех |
Соединение |
Трансформатор тока |
|
|
1,5 |
Заготовительный цех, гальванический цех, 1310 кВт |
РП-ТП1 |
ТПК-10-100/5 |
|
|
2,3 |
Цех механообработки, кузнечный цех, 1350 кВт |
РП-ТП2 |
ТПК-10-100/5 |
|
|
4,7 |
Инструментальный цех, сборочный цех, 920 кВт |
РП-ТП3 |
ТПК-10-100/5 |
|
|
6,8 |
Сборочно-сварочный цех, административный корпус, 1805 кВт |
РП-ТП4 |
ТПК-10-100/5 |
|
|
Питающая линия |
ТПОЛ-10-600/5 |
|||
|
РП (секционный) |
ТПОЛ-10-400/5 |
Трансформаторы напряжения выбирают по номинальным параметрам, классу точности и нагрузке. Номинальная мощность трансформатора напряжения Sн должна быть равна или больше суммарной активной и реактивной мощности, потребляемой параллельными катушками приборов и реле, S2
(7.24)
где - суммарная активная мощность, потребляемая катушками приборов, Вт,
, (7.25)
- реактивная мощность, вар,
. (7.26)
Трансформаторы напряжения на шинах РП принимаем типа НАМИ -10, соединённого Y0/Y0/Д-0, Uн=10Кв со встроенными предохранителями ПКН-10. Вторичную нагрузку трансформатора определим как суммарную из таблицы 7.4.
Таблица 7.5 - Вторичная нагрузка ТН
|
Наименование прибора |
Тип прибора |
Потребляемая мощность одной катушки |
Число катушек |
cosц |
sinц |
Общая потребляемая мощность |
||
|
Рпр, Вт |
Qпр, вар |
|||||||
|
Вольтметр |
Э335 |
2,0 В•А |
1 |
1,00 |
0 |
2,0 |
0 |
|
|
Счётчик полного учета |
EMS - 112.40.3 |
5,0 Вт |
2 |
0,25 |
0,97 |
10,0 |
38,7 |
|
|
Суммарная активная и реактивная мощности, потребляемые катушками приборов |
12,0 |
38,7 |
Выбранный трансформатор напряжения имеет номинальную мощность в классе точности Кт =0,5 Sном=120 В•А.
Условие выполняется.
120 В·А>40,52 В·А.
Для релейной защиты, на отходящих кабельных линиях, предусматриваем установку трансформаторов тока нулевой последовательности типа ТЗЛМ-У3.
8. Релейная защита и автоматика
8.1 Выбор необходимого количества и типов устройств релейной защиты и автоматики
Для защиты линий от ГПП к РП выбираем двухступенчатую токовую защиту, которую устанавливаем со стороны питания. Первая ступень - токовая отсечка без выдержки времени, вторая ступень - максимальная токовая защита (МТЗ).
На выключателе между секциями РП завода устанавливаем автоматический ввод резерва (АВР).
Для защиты трансформаторов выбираем продольную дифференциальную защиту, защиту от сверхтоков внешних междуфазных КЗ и защиту от перегрузки, последние две защиты устанавливаем со стороны питания. Также устанавливаем газовую защиту, выполненную с помощью специальных газовых реле.
Защита элементов в сети на 0,4 кВ. Основной защитой в таких сетях является токовая. Для ее выполнения используют плавкие предохранители и автоматические выключатели.
8.2 Выбор оперативного тока
Совокупность источников питания, кабельных линий, шин питания переключающих устройств и других элементов оперативных цепей составляет систему оперативного тока данной электроустановки. В данной схеме в качестве оперативного тока применяем переменный ток.
8.3 Расчёт параметров срабатывания устройств релейной защиты и автоматики
Так как объём дипломного проекта не предусматривает выбор параметров срабатывания всех элементов системы электроснабжения в качестве примера приведём выбор параметров срабатывания устройств релейной защиты для линии 10 кВ, питающей РП от ГПП. Согласно п. 15.1 на линии от ГПП к РП устанавливаются следующие виды защит: максимальная токовая защита (МТЗ); токовая отсечка (ТО) без выдержки времени; защита от однофазных замыканий на землю.
Расчётная схема линии приведена на рисунке 8.1.
Рисунок - 8.1. Расчётная схема кабельной линии 10 кВ.
8.4 Расчёт двухступенчатой токовой защиты
Рассчитаем токовою отсечку.
Токи трёхфазного К.З.: т. К1=12,59 кА, т. К2=9,28 кА.
Ток срабатывания токовой отсечки без выдержки времени отстраивается от максимального значения тока трёхфазного КЗ в конце линии Л11 и Л12
, (8.1)
где Котс- коэффициент отстройки, для реле РТ-40 Котс=1,2.
. (8.2)
где Ксх- коэффициент схемы;
Nтт- коэффициент трансформации трансформаторов тока.
А.
Зона, защищённая отсечкой определяется по кривым спадания токов КЗ Iк(3)=f(L) в максимальном и минимальном режимах. Для построения плавной кривой изменения тока КЗ вдоль линии Iк(3)=f(L) нужно иметь токи КЗ на расстоянии 0; 0,25; 0,75; 1. Отсечка считается эффективной, если она защищает не менее 18 - 20% длины линии.
Рисунок 8.2 - Изменение тока КЗ по длине линии Л1.
Из рисунка 8.2 видно, что токовая отсечка эффективна, защищается 44 процента линии.
Ток срабатывания МТЗ выбирается по условию отстройки от максимального тока нагрузки присоединения Iраб. макс.
(8.3)
где Кз - коэффициент самозапуска двигателей нагрузки;
Кв - коэффициент возврата, равный 0,85;
Котс - коэффициент отстройки, для реле косвенного действия равный 1,2.
Так как коэффициент самозапуска не известен принимаем
,
Принимаем уставку реле 6А. Пересчитываем ток срабатывания реле.
К установке принимаем реле РТ-40-20.
Определим ток двухфазного металлического К.З. в конце линии защищаемого участка. При равенстве сопротивлений прямой и обратной последовательности
, (8.4)
кА.
Работоспособность МТЗ проверяем при минимально возможных токах К.З. в линии. Она определяется коэффициентом чувствительности КЧ. Для схем защиты линий с включением реле на фазные токи расчёт КЧ производится по первичным токам повреждения и срабатывания защиты
(8.5)
А.
Кч =11,15 , что больше нормированного коэффициента равного 1,5.
8.5 Расчёт защиты от замыканий на землю
В сетях с изолированной нейтралью токи однофазных замыканий на землю не велики и носят емкостной характер. Для таких сетей защита от однофазных замыканий на землю работает на сигнал.
Ток срабатывания защиты выбираем по условию отстройки от собственных емкостных токов линии при однофазном замыкании на землю на других присоединениях сети
IСЗ= КОТСКБР3UФсЛL, (8.6)
где КОТС - коэффициент отстройки, КОТС = 1,2;
КБР - коэффициент броска, учитывающий бросок емкостного тока в начальный момент повреждения, КБР= 25;
сЛ - емкостная проводимость кабеля, Смкм [13];
L - длина кабеля, км;
UФ - фазное напряжение, В.
IСЗ=1,2231000056,310-40,5=201,3 А.
Для выполнения защиты от замыканий на землю используем трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛ с применением указательного реле РУ 21/1.
8.6 Описание работы схемы, приведенной на листе графической части
На листе графической части приведена: схема управления выключателем, схема МТЗ, схема защиты от замыканий на землю. Схема защиты выполнена на переменном оперативном токе.
Схема МТЗ работает следующим образом: при срабатывании любого токового реле КА3, КА4 подаётся напряжение на обмотку реле времени КТ1 , контакт которого замыкается с выдержкой времени и подает питание на обмотку промежуточного реле КL1, которое своим контактом КL1.1 становиться на самоудержание, а контактом KL1.2 подаёт напряжение на силовой блок и блок управления выключателем и выключатель отключается. При отключении выключателя замыкается блок-контакт Q2 и загорается сигнальная лампа НL2 сигнализирующая об отключенном состоянии выключателя .
При замыкании какой либо фазы кабеля на землю срабатывает реле КА5 Замыкание контакта реле КА5 приводит к срабатыванию указательного реле КН3 и промежуточного реле КL1, происходит отключение выключателя. Контроль положения выключателя осуществляется с помощью блок-контактов Q1, Q2.
Схема токовой отсечки работает следующим образом: при срабатывании любого токового реле КА1,КА2 подается питание на обмотку промежуточного реле КL1, которое своим контактом КL1.1 становиться на самоудержание, а контактом KL1.2 подаёт напряжение на силовой блок и блок управления выключателем и выключатель отключается. При отключении выключателя замыкается блок-контакт Q2 и загорается сигнальная лампа НL2 сигнализирующая об отключенном состоянии выключателя.
9. Электрические измерения и учёт электроэнергии
В системе электроснабжения промышленного предприятия следует измерять текущие значения величин тока, напряжения и мощности, характеризующие режимы работы как самой системы, так и её элементов, а также осуществлять учёт потребляемой и вырабатываемой электроэнергии.
Амперметры устанавливаются в цехах, в которых необходим контроль тока (вводы РП, трансформаторы, отходящие линии, перемычки между секциями сборных шин, конденсаторные установки, некоторые электроприёмники.
Напряжение измеряется на каждой секции сборных шин РП и ТП. На понижающих подстанциях допускается измерять напряжение только на стороне низшего напряжения, если установка трансформатора напряжения на первичной стороне не требуется для других целей. В трёхфазных установках обычно производится измерение одного междуфазного напряжения. В сетях с изолированной нейтралью (напряжением 6-35 кВ) вольтметры используются для контроля изоляции. Для этой цели применяются три вольтметра (или один вольтметр с переключателем), включаемые на фазные напряжения через измерительный трансформатор типа 3НОЛП, принадлежащий к секции РП.
Учёт электроэнергии на промышленных предприятиях подразделяется на расчётный (коммерческий) и технический (контрольный).
Расчётный учёт электроэнергии предназначен для осуществлений денежных расчётов за выработанную, а также отпущенную потребителям электроэнергию. Основные положения по организации и осуществлению расчётного учёта на предприятиях заключается в следующем:
- расчётные счётчики активной и реактивной энергии рекомендуется устанавливать на границе раздела электроснабжающей организации и предприятия;
- если со стороны предприятия с согласия энергосистемы производится выдача реактивной энергии в сеть энергосистемы, необходимо установить два счётчика реактивной энергии со стопорами, в других случаях должен устанавливаться один счётчик реактивной энергии со стопором;
- счётчик активной энергии должен иметь класс точности не ниже 0,2, класс точности счётчика реактивной должен выбираться на одну ступень ниже класса точности счётчика активной энергии;
- для предприятия, расплачивающегося с электроснабжающей организацией по двуставочному тарифу следует предусматривать установку счётчика с указанием максимума нагрузки при наличии одного пункта учёта, при двух и более пунктах - применение автоматизированных систем учёта электроэнергии.
На данном предприятии для автоматического учёта устанавливается СИКОН (контроллер сетевой индустриальной). Его схема и схемы подключений приведены на листе графической части.
В таблице 9.1 приведены используемые щитовые электроизмерительные приборы учёт параметров потребляемой электрической энергии.
Таблица 9.1 - Щитовые электроизмерительные приборы
|
Прибор |
Тип |
Класс точности |
Потребляемая мощность катушки, ВА (Вт) |
||
|
напряжения |
Тока |
||||
|
Амперметр |
Э335 |
1,0 |
- |
0,5 |
|
|
Вольтметр |
Э335 |
1,5 |
2,0 |
- |
|
|
Вольтметр |
Д335 |
1,5 |
1,5 |
0,5 |
|
|
Варметр |
Д335 |
1,5 |
1,5 |
0,5 |
|
|
Счётчик полного учёта |
ЕМS-112-110.3 |
1,0 |
10 |
38,7 |
Заключение
В данной выпускной квалификационной работы был разработан проект электроснабжения Новосибирского завода литейных машин «СИБЛИТМАШ».
В работе проведена общая характеристика технологического процесса завода. Приведены характеристики потребителей завода по степени бесперебойности электроснабжения. Проведен расчет электрических нагрузок по цехам. Разработана схема электроснабжения на напряжение 10кВ. Рассчитана картограмма электрических нагрузок, выбраны расположения подстанций. Проведен расчет токов короткого замыкания. Выбраны электрические аппараты и сечения токоведущих элементов напряжением 10кВ. Произведен выбор и расчет средств релейной защиты и автоматики.
Подобные документы
Станкостроительный завод: электроснабжение, графики нагрузок, центр электрических нагрузок, схема электроснабжения, мощность конденсаторных установок и трансформаторов, выбор напряжений, сетей завода и токов, экономическая часть и охрана труда.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 20.07.2008Проектирование электроснабжения цехов цементного завода. Расчет электрических нагрузок: цехов по установленной мощности и коэффициенту спроса, завода в целом, мощности трансформаторов. Определение центра нагрузок и расположения питающей подстанции.
курсовая работа [142,1 K], добавлен 01.02.2008Проектирование внутрицеховых электрических сетей завода ОАО "Тагат" имени С.И. Лившица. Определение силовой и осветительной нагрузок; выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции. Расчет релейной защиты и автоматики; меры электробезопасности.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 18.02.2013Изучение схемы электроснабжения подстанции, расчет электрических нагрузок. Выбор числа и мощности трансформаторов. Составление схемы РУ высокого и низкого напряжений подстанции. Расчёт токов короткого замыкания. Подбор выключателей, кабелей и их проверка.
курсовая работа [571,1 K], добавлен 17.02.2013Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии.
дипломная работа [653,6 K], добавлен 20.07.2008Однолинейная схема главных электрических соединений подстанции. Расчет токов нормального режима и короткого замыкания. Выбор и проверка токоведущих частей и изоляторов, электрических аппаратов, контрольно-измерительной аппаратуры, трансформаторов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 08.09.2015Анализ и расчет электрических нагрузок. Компенсация реактивной мощности. Выбор типа и числа подстанций. Расчет и питающих и распределительных сетей до 1000В, свыше 1000В. Расчет токов короткого замыкания. Расчет заземляющего устройства. Вопрос ТБ.
курсовая работа [100,4 K], добавлен 01.12.2007Вопросы реконструкции электроснабжения восточной части г. Барнаула. Расчет электрических нагрузок потребителей и района в целом. Выбор количества и мощности трансформаторов потребителей и трансформаторов ГПП, высоковольтной аппаратуры и кабеля.
дипломная работа [418,1 K], добавлен 19.03.2008Расчёт электрических нагрузок осветительной сети. Выбор мощности компенсирующих устройств. Проектирование трансформаторной подстанции. Конструктивное исполнение цеховой электрической цепи. Проектирование освещения и организация мер безопасности.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 07.11.2012Краткая характеристика механосборочного цеха. Схемы внешнего электроснабжения. Анализ электрических нагрузок. Выбор схемы электроснабжения, расчет трансформаторов. Компоновка цеховой подстанции. Принцип работы установки инверторной сварки "Магма–315Р".
дипломная работа [710,8 K], добавлен 13.07.2014