Размещено на http://www.allbest.ru/

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Амурский государственный университет»

Энергетический факультет

Кафедра энергетики

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему: Проектирование системы электроснабжения «Локомотивного депо» и прилегающего к нему района города Белогорска

Благовещенск

РЕФЕРАТ

Проект 221 с., 23 рисунка, 46 таблиц, 31 источник, 6 приложений.

Потребитель, нагрузка, напряжение, кабельная линия, силовой пункт, выключатели, предохранитель, безопасность, экономичность.

В дипломном проекте выполнен расчет электрических нагрузок, составлена схема низковольтного электроснабжения локомотивного депо и выбран источник питания, произведен расчет токов короткого замыкания и выбрано оборудование для распределительного пункта и локомотивного депо, выполнен расчет релейной защиты и автоматики, произведено технико-экономическое сравнение рассматриваемых вариантов.

В специальной части проекта составлена схема электроснабжения прилегающего района города Белогорска, произведенпа замена трансформаторных подстанций на комплектные трансформаторные подстанции, рассчитаны режимы электрической сети.

В экономической части выполнен расчет сметы капитальных вложений в проект и способы энергосбережения на предприятии.

В разделе «Безопасность и экологичность» рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проекта, проведены расчеты освещения распределительного пункта.

Графическая часть проекта состоит из восьми листов формата А1.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ. Проектирование системы электроснабжения Локомотивного депо станции Белогорск

1.1 Краткое описание технологического процесса

1.2 Характеристика электроприемников и потребителей электрической энергии «Локомотивного депо»

1.3 Расчет электрических нагрузок

1.4 Выбор числа и мощности трансформаторов КТП с учетом компенсации реактивной мощности

1.5 Выбор места расположения трансформаторных подстанций

1.6 Выбор пункта приема электрической энергии для «Локомотивного депо»

1.7 Разработка схемы внешнего электроснабжения локомотивного депо

1.8 Разработка однолинейной схемы РП и ее конструктивное исполнение

1.9 Расчет токов короткого замыкания сети 10 кВ

1.10 Проверка выбранных сечений кабельных линий на термическую стойкость

1.11 Выбор высоковольтного оборудования РП

1.12 Проектирование системы низковольтного электроснабжения «Локомотивного депо»

1.12.1 Расчет электрических нагрузок по второму этапу

1.12.2 Расчет токов однофазного КЗ

1.12.3 Технико-экономическое сравнение вариантов схемы электроснабжения «Локомотивного депо»

1.12.4 Выбор низковольтной коммутационной аппаратуры

1.12.5 Построение карты селективности

1.13 Релейная защита и автоматика

1.13.1 Защита ввода

1.13.2 Защита отходящих присоединений

1.13.3 Двухступенчатая максимальная токовая защита секционного выключателя

1.13.4 Автоматика

1.14 Заземление РП

1.15 Телемеханика, сигнализация и учет электрической энергии

1.15.1 Телемеханика

1.15.2 Сигнализация

1.15.3 Учет электроэнергии на РП

1.16 Расчет емкостного тока замыкания на землю

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. Проектирование системы электроснабжения района города прилегающего к Локомотивному депо

2.1 Характеристика района проектирования системы электроснабжения

2.2 Расчёт электрических нагрузок коммунально-бытовых потребителей

2.3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов городских трансформаторных подстанций

2.4 Разработка варианта конфигурации схемы распределительной сети 10 кВ

2.5 Выбор сечений линий распределительной сети 10 кВ

2.6 Расчет режимов распределительной сети и регулирование напряжения

2.7 Конструктивное исполнение распределительной сети

3. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Основная цель расчета

3.2 Определение капитальных вложений и себестоимости электроэнергии

3.3 Энергосбережение на промышленном предприятии и железной дороге

4. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

4.1 Безопасность

4.2 Расчет общего равномерного освещения методом коэффициента использования

4.3 Экологичность

4.4 Чрезвычайные ситуации

4.4.1 Пожарная безопасность

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Локомотивное депо - старейшее предприятие города Белогорска. Оно было образовано в 1913 году. На сегодняшний день депо стало базовым, вошло в разряд сетевого значения. На протяжении долгих лет предприятие набирало свою мощность, увеличивало объемы ремонта, строило новые корпуса, устанавливало новое оборудование. Укрупнение мощностей и рост производительности технологических агрегатов, а также автоматизация многих производительных процессов потребовало совершенствования и повышения надежности низковольтных электрических сетей. На протяжении многих лет развитие электрической сети оставалось на прежнем уровне , при появлении новых потребителей предприятия, использовались старые электрические сети , которые не удовлетворяли условиям надежного и качественного электроснабжения. Для выполнения этих условий необходимо произвести расчет электрических нагрузок предприятия, выбрать конфигурацию электрической сети 10 и 0,4 кВ, определить количество и мощность силовых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности, выбрать источник питания, а также условие прокладки кабельных линий: проверить их по допустимой потере напряжения и стойкости к токам короткого замыкания, выбрать устройства защиты, т.е. низковольтное и высоковольтное оборудование.

Целью данного расчета является - составление новой электрической сети удовлетворяющей всем требованиям ПУЭ, которая бы позволила повысить надежность электроснабжения с меньшими потерями электроэнергии в кабельных линиях и силовых трансформаторах, в связи с этим необходимо применять схемы которые решают поставленные задачи с наименьшими затратами.

Для улучшения бытовых условий работников железнодорожного транспорта, постепенно начал застраиваться район города. Совершенствование всей системы электроснабжения в городе имеет важное значение, как для снижения затрат труда ведения домашнего хозяйства, так и для улучшения санитарно-гигиенического состояния жилищ и оздоровление воздушной среды населенного пункта.

Целью расчета прилегающего района города является - предоставление современных вариантов схем электроснабжения жилых и комунально-бытовых зданий, повышение уровня надежности электроснабжения с одновременным снижением потерь электроэнергии в кабельных линиях и трансформаторах. При рассмотрении установленного количества и мощности трансформаторов на трансформаторных подстанциях встала необходимость ввода двух комплектных трансформаторных подстанций на каждой ТП, для повышения уровня надежности электроснабжения потребителей второй категории. Сети питающие жилые и другие здания выполнены в виде петлевых схем, что повышает надежность электроснабжения городских потребителей.

В качестве источника питания для городских потребителей используется тот же распределительный пункт, что и для локомотивного депо.

Анализируя выше сказанное, улучшение системы электроснабжения локомотивного депо и прилегающего к нему района города Белогорка позволит повысить уровень надежности и качества электроснабжения с одновременным решением вопросов по снижению потерь мощности и электроэнергии, что и обуславливает актуальность выполненного дипломного проекта.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

· ВН - высокое напряжение

· НН - низкое напряжение

· ЦЭН - центр электрической нагрузки

· КЗ - короткое замыкание

· КЛ - кабельная линия

· КТП - комплектная трансформаторная подстанция

· КТПГ - городская комплектная трансформаторная подстанция

· СП - силовой пункт

· РП - распределительный пункт

· С Э С - системы электроснабжения

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ. Проектирование системы электроснабжения Локомотивного депо станции Белогорск

1.1 Краткое описание технологического процесса

Локомотивное депо станции Белогорск специализируется по ремонту тягового подвижного состава. К «Локомотивному депо» относятся следующие цеха:

1 - цех профилактики 13 - цех технического обслуживания

2 - цех дизель - агрегатный 14 - цех технического ремонта

3 - заготовительный цех 15 - электромашинный цех

4 - топливный цех 16 - цех подъема оборудования

5 - инструментальный цех 17 - аккумуляторное отделение

6 - электроцех 18 - компрессорное отделение

7 - медницкая 19 - электроаппаратный цех

8 - кузнечный цех 20 - строительная группа

9 - компрессорное отделение 21 - экспериментальный цех

10 - цех главного механика 22 - пилорама

11 - механический цех 23 - котельное отделение

12 - крановый цех

К основным ремонтным цехам предприятия относятся: цех профилактики, цех дизель-агрегатный, топливный цех, электроцех, механический цех, цех технического обслуживания, цех технического ремонта, цех подъема оборудования, электроаппаратный цех, экспериментальный цех.

Ремонтные работы, производимые при разборке, сборке и установке оборудования на подвижной состав, предусматривает взаимодействие всех выше перечисленных цехов и объединяет их в единую технологическую цепь, разрыв которой приведет к простою оборудования и сбою графика ремонта. Далее приведен пример ремонта тягового электродвигателя НБ - 412К.

Ремонт тягового электродвигателя заключается в замене подшипников качения, замер сопротивления изоляции, сушка изоляции при необходимости, покраска обмотки статора электродвигателя, замена изоляторов, а также замена токосъемных щеток и сборка электродвигателя.

Первоначальным видом ремонта является прослушивание тягового двигателя при работе на холостом ходу используя специальные электронные устройства. Для этого в цехе технического ремонта производится подготовка двигателя к прослушиванию, выставляются подъемные механизмы, для того чтобы колесная пара электродвигателя вышла из зацепления с рельсами и стала свободно вращаться. Подключается электродвигатель, устанавливается необходимое количество оборотов, подключаются приборы, после чего снимается показание и решается вопрос в техническом отделе о необходимости ремонта. Если принято решение снять двигатель в ремонт, то электровоз переставляется в цех подъема оборудования, где производится разбор тележки с тяговыми электродвигателями с помощью грузоподъемных механизмов. После освобождения от всех болтовых соединений двигатель извлекают и отправляют в электромашинный цех, где производится капитальный ремонт двигателя. Используя грузоподъемные механизмы, снимаются крышки двигателя, извлекается якорь, проверяется с помощью мегомметра сопротивление изоляции и при необходимости проводится сушка обмотки статора, а затем его покраска и повторная сушка. После проведения необходимого ремонта двигателя, двигатель собирается. Проверка работоспособности двигателя производится на специальном стенде обкатки тяговых электродвигателей под нагрузкой. Если испытания прошло успешно, то двигатель при необходимости доставляется в цех подъема оборудования и устанавливается на электровоз или отправляется в запас.

Таким образом, при ремонте или обслуживании одного тягового электродвигателя или комплекта тяговых электродвигателей, установленных на электровоз, в технологическом процессе участвует несколько цехов, так как каждый цех предприятия специализируется на одном виде ремонта. Каждое оборудование стоит на определенном месте, в связи, с чем проводится быстрый и качественный ремонт или обслуживание подвижного состава.

1.2 Характеристика электроприемников и потребителей электрической энергии «Локомотивного депо»

Потребителями электроэнергии предприятия являются трехфазные асинхронные двигатели. По виду преобразования электроэнергии приемники подразделяются на электроприводы, электротехнологические установки и электроосветительные установки. Электроприводы различных механизмов занимают наибольшее место среди электроприемников предприятия. Режим работы определяется характером выполняемой работы.

По режиму работы электроприемники делятся на три группы, для которых предусматривают три режима работы:

продолжительный режим работы, в котором электроприемники могут работать длительное время;

кратковременный, рабочий период не настолько длителен, чтобы температура отдельных частей машины достигла установившегося значения;

повторно - кратковременный, характеризуемый коэффициентом продолжительности включения (%).

К продолжительному режиму работы на предприятии можно отнести следующее оборудование: вентиляторные установки, компрессоры, насосы.

К кратковременному режиму работы отнесем следующее оборудование: различные станки, стенды испытания оборудования, сварочные машины, прессы, домкраты, ножницы, зарядные устройства, печи сопротивления.

К повторно-кратковременному режиму работы отнесем следующее оборудование: тельферы, кран-балки, кран-укосины, мостовые краны.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники предприятия разделяются на следующие группы:

Электроприемники II категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приведет к массовому простою рабочих, механизмов и сбою графика ремонтов. К ним относятся: стенд обкатки тяговых электродвигателей, кран-балка цеха профилактики, пресс цеха дизель-агрегатного, вентиляторы завес ворот, токарные станки механического цеха, обточные станки и т.д.

Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не входящие под определение I и II категории. На предприятии присутствует нагрузка только II и III категории надежности электроснабжения. Соотношение потребителей II и III категории в целом по предприятию:

II категория составляет от общей нагрузки предприятия - 33%.

III категория составляет от общей нагрузки предприятия - 67%.

Электроприемники предприятия подключаются к сети 380 В. В использовании электроприемников на более высокое напряжение нет необходимости по условиям технологии.

К основному оборудованию предприятия относятся станки по обработке металла, вентиляторы, краны, домкраты, насосы, приводы для различных механизмов, печи. Крановая нагрузка используется с ПВ = 0,6 %, ПВ = 0,4 %, ПВ = 0,25 %. Самостоятельную группу электроприемников составляют нагревательные электропечи, работающие в кратковременном режиме, с постоянной или мало меняющейся нагрузкой. Электропечи предприятия питаются от сети 380 В. От общего количества электроприемников предприятия, печи составляют 0,81 %. Однофазные печи на предприятии не применяются.

1.3 Расчет электрических нагрузок

Электрические нагрузки определяют для выбора числа и мощности силовых трансформаторов, мощности и места подключения компенсирующих устройств, выбора и проверки токоведущих элементов по условию допустимого нагрева, расчета потерь и выбора защиты.

Расчет электрических нагрузок произведен методом коэффициента расчетной нагрузки. Из справочного материала /1, с.11/, определяются данные по каждому электропремнику, необходимые при расчете электрических нагрузок.

Крановую нагрузку необходимо привести к продолжительности включения ПВ=100%.

В качестве примера показан расчет кран-балки №1 цеха профилактики

Исходные данные для расчета принимаются согласно паспортных данных кран-балки и приводятся в таблице 1

Таблица 1 - Паспортные данные двигателей кран-балки цеха «Профилактика»

Наименование	№ кран-балки	Количество двигателей	Номинальная мощность двигателя, кВт	К.П.Д. двигателя, %	соsц	ПВ, %
Цех «Профилактики»	1	1	7,5	87,5	0,86	0,6
		1	2,2	80,0	0,83	0,4
		1	1,5	77,0	0,83	0,25

Мощность номинальная двигателя, приведенная к продолжительности включения ПВ = 100 %, определяется по формуле, кВт:

,(1)

где Р_пас - паспортная мощность двигателя, кВт;

ПВ_пас - паспортная продолжительность включения.

Определяется мощность крана, приведенная к ПВ=100%, при этом принимается мощность двух наиболее мощных электроприемников, кВт:

кВт

Установленная мощность потребителя электроэнергии определяется по формуле, кВт:

, (2)

где Р_ном - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

n - количество электродвигателей.

Данные по расчету остальных электроприемников с повторно-кратковременным режимом работы сводятся в таблицу 2 с исходными данными для расчета электрических нагрузок.

Завесы ворот к продолжительности включения ПВ=100% приводить нет необходимости, так как в зимнее время они работают в длительном режиме, а в летнее время их полностью отключают.

Таблица 2 - Исходные данные для расчета электрических нагрузок локомотивного депо

№	Наименование электроприемников	Номер на плане	Количество электропр.	Р ном, кВт	Руст, кВт	Ки	соsц	tgц
1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Цех профилактики
1	Кран - балка, ПВфакт.=100%	1	1	7,2	7,2	0,06	0,45	1,98
	Кран - балка, ПВфакт.=100%	2	1	4,1	4,1	0,06	0,45	1,98
2	Завесы ворот	3-14	12	4	48	0,65	0,8	0,75
	Повыситель давления	15	1	37	37	0,65	0,8	0,75
	Насос	16	1	5,5	5,5	0,65	0,8	0,75
3	Освещение нижнее (ЛСП 2х40)	17	140	0,08	11,2	0,9	0,95	0,33
	Цех дизель - агрегатный
1	Кран - балка, ПВфакт.=100%	18	1	5,65	5,65	0,06	0,45	1,98
	Кран - укосина, ПВфакт.=100%	19	1	3,3	3,3	0,06	0,45	1,98
2	Насосы	20-21	2	5,5	11	0,65	0,8	0,75
	Моечная машина	22	1	30	30	0,65	0,8	0,75
	Вентилятор	23	1	2,2	2,2	0,65	0,8	0,75
3	Пресс	24	1	3,0	3,0	0,35	0,65	1,17
	Сварочная машина ВКСМ - 1000	25	1	80	80	0,35	0,55	1,51
4	Освещение (Лампы накаливания)	26	18	0,5	9	0,85	1	-
	Заготовительный цех
1	Пресс	27	1	5,5	5,5	0,35	0,65	1,17
2	Сверлильный станок	28-29	2	2,2	4,4	0,14	0,6	1,33
3	Освещение (ЛСП2х40)	30	10	0,08	0,8	0,9	0,95	0,33
	Топливный цех
1	Кран - балка, ПВфакт.=100%	31	1	5,65	5,65	0,06	0,45	1,98
2	Сверлильный станок	32	1	2,2	2,2	0,14	0,6	1,33
3	Стенд обкатки насосов	33	1	7,5	7,5	0,25	0,65	1,17
4	Вентилятор	34	1	2,2	2,2	0,65	0,8	0,75
5	Освещение (ЛСП 2 х40)	35	8	0,08	0,64	0,9	0,95	0,33
	Инструментальный цех
1	Сверлильный станок	36-37	2	1,5	3	0,14	0,6	1,33
	Заточной станок	38	1	2,2	2,2	0,14	0,6	1,33
2	Освещение (ЛСП 2х40)	39	12	0,08	0,96	0,9	0,95	0,33
	Электроцех
1	Кран - балка, ПВфакт.=100%	40	1	3,3	3,3	0,06	0,45	1,98
2	Сверлильный станок	41	1	1,5	1,5	0,14	0,6	1,33
	Заточной станок	42	1	1,1	1,1	0,14	0,6	1,33
3	Освещение (ЛСП 2х40)	43	6	0,08	0,48	0,9	0,95	0,33
	Медницкая
1	Кран - укосина, ПВфакт.=100%	44	1	2,2	2,2	0,06	0,45	1,98
2	Вентилятор	45-46	2	2,2	4,4	0,65	0,8	0,75
3	Пресс	47	1	4	4	0,35	0,65	1,17
	Ножницы	48	1	2,2	2,2	0,35	0,65	1,17
4	Печь сопротивления	49	1	9	9	0,55	0,95	0,33
	Печь сопротивления	50	1	48	48	0,55	0,95	0,33
5	Освещение (Лампы накаливания)	51	8	0,5	4	0,85	1	-
	Кузнечный цех
1	Молот	52-53	2	48	96	0,2	0,5	1,73
2	Вентилятор	54	1	7,5	7,5	0,65	0,8	0,75
	Вентилятор	55	1	5,5	5,5	0,65	0,8	0,75
3	Освещение (Лампы накаливания)	56	6	0,5	3	0,85	1	-
	Компрессорное отделение
1	Компрессор	57-58	2	75	150	0,65	0,8	0,75
2	Освещение (ЛСП 2х40)	59	3	0,08	0,24	0,9	0,95	0,33
	Цех главного механика
1	Кран - укосина, ПВфакт.=100%	60	1	3,3	3,3	0,06	0,45	1,98
2	Сверлильный станок	61	1	2,2	2,2	0,14	0,6	1,33
3	Освещение (ЛСП 2х80)	62	8	0,16	1,28	0,9	0,95	0,33
	Механический цех
1	Кран - укосина, ПВфакт.=100%	63	1	3	3	0,06	0,45	1,98
	Кран - балка, ПВфакт.=100%	64	1	7,2	7,2	0,06	0,45	1,98
2	Токарный станок	65-69	5	11	55	0,14	0,6	1,33
	Токарный станок	70-71	2	15	30	0,14	0,6	1,33
	Плоско-шлифовальный	72	1	7,5	7,5	0,14	0,6	1,33
	Фрезерный	73-74	2	22	44	0,14	0,6	1,33
	Фрезерный	75	1	15	15	0,14	0,6	1,33
	Фрезерный	76	1	11	11	0,14	0,6	1,33
	Фрезерный	77	1	5,5	5,5	0,14	0,6	1,33
2	Сверлильный	78-79	2	5,5	11	0,14	0,6	1,33
	Заточной	80-81	2	5,5	11	0,14	0,6	1,33
3	Вентилятор	82	1	2,2	2,2	0,65	0,8	0,75
4	Освещение (ЛСП 2х40)	83	42	0,08	3,36	0,9	0,95	0,33
	Освещение (Лампы накаливания)	84	12	0,5	6	0,85	1	-
	Крановый цех
1	Кран - балка, ПВфакт.=100%	85	1	8,33	8,33	0,06	0,45	1,98
	Тельфер, ПВфакт.=100%	86	1	3,5	3,5	0,06	0,45	1,98
2	Ножницы	87	1	30	30	0,35	0,65	1,17
	Домкраты	88-91	4	7,5	30	0,35	0,65	1,17
	Сварочная машина ВКСМ - 1000	92	1	80	80	0,35	0,55	1,51
3	Завесы ворот	93-94	2	4	8	0,65	0,8	0,75
	Насосы	95	1	2,2	2,2	0,65	0,8	0,75
	Насосы	96	1	1,5	1,5	0,65	0,8	0,75
	Вентиляторы	97	1	5,5	5,5	0,65	0,8	0,75
	Вентиляторы	98	1	3	3	0,65	0,8	0,75
4	Освещение (ЛСП 2х40)	99	48	0,08	3,84	0,9	0,95	0,33
	Цех технического обслуживания
1	Насосы	100-101	2	11	22	0,65	0,8	0,75
	Компрессоры	102-103	2	37	74	0,65	0,8	0,75
	Завесы ворот	104-107	4	4	16	0,65	0,8	0,75
2	Зарядное устройство	108-110	3	17	51	0,25	0,65	1,17
	Освещение (ДРЛ-400)	111	36	0,4	14,4	0,9	0,95	0,33
	Освещение (ПВЛМ 2х40)	112	76	0,04	3,04	0,9	0,95	0,33
	Цех технического ремонта
1	Мостовой кран, ПВфакт.=100%	113	1	26,52	26,52	0,06	0,45	1,98
2	Сварочная машина ВКСМ - 1000	114	1	80	80	0,35	0,55	1,51
	Домкраты	115-122	8	7,5	60	0,35	0,65	1,17
3	Завесы ворот	123-126	4	4	16	0,65	0,8	0,75
4	Освещение (ДРЛ-400)	127	46	0,4	18,4	0,9	0,95	0,33
	Освещение (ПВЛМ 1х40)	128	38	0,04	1,52	0,9	0,95	0,33
	Электромашинный цех
1	Кран - балка,	129	1	7,2	7,2	0,06	0,45	1,98
	ПВфакт.=100%
	Кран - балка, ПВфакт.=100%	130	1	5,65	5,65	0,06	0,45	1,98
	Кран - укосина,ПВфакт.=100%	131-132	2	3,25	6,5	0,06	0,45	1,98
2	Контователь поворотный	133-136	4	7,5	30	0,25	0,65	1,17
	Нагрузочная станция	137	1	160	160	0,35	0,65	1,17
3	Стенд испытания	138	1	210	210	0,35	0,65	1,17
	Сверлильный	139	1	1,5	1,5	0,14	0,6	1,33
	Заточной	140	1	4	4	0,14	0,6	1,33
	Токарный станок	141	1	11	11	0,14	0,6	1,33
4	Вентилятор	142-143	2	3	6	0,65	0,8	0,75
	Вентилятор	144	1	7,5	7,5	0,65	0,8	0,75
	Насос	145-146	2	7,5	15	0,65	0,8	0,75
5	Освещение (ДРЛ-400)	147	40	0,4	16	0,9	0,95	0,33
	Освещение (ЛСП 2х40)	148	31	0,08	2,48	0,9	0,95	0,33
	Цех подъема оборудования
1	Кран - мостовой, ПВфакт.=100%	149-150	2	26,52	53,04	0,06	0,45	1,98
	Кран - укосина, ПВфакт.=100%	151	1	3,25	3,25	0,06	0,45	1,98
	Кран - балка, ПВфакт.=100%	152	1	7,2	7,2	0,06	0,45	1,98
2	Завесы ворот	153-158	6	4	24	0,65	0,8	0,75
	Компрессор	159-160	2	45	90	0,65	0,8	0,75
3	Домкрат	161	1	15	15	0,35	0,65	1,17
	Домкрат	162-169	8	7,5	60	0,35	0,65	1,17
	Пресс	170	1	2,2	2,2	0,35	0,65	1,17
	Контаватель	171	1	22	22	0,25	0,65	1,17
4	Токарный станок	172	1	11	11	0,14	0,6	1,33
	Обточной станок	173	1	5,5	5,5	0,14	0,6	1,33
5	Освещение (ЛСП 2х40)	174	160	0,08	12,8	0,9	0,95	0,33
	Аккумуляторное отделение
1	Кран - балка, ПВфакт.=100%	175	1	5,65	5,65	0,06	0,45	1,98
2	Зарядное устройство	176	1	17	17	0,25	0,65	1,17
3	Вентилятор	177	1	2,2	2,2	0,65	0,8	0,75
4	Освещение (Лампы накаливания)	178	16	0,1	1,6	0,85	1	-
	Компрессорное отделение
1	Кран - балка, ПВфакт.=100%	179	1	5,65	5,65	0,06	0,45	1,98
2	Стенд испытания компрессоров	180	1	40	40	0,35	0,65	1,17
3	Освещение (ЛСП 2х40)	181	8	0,08	0,64	0,9	0,95	0,33
	Электроаппаратный цех
1	Кран - балка, ПВфакт.=100%	182-183	2	7,2	14,4	0,06	0,45	1,98
	Тельфер, ПВфакт.=100%	184	1	2,2	2,2	0,06	0,45	1,98
2	Заточной станок	185	1	1,5	1,5	0,14	0,6	1,33
	Сверлильный станок	186	1	3	3	0,14	0,6	1,33
3	Стенд испытания аппаратуры	187	1	30	30	0,35	0,65	1,17
4	Освещение (ЛСП 2х40)	188	94	0,08	7,52	0,9	0,95	0,33
	Строительная группа
1	Строгальный станок	189-190	2	5,5	11	0,14	0,6	1,33
	Фрезерный станок	191-193	3	3	9	0,14	0,6	1,33
	Обточной станок	194	1	4	4	0,14	0,6	1,33
	Токарный станок	195196	2	5,5	11	0,14	0,6	1,33
2	Вентилятор	197-198	2	7,5	15	0,65	0,8	0,75
3	Освещение (ПВЛМ 1х40)	199	35	0,04	1,4	0,9	0,95	0,33
	Экспериментальный цех
1	Кран - балка, ПВфакт.=100%	200	1	7,2	7,2	0,06	0,45	1,98
2	Ножницы	201	1	30	30	0,35	0,65	1,17
	Сварочный аппарат ВКСМ - 600	202	1	70	70	0,35	0,55	1,51
3	Токарный станок	203	1	3	3	0,14	0,6	1,33
	Сверлильный станок	204-205	2	7	14	0,14	0,6	1,33
	Строгальный станок	206	1	11	11	0,14	0,6	1,33
3	Обточной станок	207	1	5,5	5,5	0,14	0,6	1,33
	Отрезной станок	208	1	3	3	0,14	0,6	1,33
4	Вентилятор	209-210	2	3	6	0,65	0,8	0,75
5	Освещение	211	14	0,4	5,6	0,9	0,95	0,33
	(ДРЛ-400)
	Освещение (ЛСП 2х40)	212	20	0,08	1,6	0,9	0,95	0,33
	Гараж
	Освещение (ПВЛМ 2х40)	213	20	0,08	1,6	0,9	0,95	0,33
	Пилорама
1	Привод пилорамы	214	1	75	75	0,35	0,65	1,17
2	Вентилятор	215	1	11	11	0,65	0,8	0,75
3	Заточной станок	216	1	3	3	0,14	0,6	1,33
4	Освещение (ПВЛМ 2х40)	217	18	0,08	1,44	0,9	0,95	0,33
	Котельное отделение
1	Насосы	218-221	4	2,2	8,8	0,65	0,8	0,75
	Насосы	222-225	4	3	12	0,65	0,8	0,75
	Насосы	226-229	4	5,5	22	0,65	0,8	0,75
	Насос	230-231	2	10	10	0,65	0,8	0,75
	Насос	232-233	2	22	22	0,65	0,8	0,75
	Насосы	234-235	2	35	70	0,65	0,8	0,75
	Вентиляторы	236-240	5	5,5	27,5	0,65	0,8	0,75
	Вентиляторы	241	1	7	7	0,65	0,8	0,75
	Вентиляторы	242-243	2	45	90	0,65	0,8	0,75
2	Освещение (Лампы накаливания)	244	24	0,1	2,4	0,85	1	-
	Склад
1	Освещение (Лампы накаливания)	245	30	0,1	3	0,85	1	-

Определение нагрузок производится в два этапа. На первом этапе определяется нагрузка отдельных цехов и производственных участков, а также всего предприятия для выбора силовых трансформаторов. При этом коэффициент расчетной нагрузки будет меньше либо равен единицы, к_р?1.

В качестве примера производится расчет характерных категорий потребителей электрической энергии цеха профилактики. Для определения установленной мощности воспользуемся формулой (2).

Определяется установленная мощность электроприемников для каждой характерной категории электроприемников, кВт:

кВт

кВт

Определяется средняя мощность электроприемников, кВт:

,(3)

где Р_ср - средняя активная мощность потребителя, кВт;

к_и - коэффициент использования, кВт, принимается из /1, с.11/.

кВт

кВт

Определяется эффективное число электроприемников:

,(4)

гдеР_уст.max - максимальная установленная мощность одного электроприемника, кВт

Фактическое число электроприемников принимается равным 4

Определяется средневзвешенный коэффициент использования к_{и ср. взв.}:

,(5)

Определяется средневзвешенный коэффициент мощности:

,(6)

Определяется из «Указаний по расчету электрических нагрузок» расчетный коэффициент , по /2, табл.2/, к_р=1

Определяются расчетные мощности, кВт:

, (7)

где Р_р - расчетная активная мощность электроприемника, кВт

кВт

,(8)

где Q_р - расчетная реактивная мощность, кВар;

- средневзвешенный коэффициент.

кВар

,(9)

кВт

,(10)

кВар

Определяется расчетная мощность осветительной нагрузки, кВт:

,(11)

где к_пра - коэффициент учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре (для газоразрядный ламп)

кВт

кВар

Определяется полная расчетная мощность цеха по формуле, кВА:

, (12)

кВА

Определяется расчетный ток цеха профилактики, А:

,(13)

где I_р - расчетный ток цеха, А

U_ном - номинальное напряжение сети, кВ

А

Таким образом, суммарная расчетная мощность локомотивного депо составляет, кВА:

,(14)

кВА

Используя пакет прикладных программ «ZAPUSK» (Приложение А), производится расчет электрических нагрузок предприятия для каждого цеха. Коэффициент расчетной нагрузки принимается к_р ? 1.

Результаты расчета сводятся в таблицу 3. В таблице 3 приведена суммарная нагрузка по всем цехам предприятия, используя которую, в следующем пункте производится выбор силовых трансформаторов для «Локомотивного депо».

Таблица 3 - Результаты расчета электрических нагрузок

Наимен. цеха	№ цеха	Характерная категория	Исходные данные	Ср. мощность группы ЭП	Эффект. число ЭП	Кр	Расчетная мощность
			По заданию технологов	По справочным данным
			Характерная категория ЭП, подкл. к узлу питания	Кол-во ЭП	Рном, кВт	Ки	tgф	Рср, кВт	Qср, кВар	пэф		Рр, кВт	Qp, кВар
					одного	общая
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Цех профил-ки	1	1	1,2	2	7,2	11,3	0,06	1,98
		2	3-16	14	37	90,5	0,65	0,75
		Итого	16	37	101,7	0,35	1,36	59,4	46,04	3,5	1	59,5	45,67
Цех дизельый	2	1	18,19	2	5,65	8,95	0,06	1,98	0,537	1,06	2		8,95	4,38
		2	20-23	4	30	43,2	0,65	0,75	28,08	21,06	3		29,2	23,166
		3	24,25	2	80	83	0,35	1,51	29,05	43,51	2		83	49,94
		Итого	8	80	135,15	0,353	1,41	57,667	65,631	7	0,9	121,15	77,489
Заготов. цех	3	1	27	1	5,5	5,5	0,35	1,17	1,925	2,252	1		5,5	3,885
		2	28-29	2	2,2	4,4	0,14	1,33	0,616	0,819	2		4,4	2,869
		Итого	3	5,5	9,9	0,256	1,55	2,541	3,071	3	1	9,9	6,755
Топлив. цех	4	1	31	1	5,65	5,65	0,06	1,98	0,339	0,671	1		5,65	2,763
		2	32	1	2,2	2,2	0,14	1,33	0,308	0,41	1		2,2	1,43
		3	33	1	7,5	7,5	0,25	1,17	1,875	2,193	1		7,5	5,298
		4	34	1	2,2	2,2	0,65	0,75	1,43	1,072	1		2,2	1,913
		Итого	4	7,5	17,55	0,41	1,3	3,952	4,347	4	1	17,55	11,41
Инструм. цех	5	1	36-38	3	2,2	5,2	0,14	1,33	0,728	0,968	3	1	1,55	1,065
Эл.цех	6	1	40	1	3,3	3,3	0,06	1,98	0,198	0,392	1		3,3	1,61
		2	41-42	2	1,5	2,6	0,14	1,33	0,364	0,484	2		2,6	1,695
		Итого	3	3,3	5,9	0,1	1,65	0,562	0,876	3	1	5,9	3,309
Медницкая	7	1	44	1	2,2	2,2	0,06	1,98	0,132	0,261	1		2,2	1,076
		2	45-46	2	2,2	4,4	0,65	0,75	2,86	2,145	2		4,4	3,826
		3	47-48	2	4	6,2	0,35	1,17	2,17	2,54	2		6,2	4,38
		4	49-50	2	48	57	0,55	0,33	31,35	10,345	2		57	58,85
		Итого	7	48	69,8	0,4	1,05	36,512	15,29	7	0,92	69,8	68,14
Кузнечный цех	8	1	52-53	2	48	96	0,2	1,73	19,2	33,216	2		96	52,173
		2	54-55	2	7,5	13	0,65	0,75	8,45	6,337	2		13	11,3
		Итого	4	48	109	0,425	1,24	27,65	39,55	4	1	109	63,478
Компрес. отделение	9	1	57-57	2	75	150	0,65	0,75	97,5	73,125	2	1	150	130,43
Цех главного механика	10	1	60	1	3,3	3,3	0,06	1,98	0,198	0,392	1		3,3	1,61
		2	61	1	2,2	2,2	0,14	1,33	0,308	0,409	1		2,2	1,434
		Итого	2	3,3	5,5	0,1	1,65	0,506	0,8	2	1	5,5	3,048
Механич. цех	11	1	63-64	2	7,2	10,2	0,06	1,98	0,612	1,211	2		10,2	4,98
		2	65-81	17	22	190	0,14	1,33	26,6	35,378	17		21,28	38,915
		3	82	1	2,2	2,2	0,65	0,75	1,43	1,07	1		2,2	1,913
		Итого	20	22	202,4	0,28	1,35	28,642	37,66	20	0,8	33,68	45,81
Крановый цех	12	1	85-86	2	8,33	11,83	0,06	1,98	0,71	1,405	2		11,83	5,786
		2	87-92	6	80	140	0,35	1,17	49	66,85	4		54,88	73,535
		3	93-98	6	5,5	20,2	0,65	0,75	13,13	9,847	6		11,948	10,832
		Итого	14	80	172,03	0,35	1,3	62,84	78,1	12	0,85	78,658	90,153
Цех техн. Обслуж.	13	1	100-107	8	37	112	0,65	0,75	72,8	54,6	6		66,976	60,06
		2	108-110	3	17	51	0,25	1,17	12,75	14,92	3		20,527	16,4
		Итого	11	37	163	0,45	0,96	85,55	69,51	9	0,9	87,5	76,4
Цех технич. ремонта	14	1	113	1	26,52	26,52	0,06	1,98	1,591	3,15	1		26,52	12,971
		2	114-122	9	80	140	0,35	1,34	49	66,85	4		54,88	73,535
		3	123-126	4	4	16	0,65	0,75	10,4	7,8	4		10,192	8,58
	14		Итого	14	80	182,52	0,35	1,35	60,991	77,8	9	0,85	91,592	95,086
Эл.машин цех	15	1	129-132	4	7,2	19,35	0,06	1,98	1,161	2,298	4		2,647	2,53
		2	133-138	6	210	400	0,35	1,17	137	160,29	4		153,44	176,32
		3	139-141	3	11	16,5	0,14	1,33	2,31	3,07	3		5,012	3,4
		4	142-146	5	7,5	28,5	0,65	0,75	18,525	13,893	5		17,41	15,283
		Итого	18	210	464,35	0,3	1,3	158,996	179,55	16	0,85	178,51	197,51
Цех подъема оборуд.	16	1	149-152	4	26,52	63,49	0,06	1,98	3,8	7,542	4		8,685	8,296
		2	153-160	8	45	114	0,65	0,75	74,1	55,575	5		69,654	61,132
		3	161-171	11	15	99,2	0,35	1,17	32,52	38,05	9		29,268	41,853
		4	172-173	2	11	16,5	0,14	1,33	2,31	3,07	2		16,5	10,76
		Итого	25	45	293,19	0,3	1,3	112,73	104,23	20	0,85	124,12	122,04
Аккумул. отделение	17	1	175	1	5,65	5,65	0,06	1,98	0,34	0,671	1		5,65	2,763
		2	176	1	17	17	0,25	1,17	4,25	4,97	1		17	12,01
		3	177	1	2,2	2,2	0,65	0,75	1,43	1,072	1		2,2	1,913
		Итого	3	17	24,85	0,32	1,3	6,02	6,71	3	1	24,85	16,687
Компрес. отделение	18	1	179	1	5,65	5,65	0,06	1,98	0,34	0,671	1		5,65	2,763
		2	180	1	40	40	0,35	1,17	14	16,38	1		40	28,26
		Итого	2	40	45,65	0,2	1,57	14,34	17,05	2	1	45,65	31,02
Эл.аппар. цех	19	1	182-184	3	7,2	16,6	0,06	1,98	0,995	1,972	3		2,928	2,169
		2	185-186	2	3	4,5	0,14	1,33	0,63	0,837	2		4,5	2,934
		3	187	1	30	30	0,35	1,17	10,5	12,285	1		30	21,195
		Итого	6	30	51,1	0,183	1,49	12,126	15,094	6	0,96	37,428	26,3
Строител. группа	20	1	189-196	8	5,5	35	0,14	1,33	4,9	6,517	8		4,9	7,168
		2	197-198	2	7,5	15	0,65	0,75	9,75	7,312	2		15	13,043
		Итого	10	7,5	50	0,395	1,04	14,65	13,83	10	0,9	19,9	20,212
Экспер. цех		1	200	1	7,2	7,2	0,06	1,98	0,432	0,855	1		7,2	3,521
		2	201-202	2	70	100	0,35	1,34	35	49,28	2		100	63,043
		3	203-208	6	7	36,5	0,14	1,33	5,11	6,796	6		5,621	7,475
			209-210	2	3	6	0,65	0,75	3,9	2,925	2		6	5,217
		Итого	11	70	149,7	0,3	1,35	44,442	59,86	11	0,85	118,82	79,258
Пилорама	22	1	214	1	75	75	0,35	1,17	26,25	30,71	1		75	52,98
		2	215	1	11	11	0,65	0,75	7,15	5,362	1		11	9,565
		3	216	1	3	3	0,14	1,33	0,42	0,558	1		3	1,956
		Итого	3	75	89	0,38	1,08	33,82	36,63	3	1	89	64,51
Котельное отделение	23	1	218-243	26	35	301,3	0,65	0,75	195,845	146,88	17	0,85	176,26	161,57

1.4 Выбор числа и мощности трансформаторов КТП с учетом компенсации реактивной мощности

Выбор трансформаторов производится с учетом условий их установки, охлаждения, температуры и состояния окружающей среды. Для цеховых подстанций напряжением 10 кВ могут применяться масляные трансформаторы. Основное применение на промышленных предприятиях находят двух обмоточные трансформаторы. При проектировании схемы электроснабжения локомотивного депо принимаются комплектные трансформаторные подстанции (КТП).

Загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории надежности потребителей электроэнергии, от числа трансформаторов и способа резервирования.

Учитывая то, что нагрузка сосредоточена в разных местах предприятия, а территория занимаемая предприятием очень большая, выгодно поставить три КТП внутри цехов депо.

Выбор трансформаторов КТП№1

Подключаются цеха: профилактики, дизель-агрегатный, заготовительный, топливный, инструментальный, электроцех, медницкая, кузнечный цех, компрессорное отделение, цех главного механика, механический цех, склад, строительная группа.

Определяется полная расчетная мощность трансформатора, кВА:

,(15)

где Р_р - расчетная активная мощность цехов, кВт;

Р_р,о - расчетная активная мощность освещения цехов, кВт;

к_з - коэффициент загрузки трансформатора;

N_т - количество трансформаторов.

Расчетная нагрузка питающей осветительной сети Р_р,о учтена при расчете нагрузок по каждому цеху в отдельности, таблица 3.

кВА

Так как присутствуют электроприемники II категории электроснабжения, остановка которых приведет к сбою графика ремонта и нарушению технологического процесса, что может привести к нарушению движения графика следования поездов по станции «Белогорск», то к установке примем два трансформатора.

Выбираются трансформаторы марки ТМ-630/10/0,4

Определяется наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передать через два трансформатора:

,(16)

гдеР_р - активная расчетная мощность с учетом осветительной нагрузки, кВт

кВар

Мощность Q_нк1составит:

,(17)

Дополнительная мощность Q_нк2 низковольтных конденсаторных батарей для данной группы трансформаторов определяется по формуле:

,(18)

где - расчетный коэффициент зависящий от параметров к_р1 и к_р2 , которые определяются по таблице 4.6 и 4.7 /3/

, ,

кВар

Суммарная мощность НБК составляет:

,(19)

кВар

Установка конденсаторных батарей на КТП№1 не требуется.

Выбор трансформаторов КТП№2

Подключаются цеха: крановый цех, цех технического обслуживания, цех технического ремонта, строительная группа, экспериментальный цех, пилорама, котельное отделение.

Определяется полная расчетная мощность трансформатора, кВА:

кВА

Выбираются трансформаторы марки ТМ-630/10/0,4

Определяется наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передать через два трансформатора, кВар:

кВар

Мощность Q_нк1составит, кВар:

кВар

Дополнительная мощность Q_нк2 низковольтных конденсаторных батарей для данной группы трансформаторов, кВар:

, ,

кВар

Суммарная мощность НБК составляет, кВар:

кВар

К установке принимается конденсаторная батарея типа УК-0,38-75УЗ мощностью 75 кВар.

Конденсаторная батарея подключается к шинах низкого напряжения КТП№ 2.

Выбор трансформаторов КТП№3

Подключаются цеха: электромашинный цех, цех подъема оборудования, компрессорное отделение, аккумуляторное отделение, электроаппаратный цех.

Определяется расчетная мощность трансформатора, кВА:

кВА

Выбираются трансформаторы марки ТМ-400/10/0,4

Определяется наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передать через два трансформатора, кВар:

кВар

Мощность Q_нк1составит, кВар:

кВар

Дополнительная мощность Q_нк2 низковольтных конденсаторных батарей для данной группы трансформаторов, кВар:

, ,

кВар

Суммарная мощность НБК составляет, кВар:

кВар

Установка конденсаторных батарей на КТП№3 не требуется.

1.5 Выбор места расположения трансформаторных подстанций

Для выбора места расположения КТП производится расчет центра электрических нагрузок (ЦЭН), с построением картограммы нагрузок, которая представляет собой размещение на генеральном плане предприятия окружностей.

Для выбора места расположения КТП следует найти ЦЭН, который будет характеризовать центр наибольшей нагрузки предприятия. Определение центра ведется следующим образом.

Определяется условный центр электрических нагрузок:

,(20)

где Р_i - расчетная активная мощность электроприемника;

Х_i - координата электроприемника по оси абсцисс.

,(21)

где Y_i - координата электроприемника по оси ординат

Среднеквадратическое отклонение:

,(22)

,(23)

Угол поворота осей эллипса:

,(24)

Полуоси эллипса рассеяния центров:

,(25)

,(26)

где k - коэффициент корреляции

,(27)

В качестве примера по формулам, приведенным выше, рассчитывается центр электрической нагрузи для КТП№1:

Таким образом, место установки КТП№1будет располагаться на пересечении координат по оси Х = 103,087 м, по оси У = 24,8 м.

По приведенным выше формулам для автоматизации расчета проведен компьютерный расчет ЦЭН с применением пакета прикладных программ «ZAPUSK», (Приложение Б).

Результаты расчета сводятся в таблицу 4.

Таблица 4 - Результаты расчета ЦЭН

№ КТП	№ радиуса окружности	Радиус окружности, м	Координата ЦЭН по оси Х, м	Координата ЦЭН по оси У, м	Угол поворота осей эллипса,	Полуоси эллипса по оси Х, м	Полуоси эллипса по оси У, м
1	2	3	4	5	6	7	8
КТП№1	1	4,37	103,087	24,8	12,15	97,65	9,84
	2	4,07
	3	2,64
	4	1,54
	5	1,77
	6	2,36
	7	0,7
	8	1,37
	9	4,71
	10	5,89
	11	6,9
	12	1,32
	13	3,27
	14	2,52
КТП№2	1	5	125,85	90,174	32,22	154,16	12,41
	2	5,4
	3	5,27
	4	1,07
	5	3,9
	6	2,13
	7	1,5
	8	1,11
	9	5,18
	10	1,45
	11	3,11
	12	3,65
	13	1,58
КТП№3	1	6,81	108,63	58,11	34,28	67,17	8,18
	2	0,94
	3	2,18
	4	5,97
	5	0,91
	6	0,82
	7	3,2
КТП№3	8	2,81
	9	3,81
	10	3,45

1.6 Выбор пункта приема электрической энергии для «Локомотивного депо»

Источником электрической энергии является подстанция «Томь». Протяженность кабельной линии от подстанции «Томь» до «Локомотивного депо» составляет 2,3 км. Установка понизительной подстанции на суммарную нагрузку локомотивного депо кВА нецелесообразна, поэтому в качестве пункта приема электрической энергии принята РП. Размещение пункта приема электроэнергии на территории предприятия нецелесообразно, так как площадь занята постройками и проходящими железнодорожными путями. На остальной территории производятся работы, связанные с погрузкой и выгрузкой различных механизмов, а также оборудованы угольные эстакады. В связи с этим пункт приема электрической энергии будет располагаться за пределами предприятия на расстоянии 15 м от въездных ворот. Расположение пункта приема электрической энергии показано на рисунке 2.



Рисунок 1 - План расположения пункта приема электроэнергии

1.7 Разработка схемы внешнего электроснабжения локомотивного депо

Схема внешнего электроснабжения депо принята радиальной, так как использование магистральной схемы приведет к дополнительным затратам при прокладке кабельных линий, а также места установки КТП внутри цехов предприятия не позволяют проложить кабельную линию 10 кВ согласно ПУЭ.

При расчете распределительной сети 10 кВ на территории предприятия, используются данные, полученные в пункте 1.3, составляется упрощенная схема электроснабжения предприятия 10 кВ, представленная на рисунке 3.



Рисунок 2 - Схема электроснабжения «Локомотивного депо»

Выбор сечения линии 10 кВ от РП до КТП№1

Расчетный ток определяется по формуле, А:

, (28)

где S_р - полная расчетная мощность КТП№1, кВА;

n - количество линий;

U_ном - номинальное напряжение сети, кВ.

Определяется расчетный ток в нормальном режиме работы, А:

А

Расчетный ток в послеаварийном режиме, А:

А

Допустимый ток нагрузки, А:

, (29)

где к_п1 - поправочный температурный коэффициент, /5, с.19/;

к_п2 - поправочный коэффициент /5, с.31/

Принимается кабель сечением (3х16)мм² , I_дл.доп = 75А

А

, (30)

, (31)

А

Следовательно, выбранный кабель удовлетворяет условию его работы в послеаварийном режиме.

Проверка кабеля на потери напряжения, В:

, (32)

где L - длина кабельной линии, км;

r_уд - активное сопротивление линии, Ом;

х_уд - индуктивное сопротивление линии, Ом.

r_уд = 1,94 Ом , х_уд = 0,113 Ом

В

,(33)

%

Из расчета видно, что потеря напряжения в линии незначительная.

Результаты выбора сечений остальных кабельных линий сводятся в таблицу 5.

Таблица 5 - Результаты расчета выбора кабельных линий 10 кВ

Наименование	Длина кабеля, км	Iр, А	Iдл.доп , А	Марка кабеля	Сечение, мм2	?U, В	?U, %
РП-КТП№1	0,31	45,55	75	АСБ	3х16	39,6	0,4
РП-КТП№2	0,16	49,76	75	АСБ	3х16	22,33	0,22
РП-КТП№3	0,18	32,975	75	АСБ	3х16	16,65	0,16

Таким образом, потеря напряжения в кабельных линиях питающих «Локомотивное депо» не превышает допустимого значения, равного 5%.

Проверка кабельных линий на термическую стойкость будет производиться после расчета токов КЗ.

1.8 Разработка однолинейной схемы РП и ее конструктивное исполнение

Наибольшее распространение на практике получили распределительные устройства 10 кВ, выполняемые из сборных модульных элементов и из комплектных ячеек заводского исполнения (КРУ). РУ 10 кВ выполнен одноэтажным с двухрядной установкой ячеек КРУ, одним коридором. Кабельные линии непосредственно из ячеек КРУ выводятся наружу с помощью кабельного канала, изображенного на рисунке 4.



Рисунок 3 - Расположение кабелей в кабельном канале

В помещении РП расположены также панели ТУ (телеуправления), панель защиты и сигнализации, панель управления.

Количество шкафов КРУ выполнено с учетом подключения городских потребителей. Общее количество присоединений составляет 16 штук на одну секцию шин. Суммарное количество шкафов 32. Связь секционного выключателя между секциями шин осуществляется с помощью шин. Два шкафа выделены для подключения трансформаторов напряжения и ОПН, два шкафа для трансформаторов собственных нужд и 4 шкафа для ввода кабельных линий от подстанции «Томь». Для учета электроэнергии, защиты кабельных линий, а также ввода резерва, применяются трансформаторы тока. Для коммутации электрических цепей, на РП устанавливаются вакуумные выключатели. Для контроля расхода электроэнергии внутри РП установлены счетчики активной и реактивной энергии, амперметры, вольтметры.

1.9 Расчет токов короткого замыкания сети 10 кВ

Расчет токов КЗ необходим для выбора аппаратов и проводников, их проверки по условиям термической и электродинамической стойкости при КЗ, для определения параметров срабатывания, проверки чувствительности и согласования действия устройств релейной защиты электроустановок. В электрических сетях с трёхфазной проводниковой системой различают следующие виды КЗ: трёхфазные, двухфазные, однофазные и двойные замыкания на землю. Рассмотрим трёхфазное КЗ.

Трёхфазные КЗ являются симметричными, так как в этом случае все фазы находятся в одинаковых условиях, что позволяет производить расчет только для одной из фаз. Однофазные КЗ являются несимметричными, поскольку фазы оказываются в разных условиях и расчет токов КЗ необходимо выполнять для каждой из трёх фаз.

Сопротивления элементов трёхфазной цепи для разных векторных последовательностей различаются по значению.

Обозначим х₁, х_2, х₀ - соответственно сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей элемента цепи КЗ.

Индуктивные сопротивления прямой последовательности соответствуют сопротивлениям, которые принимались при вычислении токов трёхфазных коротких замыканий, поскольку последние являются токами прямой последовательности.

Индуктивные сопротивления обратной последовательности для элементов, у которых изменение порядка чередования фаз не оказывает влияния на взаимоиндукция с соседними фазами (трансформаторы, реакторы, воздушные и кабельные линии) принимают равными сопротивлениям прямой последовательности, то есть х₂ = х₁.

Подстанция "Томь" соединена воздушной линией 35 кВ с подстанцией "Белогорская". Параметры воздушной линии приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Параметры воздушной линии

Линия	Марка провода	Длина линии, км	Х0, Ом/км
Белогорская - Томь	2хАС - 150/16	4,89	0,42

Составляется упрощенная схема электроснабжения РП для расчета токов КЗ приведенная на рисунке 5.



Рисунок 4 - Упрощенная схема электроснабжения РП

Для расчета токов КЗ составляется схема замещения. Схема замещения представляет собой расчетную схему, в которой все электрические и магнитные (трансформаторные) связи представлены электрическими сопротивлениями. При расчетах токов трехфазных КЗ генерирующие источники (энергосистема) вводятся в схему замещения соответствующими ЭДС, а пассивные элементы, по которым проходит ток КЗ, индуктивными и, при необходимости, активными сопротивлениями. Схема замещения приведена на рисунке 6.

Рисунок 5 -Схема замещения для расчета тока КЗ

Для расчёта принимаются следующие значения тока КЗ на шинах 35 кВ ПС «Белогорская», по данным ОАО «Амурэнерго».

I_кз = 10,6 кА,

Определяется мощность КЗ системы по формуле, кВА:

S _кз= U_номI_кз, (34)

где U_ном - номинальное напряжение линии, кВ;

I_кз - ток короткого замыкания системы, кА.

S _кз = =642,5 кВА

Сопротивление системы определяется по формуле, Ом:

,(35)

гдеU_ср - среднее напряжение согласно, кВ, /4, с.123/

Ом

Определяется сопротивление линии по формуле, Ом:

,(36)

где X_уд - удельное реактивное сопротивление провода, Ом/км;

l - длина линии, км.

Ом

При напряжении 35 кВ активное сопротивление линии не учитывается.

Сопротивление трансформатора на подстанции «Томь» определяется по /6,с.240/:

Установлено два трансформатора марки ТДН 6300/35/10

х_тр = 16,1/2 = 8,05 Ом , r_тр = 1,6/2 = 0,8 Ом

Определяется результирующее сопротивление до точки КЗ 1, Ом:

, (37)

Ом

Определяется ток КЗ 1 на шинах 10 кВ подстанции «Томь» по формуле, кА:

,(38)

кА

Определяется сопротивление кабеля от подстанции «Томь» до РП по /6, с.256/:

Для питания РП от подстанции «Томь» принимается кабель 240 мм², который использовался энергоснабжающей организацией ЭЧС-45 для подключения РП до начала проектирования электроснабжения локомотивного депо.

Кабель марки АСБ 2х(3х240) мм²,

r_уд - 0,129 Ом/км, х_уд - 0,075 Ом/км

Сопротивление кабеля, Ом:

электрическая локомотивное депо выключатель

, (39)

где L - длина кабельной линии, км

Ом

, (40)

Ом

Определяется результирующее сопротивление до точки КЗ 2, Ом:

, (41)

Ом

,(42)

Ом

Определяется ток КЗ 2 на шинах 10 кВ РП:

кА

Результаты расчета сводятся в таблицу 7.

Таблица 7 - Результаты расчета сети питающей РП

Ток КЗ системы, IкзкА	Sкз, МВА	хс, Ом	Iкз.1(3), кА	Iкз.2(3), кА
10,6	642,5	2,12	0,541	0,537

При расчете распределительной сети 10 кВ на территории предприятия, используются данные, полученные ранее в пункте 1.3 таблица 3.

Составляется схема замещения для расчета токов КЗ на шинах 10 кВ КТП предприятия.

Схема замещения



Рисунок 6 - Схема для расчета токов КЗ

Рассчитается ток КЗ 3 на шинах высокого напряжения КТП№1

Определяется результирующее сопротивление до точки КЗ 3, Ом:

, (43)

Ом

,(44)

Ом

Определяется ток КЗ на шинах 10 кВ, кА:

кА

Определяется ударный ток относительно точки КЗ 3, кА:

,(45)

гдеI_кз - ток КЗ в точке К 3, кА

к_уд - ударный коэффициент

Ударный коэффициент определяется по формуле:

,(46)

гдеТ_а - постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ

,(47)

где=314

с

Определяется ударный коэффициент:

Определяется ударный ток в месте КЗ 3, кА:

кА

Расчет токов КЗ по остальным КТП локомотивного депо сводится в таблицу 8.

Таблица 8 - Результаты расчета токов КЗ сети 10 кВ предприятия

Наименование	rрез, Ом	хрез, Ом	Iкз(3), кА	Та, с	куд	iуд, кА
РП-КТП№1	0,748	11,315	0,534	0,048	1,8	1,35
РП-КТП№2	0,458	11,298	0,536	0,078	1,879	1,42
РП-КТП№3	0,497	11,3	0,535	0,072	1,87	1,41

1.10 Проверка выбранных сечений кабельных линий на термическую стойкость

Проверка кабельных линий необходима для определения минимального сечения по термической стойкости. В качестве примера приводится расчет для кабеля питающего КТП№1.

Первым этапом определяется тепловой импульс тока короткого замыкания по формуле, кА²с:

, (48)

гдеt_отк - время отключения кабельной линии, с;

Время отключения складывается из времени срабатывания релейной защиты и времени отключения выключателя.

t_РЗ=1,5 с, t_в=0,55 с

кА^2.с

Определяется минимальное сечение по термической стойкости по формуле, мм²:

, (49)

где С_т - функция, А ^. с^1/2/мм²

Определяется по /4 с.192/

мм²

Условие F_min<F соблюдается 7,73мм² < 16 мм²

Выбранный кабель удовлетворяет условию. Результаты расчета проверки кабельных линий на термическую стойкость сводятся в таблицу 9.

Таблица 9 - Результаты проверки кабеля на термическую стойкость

Наименование	Вк, кА2с	Fмин, мм2	Марка кабеля	Сечение кабеля, F, мм2
РП - КТП№1	0,457	7,73	АСБ	3х16
РП - КТП№2	0,496	7,04	АСБ	3х16
РП - КТП№3	0,43	6,55	АСБ	3х16

Таким образом, принятое сечение кабелей марки АСБ удовлетворяет всем условиям.

1.11 Выбор высоковольтного оборудования РП

При выборе аппаратов для первичных цепей электроустановок должны учитываться:

· прочность изоляции, необходимая для надежной работы в длительном режиме и при кратковременных перенапряжениях;