Разработка схемы электроснабжения предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Система электроснабжения промышленных предприятий, представляет собой совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения электроэнергией промышленных предприятий. Они оказывают значительное влияние на работу разнообразных электроприемников и на производственный процесс в целом.

Надежное и экономичное снабжение потребителей электроэнергией требуемого качества - необходимое условие функционирования любого промышленного предприятия.

В данном курсовом проекте разрабатывается система электроснабжения отдельных цехов хлопчатобумажного комбината. Выполняются расчеты по выбору коммутационных и защитных аппаратов, расчет и выбор кабельной межцеховой сети, определение электрических нагрузок, расчет токов короткого замыкания. Исходными данными для курсовой работы является технологический процесс цехов и их номинальная мощность, коэффициент загрузки трансформатора, расстояние от РП до подстанции, питающей комбинат.

1. Определение электрических нагрузок

Определение силовых электрических нагрузок будем осуществлять методом расчетного коэффициента.

По данному методу расчетная активная силовая нагрузка цеха определяется по выражению

(1.1)

где Кр - коэффициент расчетной нагрузки;

Киi - коэффициент использования группы однородных электроприемников;

Рномi - мощность группы однородных электроприемников, кВт;

N - число групп электроприемников.

Кр берем ([1],табл П7).

Кр = f(nэ,Ки,Т) (1.2)

где nэ - эффективное число электроприемников;

Ки - групповой коэффициент использования ;

Т - величина, характеризующая климатические условия ( учтена в таблице).

Эффективное число электроприемников можно определить по выражению

(1.3)

где рн.max - наиболее мощный приемник цеха, кВт.

Групповой коэффициент использования можно определить по выражению

(1.4)

Расчетная реактивная силовая нагрузка цеха определяется по выражению

(1.5)

где tgцi - среднее значение коэффициента реактивной мощности i-той группы электроприемников.

Нагрузку освещения определяем по методу коэффициента спроса.

По данному методу расчетная активная нагрузка освещения цеха определяется по выражению

(1.6)

где Кс - коэффициент спроса на освещение;

ру - удельная нагрузка на освещение, Вт/м2;

F - площадь цеха, м2 ;

n - количество этажей.

Так как ру дается в справочниках при освещенности 100 лк и к.п.д. светильника 100% надо произвести пересчет по выражению

(1.7)

где Е - освещенность, лк;

з - к.п.д. светильника.

Расчетная силовая реактивная нагрузка цеха определяется по выражению

(1.8)

где tgцо - значение коэффициента реактивной мощности освещения.

Расчетную активную мощность цеха можно определить по выражению

(1.9)

Расчетную реактивную мощность цеха можно определить по выражению

(1.10)

Полную расчетную мощность цеха определяется по выражению

(1.11)

Активная нагрузка наружного освещения

(1.12)

где П - периметр, по которому производится освещение.

1.1 Выбор мощности оборудования и его параметров

Разбиваем все оборудование по группам с одинаковыми Киi, tgцi. Выбор оборудования, его мощность, а также максимальную мощность (мощность наиболее мощного электроприемника) осуществляем с учетом специфики цеха.

Таблица 1.1 Цех №1

термический цех1		Киi	cosцi	tgцi	Рномi, кВт	Pн.max, кВт
	Плавильные печи	0,65	0,85	0,619744	2400	400
	компрессор	0,65	0,8	0,75	600
	Кран-балки	0,2	0,5	1,732051	200
	ств	0,65	0,7	1,020204	600

Таблица 1.2 Цех №2

		Киi	cosцi	tgцi	Рномi, кВт	Pн.max, кВт
гальванический цех2	эл.двигатели	0,7	0,7	1,02	1200	200
	кран-балки	0,2	0,5	1,73	600
	гальванические ванны	0,7	0,7	1,02	3600
	ств	0,6	0,7	1,02	300

Таблица 1.3 Цех №3

		Киi	cosцi	tgцi	Рномi, кВт	Pн.max, кВт
Кузнечный цех 3	Штамповочные прессы	0,17	0,65	1,16	1750	300
	Приводы ковочных машин	0,2	0,65	1,16	1750
	Вентиляторы	0,7	0,8	0,75	750
	Кран-балки	0,2	0,5	1,73	500

Таблица 1.4 Цех №4

		Киi	cosцi	tgцi	Рномi, кВт	Pн.max, кВт
Механический цех №14	Токарные станки	0,2	0,45	1,98	2450	100
	Фрезерные станки	0,2	0,45	1,98	2450
	Сварочные трансформаторы	0,2	0,4	2,29	700
	Кран-балки	0,2	0,5	1,73	700
	ств	0,6	0,7	1,02	350

Таблица 1.5 Цех №5

		Киi	cosцi	tgцi	Рномi, кВт	Pн.max, кВт
Механический цех №25	Сверлильные станки	0,14	0,45	1,98	3600	100
	Карусельные станки	0,14	0,45	1,98	1800
	Шлифовальные станки	0,25	0,65	1,16	4200
	Кран-балки	0,2	0,5	1,73	1200
	ств	0,6	0,7	1,02	600

Таблица 1.6 Цех №6

		Киi	cosцi	tgцi	Рномi, кВт	Pн.max, кВт
ремонтный цех	шлиф станки	0,25	0,65	1,16	314	140
	фрезерные станки	0,14	0,45	1,98	314
	ств	0,6	0,7	1,02	34
	Кран-балки	0,2	0,5	1,73	170

Таблица 1.7 Цех №7

		Киi	cosцi	tgцi	Рномi, кВт	Pн.max, кВт
насосная	насосы	0,7	0,85	0,61	1900	150
	вспомогательное	0,3	0,6	1,33	300
	вентиляция	0,8	0,8	0,75	250

Таблица 1.8 Цех №8

		Киi	cosцi	tgцi	Рномi, кВт	Pн.max, кВт
компрессорная	компресоры	0,7	0,85	0,61	2000	150
	вентиляция	0,8	0,8	0,75	300
	Кран-балки	0,2	0,5	1,73	350
	насосы	0,7	0,85	0,61	450

Таблица 1.9 Цех №9

		Киi	cosцi	tgцi	Рномi, кВт	Pн.max, кВт
абк	Вентиляторы	0,7	0,8	0,75	100	150
	Нагреватели и кондиционеры	0,8	1	0	250
	Оргтехника	0,5	0,8	0,75	100
	Лифтовые установки	0,2	0,5	1,73	50

1.2 Определение расчетных нагрузок по цехам

Расчет нагрузок аналогичен для всех цехов, поэтому покажем расчет нагрузок цеха №1.

По выражению (1.4) определяем Ки

По выражению (1.3) определяем эффективное число электроприемников

;

По найденным значениям Ки и nэ по [1] в таблице 3.6 находим значение Кр.



По выражению (1.1) определяем расчетную активную силовую нагрузку

По выражению (1.5) определяем расчетную реактивную силовую нагрузку

Для определения нагрузки освещения нам понадобятся следующие данные:

- площадь цеха F = 125*155 = 6400 м2;

- освещенность цеха, принимаем Е = 300 лк.

Принимаем лапмы ДРЛ и светильники РСП-18, для них тип кривой света Д, к.п.д 75%.

При высоте подвеса 12-18 м и площади свыше 1600 м2 рутаб = 3,3 Вт/ м2.

По выражению (1.7) произведем пересчет удельной нагрузки

Коэффициент спроса для отдельно стоящего здания [2]

По выражению (1.6) определяем расчетную активную нагрузку освещения

tgцо 0,48 (cosцо =0,9).

По выражению (1.8) определяем расчетную реактивную нагрузку освещения

Активная расчетная нагрузка (1.9)

Реактивная расчетная нагрузка (1.10)

Полная расчетная нагрузка (1.11)

.

Результаты нагрузок остальных цехов заносим в таблицы 1.11, 1.12, 1.13.

Таблица 1.11 Результаты расчета силовой нагрузки

№ цеха	Название цеха	Ки	nэ	Кр	Ррс, кВт	Qрс, квар
1	Термический цех	0,62	19	0,89	2118,5	1536,3
2	Гальванический цех	0,64	57	0,8	2971,2	3055,6
3	Кузнечный цех	0,26	31	0,75	954,3	992,9
4	Механический цех	0,22	133	0,6	882,4	1633,4
5	Механический цех	0,21	228	0,6	1443,2	2106,3
6	Ремонтный цех	0,19	45	0,8	141,49	206,9
7	Насосная	0,66	32	0,85	1377,3	930,12
8	Компресорная	0,65	41	0,8	1620,5	1091,2
9	АБК	0,66	6	0,9	297,3	96,58

Таблица 1.12 Результаты расчета нагрузки освещения

№ цеха	Е, лк	Кс	F, м2 1эт.	Тип ламп	Тип свет	Выс. подв	з, %	tgцо	рут, Вт/м2	Рро, кВт	Qро, квар
1	300	0, 5	6400	ДРЛ	РСП	8,3	70	1,73	3,3	75,24	130,3
2	300	0, 5	3000	ДРЛ	РСП	8,3	70	1,73	3,3	35,2	61,08
3	300	0, 5	3500	ДРЛ	РСП	8,3	70	1,73	3,3	41,14	71,26
4	300	0, 5	6000	ДРЛ	РСП	12-18	75	1,73	3,3	70,53	122,1
5	300	0, 5	8000	ДРЛ	РСП	12-18	75	1,73	3,3	94,05	162,8
6	300	0, 5	1536	ДРЛ	РСП	8,3	70	1,73	3,3	18,05	31,27
7	200	0,95	400	ЛБ	ЛСП	8,3	70	1,73	3,3	3,1	5,4
8	200	0,95	570	ЛБ	ЛСП	8,3	70	1,73	3,3	4,46	7,73
9	200	0,95	3200	ЛБ	ЛСП	2,5	70	1,73	3,3	12,5	21,71

Таблица 1.13Результаты расчета нагрузок

№ ц	Название цеха	Ррс, кВт	Qрс, квар	Рро, кВт	Qро, квар	Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВ•А
1	Термический цех	2118,5	1536,3	75,24	130,3	2130,5	1667,2	2705,6
2	Гальванический цех	2971,2	3055,6	35,2	61,08	2983,6	3117,2	4314,2
3	Кузнечный цех	954,3	992,9	41,14	71,26	966,3	1064,2	1437,2
4	Механический цех	882,4	1633,4	70,53	122,1	894,3	1758,3	1970,3
5	Механический цех	1443,2	2106,3	94,05	162,8	1390,2	2269,3	2696,3
6	Ремонтный цех	141,49	206,9	18,05	31,27	153,8	238,6	283,2
7	Насосная	1377,3	930,12	3,1	5,4	1385,2	935,2	1671,6
8	Компрессорная	1620,5	1091,2	4,46	7,73	1628,3	1099,3	1964,4
9	АБК	297,3	96,58	12,5	21,71	301,13	118,9	323,5

Найдем расчетный ток по выражению

(1.12)

где Uн - номинальное напряжение 0,4 кВ.

2. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности

2.1 Выбор цеховых трансформаторов

Выбор мощности трансформаторов ведется в зависимости от удельной мощности. При открытой установке к установке принимают сухие трансформаторы, при установке в отдельных помещениях.

Таблица 2.1 Мощность трансформатора при открытой установке

sу, кВ•А/ м2	Меньше 0,2	0,2 - 0,5	Больше 0,5
Sт, кВ•А	1000; 1600	1600	1600; 2500

Таблица 2.2

Мощность трансформатора при установке в отдельных помещениях

sу, кВ•А/ м2	Меньше 0,15	0,15 - 0,35	Больше 0,35
Sт, кВ•А	1000; 1600	1600	2500

Минимальное число трансформаторов определяется по выражению

(2.1)

где Рр - расчетная активная нагрузка, кВт;

Sт - мощность трансформатора кВ•А;

вт - коэффициент загрузки трансформатора;

Таблица 2.3 Расчетные нагрузки цехов

№ цеха	Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВ•А	F, м2	вт	Sт, кВ•А	Nmin
1	2130,5	1667,2	2705,6	6000	0.7	1600	2
2	2983,6	3117,2	4314,2	3900	0.7	2500	2
3,6	966,3	1064,2	1437,2	3500	0.7	1000	2
4,9	894,3	1758,3	1970,3	6400	0.7	1000	2
5	1390,2	2269,3	2696,3	4500	0.7	1000	2
7	1385,2	935,2	1671,6	6000	0.7	1000	2
8	1628,3	1099,3	1964,4	9000	0.7	1600	2

Рассмотрим расчет числа трансформаторов на примере цеха №1, результаты остальных расчетов сведем в таблицу 2.3.

принимаем число трансформаторов 2.

Таблица 2.4 Технические характеристики трансформаторов для КТП

Тип	Номинальная мощность, кВ•А	Потери, кВт	Напряжение КЗ, %	Ток холостого хода, %
		Холостого хода	КЗ
ТМЗ-1000/10	1000	1,9	10,8	5,5	1,2
1600/10	1600	2,65	16,5	6,0	1,0
2500/10	25000	3,75	24,0	6,0	0,8

2.2 Расчет компенсации реактивной мощности

Определяем реактивную мощность, которую можно передать через трансформатор из сети по выражению

(2.2)

Определяем суммарную мощность низковольтных батарей для данной группы трансформаторов по выражению

(2.3)

Мощность БНК, приходящаяся на один трансформатор

(2.4)

Пример расчета рассмотрим на цехе №2

Принимаем к установке батареи УКЛН - 0,4 - 300-150

Суммарная установленная мощность БНК

Результаты расчета сводим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 Расчет мощности низковольтных батарей

№ цеха	Qт, квар	Qнк1, квар	Вывод	Qґнк1 квар	Тип батареи	Qнкф1,квар
1	1238	429	требуется	214	УКЛН - 0,4 - 300-150	600
2	2937	680	требуется	390	УКЛН- 0,4- 600- 150	900
3.6	1199.3	103	требуется	51.5	УКБН -0,4 - 100-50	200
4.9	971.3	897,5	требуется	449.5	УКЛН -0,4 - 450-150	900
5	662.9	1607	требуется	800	2*УКЛН -0,4 - 450-150	1800
7	673.3	262	требуется	131	УКБТ -0,4 - 150-50	300
8	1849	750	требуется	375	УКЛН -0,4 - 450-150	900

2.3 Определение потерь мощности в трансформаторах

Потери активной мощности

(2.5)

где ДРх - потери холостого хода, кВт;

ДРн - нагрузочные потери, кВт;

- фактический коэффициент загрузки трансформатора.

(2,6)

где Sp - полная расчетная мощность с учетом низковольтных батарей.

(2,7)

(2.8)

где ДРк - короткого замыкания, кВт.

Потери реактивной мощности

(2.9)

где Sном - номинальная мощность трансформатора, кВ•А;

Iх - ток холостого хода в процентах;

Uк - напряжение короткого замыкания в процентах.

Пример расчета рассмотрим на цехе №1

Т.к у меня коэффициент загрузки равняется 1.12 ,я буду увеличивать мощность конденсаторной батареи до 600 квар,

Делаем перерасчет:

кВт.

квар.

Таблица 2.6 Результаты расчета потерь в трансформаторах

№ цеха	Тип трансформатора	вт	Количество	ДРт, кВт	ДQт, квар	ДРтУ, кВт	ДQтУ, квар
1	ТМЗ-1600/10	0.68	2	10.27	60.39	20.54	120.78
2	ТМЗ-2500/10	0.74	2	16.89	105.29	33.68	210.6
3.6	ТМЗ-1000/10	0.81	2	8.98	37.43	17.86	74.86
4.9	ТМЗ-1000/10	0.68	2	6.89	37.45	13.86	74.90
5	ТМЗ-1000/10	0.76	2	8.13	37.32	16.26	74.64
7	ТМЗ-1000/10	0.76	2	8.13	37.32	16.26	74.64
8	ТМЗ-1600/10	0.51	2	8.04	40.96	81.82	81.82

2.4 Определение нагрузок КТП и РП

2.4.1 Определение нагрузок на КТП

Расчетная активная мощность

(2.10)

Расчетная реактивная мощность

(2.11)

где Ррс и Qрс - расчетная силовая активная и реактивная нагрузка цеха без учета Кр.

Пример расчета рассмотрим на обьединенных цехах №1 и №9:

кВт.

Таблица 2.7 Результаты расчета нагрузок на КТП

№ цеха	Ррс, кВт	Qрс, квар	Рро, кВт	Qро, квар	ДРтУ, кВт	ДQтУ, квар	Рр, кВт	Qр, квар
1	2118,5	1536,3	75,24	130,3	20.54	120.78	2193,7	1666,6
2	2971,2	3055,6	35,2	61,08	33.68	210.6	3006,4	3116,6
3.6	1095.4	1198.5	59.6	102.46	17.86	74.86	1171,5	1374,5
4.9	1179.2	1726.2	82.53	143,1	13.86	74.90	1275,3	1943,5
5	1443,2	2106,3	94,05	162,8	16.26	74.64	1537,2	2269,1
7	1377,3	930,12	3,1	5,4	16.26	74.64	1380,4	935,52
8	1620,5	1091,2	4,46	7,73	81.82	81.82	2193,74	1666,6

2.4.2 Определение нагрузок на РП

Расчетная активная мощность

(2.12)

Расчетная реактивная мощность

(2.13)

где Ко - коэффициент одновременности, Ко = f(N,Ки);

m - число цехов.

При числе присоединений к РП N=8 и Ки =0,46, Ко = 0,9.

2.5 Расчет экономического значения реактивной мощности, потребляемой из сети энергосистемы

Экономически целесообразное значение реактивной мощности

(2.14)

где - математическое ожидание расчетной активной нагрузки потребителя на шинах РП;

tgцэ - максимальное значение экономического коэффициента реактивной мощности.

Математическое ожидание расчетной активной и реактивной нагрузок потребителя

(2.15)

(2.16)

где Рр и Qр - расчетная активная и реактивная мощность предприятия (с учетом потерь в трансформаторах);

0,9 - коэффициент приведения расчетной нагрузки к математическому ожиданию.

(2.17)

где tgцб - базовый коэффициент реактивной мощности, tgцб = 0,3;

а - основная ставка действующего тарифа на активную мощность, а =120000 руб/(кВт•год);

b - дополнительная ставка действующего тарифа на активную мощность, b= 83 б/кВт•ч;

dmax - отношение потребления энергии в квартале максимальной нагрузки энергосистемы к потреблению в квартале максимальной нагрузки предприятия (при отсутствии сведений

dmax = 1);

k1 - коэффициент отражающий изменение цен на конденсаторные установки, его величина может быть принята равной коэффициенту увеличения ставки двухставочного тарифа на электроэнергию kw .

(2.18)

где kw1 и kw2 - коэффициенты увеличения основной и дополнительной ставок тарифа н электроэнергию (определяются делением действующих ставок тарифа на а = 120руб/(кВт•год) и

1,8• 10-2 руб/кВт•ч соответственно), kw1 = 1669 и kw2 = 4306 ;

Tmax - число часов использования максимальной нагрузки предприятия, Tmax = 4300ч.

,

,

Уравнение баланса на шинах РП

(2.19)



Из полученного результата можно сделать вывод, что не требуется производить расчет о целесообразности дополнительной установки БНК или дополнительного потребления реактивной мощности сверх экономического значения из энергосистемы.

3. Построение картограммы электрических нагрузок

Нагрузка цеха может быть определена

(3.1)

где - масштаб, кВт/мм2;

- радиус окружности мм.

(3.2)

Угол сектора расчетной нагрузки освещения

(3.3)

Принимаем масштаб 0,5 кВт/мм2 .

Так для цеха №1 имеем

мм,

°.

Аналогично производи расчет для других цехов, результаты расчета заносим в таблицу 3.1.

электрическая загрузка трансформатор электроснабжение

Таблица 3.1

Результаты расчета радиусов окружностей картограммы нагрузок

№ цеха	Название цеха	Ррс, кВт	Рро, кВт	Рр, кВт	, мм	, град
1	Механический цех	576	70.53	588.2	19	43
2	Механический цех	391.1	45.8	403.5	16	40
3	Кузнечный цех	387	27.43	395.5	15	24
4	Термический цех	829	50.6	837.5	23	21
5	Ремонтный цех	127,4	35.2	135.6	9	94
6	Гальванический цех	363,3	17.63	371.8	15	16
7	Покрасочный цех	429,7	47.02	437.5	16	38
8	Заготовительный цех	249,9	70.53	258.15	13	98

Рисунок 4.1 Картограмма предприятия

4. Разработка схемы электроснабжения предприятия на напряжение выше 1 кВ

4.1 Определение условного центра электрических нагрузок

Координаты условного центра нагрузки определяются по выражениям

(4.1)

(4.2)

где и - координаты центра нагрузок i-того цеха.

Таблица 4.1 Координаты центров нагрузок всех цехов

№ цеха	Название цеха	Рр, кВт	Хi	Yi
1	Механический цех	588.2	55	245
2	Механический цех	403.5	166	255
3	Кузнечный цех	395.5	60	105
4	Термический цех	837.5	55	173
5	Ремонтный цех	135.6	170	82
6	Гальванический цех	371.8	149	135
7	Покрасочный цех	437.5	170	195
8	Заготовительный цех	258.15	55	40

Зная место расположения УЦЭН рис. 4.1. можно определить место расположения РП. Смещаем РП в сторону источника питания.

Разработаем два варианта схем электроснабжения (рис. 4.2. и 4.3) и сравним их.

Определим суммарную длину линий для обоих вариантов:

первый вариант

м;

второй вариант

м.

Число присоединений к РП: первый вариант 6, второй вариант 8,.

Т.к в первом варианте число присоединений к РП меньше, суммарная длинна линий для дальнейшего расчета принимаем первый вариант.

Рисунок 4.2 Первый вариант электроснабжения



Рисунок 4.2 Второй вариант электроснабжения

4.2 Определение нагрузок и выбор кабелей

Определим нагрузки по участкам воспользовавшись выражениями (2.8) и (2.9), пересчитав потери в трансформаторах с учетом действительных коэффициентов загрузки трансформаторов.

Коэффициент загрузки трансформатора определяем по выражению

(4.3)

где

(4.4)

где и определяются по выражениям

(4.5)

(4.6)

где - число трансформаторов на ТП.

Таблица 4.2 Расчетные нагрузки по цехам

№ цеха	Nт	Sтном, кВ•А	Рр, кВт	Qр, квар	Рґр, кВт	Qґр, квар	Qнк, квар
1,3	2	630	983	1621	1002,18	1691,42	600
4,5	2	630	975	940	989,39	1016,3	400
2,7	2	630	840	1126	852,06	1184,66	600
6,8	2	400	629	809	639,01	862,58	600

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4.3 Нагрузки на ТП

Расчет нагрузок рассмотрим на примере1 цеха.

кВт,

квар,

кВ•А,

,

кВт,

квар,

кВт,

квар,

кВ•А,

кВ•А.

кВ•А,

Аналогичный расчет производим для остальных цехов, результаты расчета заносим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 Результаты расчета нагрузок

№ цеха	Sрн, кВ•А	т	Sґрн, кВ•А	ДРт, кВт	ДQт, квар	Sґр, кВ•А
1.3	491.5+j510 522	0.83	501+j524.6 587	9.3	35.21	510.6+j55.81 561.76
4.5	487+j270 556	0.88	494+j308 582.12	7.24	38.17	503+j346 610
2.7	420+j263 475	0.78	426++j282 510	6.01	32.42	432+j301 526
6.8	314+j104 330	0.82	31+j131 344	4.99	25.5	324+j157 360

Выбор кабеля линии Л2.

Условие выбора по экономической плотности тока

(4.7)

где - экономическая плотность тока, берется в зависимости от Тmax, при Тmax =4300 ч = 1,4 А/мм2;

- расчетный ток линии, А.

(4.8)

А,

мм2,

Принимаем прокладку кабеля в земле, в тоннелях. Принимаем кабель ААБ - 10 - 3 х 25 с А.

Проверяем выбранный кабель по допустимому току нагрева

(4.9)

А А,

по условию нагрева проходит.

Выбераем кабель для линии 2,3,4

Л3: А,

мм2

Л4 : Т.к. схема питания цеховых трансформаторов 1,3,4,5 цехов магистральная сквозная то при расчете тока в линии от црп до цехового трансформатора 1,4 цеха будем рассчитывать следующим способом

А,

мм2,

Л5: А,

мм2

Весь кабель мы прокладываем в земле от ЦРП до РП

Проверяем выбранный кабель по нагреву токами послеаварийного режима

В случае аварии допускается загрузка трансформатора на 40% и требуется проверить кабель на нагрев током перегрузки.

Произведем пересчет нагрузок для линии 1(при отключении трансформатора в цехе №5)

кВ•А,

,

кВт,

квар,

кВ•А,

А,

для линии 4,5А > = 55,47 А по условию нагрева проходит.

для линии 1,3А > = 87,99 А по условию нагрева проходит.

Аналогично производим выбор кабелей других линий, результаты выбора заносим в таблицы 4.4 и 4.5.

Таблица 4.4 Выбор кабеля по экономической плотности тока

Линия	Sрл, кВ•А	Iрл, А	F, мм2	Марка кабеля	, А
1.3	1171	67,68	49,05	ААШвУ -10-3х50	90
4.5	946,2	55,42	24,89	ААШвУ -10-3х25	90
2.7	961,32	56,52	22,1	ААШвУ -10-3х25	90
6.8	604,1	34,94	14,86	ААШвУ -10-3х16	75

Таблица 4.5 Проверка кабеля токами нагрева послеаварийного режима

Линия	S'рла кВ•А	Iрла, А		Вывод, новый кабель
1.3	1171	67,68	87,99>67,68	ААШвУ-10-3х50 А
4.5	946,2	55,42	72,046>55,42	ААШвУ-10-3х25
2.7	961,32	56,52	73,47>56,52	ААШвУ-10-3х25
6.8	604,1	34,94	45,42>34,94	ААШвУ-10-3х16

Выбор кабеля соединяющего питающую ПС и РП рис. 4.5.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4.5. Схема питания РП.

Используя выражения (4.11) и (4.12) определяем нагрузку на шинах РП.

Расчетная активная мощность

 (4.11)

расчетная реактивная мощность

(4.12)

где - число трансформаторов на i-той ТП;

= 0,9 при 9 присоединений к РП и Ки = 0,38.

кВт,

квар

Определяем полную мощность на РП и ток линии в нормальном режиме

кВ•А,

(4.13)

А.

Определяем сечение по экономической плотности тока

мм2.

Принимаем кабель ААБ-10-3х240 А.

Проверяем выбранное сечение током нагрева в послеаварийном режиме

(4.14)

где - поправочный коэффициент;

- коэффициент допустимой перегрузки, берется в зависимости от загрузки кабеля.

(4.15)

Определяем коэффициент загрузки кабеля

(4.16)

.

Приняв коэффициент допустимой перегрузки1,2

А.

Так как 355 < 575,3, то выбранный кабель по условию нагрева не проходит.

Принимаем два кабеля прокладываемых в земле с расстоянием в свету 20 см, Кп = 0,92 ААБ-10-3х150 А.

.

Приняв коэффициент допустимой перегрузки1,5

А.

Так как 550 > 500,3, то выбранный кабель по условию нагрева проходит.

5. Расчет токов КЗ

Определим сопротивление элементов.

Зададимся базисными условиями

кВ•А,

кВ.

Сопротивление системы

(5.1)

.

Сопротивление трансформатора

(5.2)

.

Сопротивление кабельной линии

(5.3)

(5.4)

Таблица 5.1 Сопротивление кабелей

Линия	Марка кабеля	, А	Длина, км	Ro, Ом/км	Хо, Ом/км	Rл	Хл
Рп	2ААШвУ-10-3х150	550	0,9	0,208	0,079	0,169	0,065
Л4	ААШвУ-10-3х50	140	0,13	0,62	0,09	0,14	0,0094
Л5	ААШвУ-10-3х25	90	0,6	1,25	0,09	0,02	0,0043
Л2	ААШвУ-10-3х25	90	0,6	1,25	0,09	0,68	0,0043
Л3	ААШвУ-10-3х16	60	0,02	1,94	0,099	0,07	0,0014

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определим базисный ток

(5.5)

кА.

Ток короткого замыкания можно определить по выражению

(5.6)

(5.7)

где - ударный коэффициент, при связи системы со сборными шинами 10 кВ. где рассматривается КЗ через трансформатор мощностью 25 кВ•А = 1,8.

Рассмотрим пример расчета на точке К1

,

 кА,

кА.

Аналогично производим расчет для других точек КЗ, результаты расчета заносим в табли - цу 5.2., для других точек = 1,369 и Та = 0,01 с.

Таблица 5.2 Результаты расчета токов КЗ

Точка КЗ			, кА	,кА
К1	2,24	0,244	3,39	8,62

6. Выбор сечений токоведущих элементов и электрических аппаратов напряжением выше 1 кВ

Произведем проверку выше выбранных кабелей по термической стойкости.

Линия Л, так как линия состоит из двух кабелей проверку производим по току КЗ в конце линии.

Тепловой импульс тока КЗ можно определить по выражению

(6.1)

где - время отключения тока КЗ;

- время затухания апериодической составляющей тока КЗ.

Минимальное сечение по термической стойкости

(6.2)

где С = 100.

Таким образом минимальное сечение для линии Л

кА2•с,

мм2.

Линия Л имеет сечение 2 х150, 150 мм2 больше минимального, поэтому кабель термически стоек.

Для линий Л1, Л2, Л3, Л6 ,Л7, Л8, Л9, Л12, Л13

кА2•с,

мм2.

Таким образом кабели Л4, F = 50 мм2, по термической стойкости проходя. Кабели Л2,Л3,Л5 F = 25 мм2 по термической стойкости не проходят, поэтому их сечения должны быть увеличены до 35 мм2.

Окончательные результаты выбора кабелей заносим в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 Результаты выбора кабелей

Линия	Марка кабеля
Л1	2ААБ-10-3х150
Л2	ААШвУ-10-3х35
Л3	ААШвУ-10-3х35
Л4	ААШвУ-10-3х50
Л5	ААШвУ-10-3х35

Выберем кабели для соединения цехов 3и1,4и5,2и7,6и8. Согласно условию (4.9).

Так для цеха 1

А.

Таким образом цех №4 может быть присоединен к цеху №1 кабелем 2хАВВГ 3х150 с допустимым током 3х 335 А, с расстоянием в свету 20 см, Кп = 0,92 .

А.

Для цеха2

А.

Таким образом цех №7 может быть присоединен к цеху №2 кабелем 2хАВВГ 3х150 с допустимым током 2 х 335 А, с расстоянием в свету 20 см, Кп = 0,92 .

А.

Для цеха5

А.

Таким образом цех №5 может быть присоединен к цеху №4 кабелем АВВГ 3х95 с допустимым током 255 А, с расстоянием в свету 20 см, Кп = 0,92 .

А.

Для цеха8

А.

Таким образом цех №6 может быть присоединен к цеху №5 кабелем 2хАВВГ 3х70 с допустимым током 2 х 410 А, с расстоянием в свету 20 см, Кп = 0,92 .

А.

6.1 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.:

(6.3)

При расположении шин плашмя (большая грань полосы находится в горизонтальной плоскости) допустимый ток, указанный в [2] табл.П7.6 стр.130, 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

 (6.4)

Механические напряжения в материале шины, возникающие под действием изгибающего момента, МПа:

(6.5)

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

(6.6)

где b и h - соответственно меньший и больший размеры сторон поперечного сечения шины.

Проверка шин на термическую стойкость сводится к определению минимального допустимого сечения:

(6.7)

где С - расчётный коэффициент, принимаемый для шин 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

принимаем шины размером 50x6мм, имеющие площадь сечения 300 мм2 и Iдоп = 703 А.

кА2•с,

Что меньше принятого нами сечения равного 300 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 МПаМПа выполняется, выбранные шины динамически устойчивы.

6.2 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 Л1.

Выбор выключателя:

- по напряжению

10 кВ = 10 кВ;

- по току

345,2 А < 1000 А,

690,4 А < 1000 А,

к установке принимаем выключатель ВВ/TEL - 10 -1000/20;

- по отклюю чающей способности

определим отключающую мощность

(6.8)

МВ·А,

(6.9)

МВ·А,

61,57 МВ·А < 346,6 МВ·А;

- по динамической стойкости

8,62 кА < 51 кА;

- по термической стойкости

64,7 кА2•с < 202 · 3 = 1200 кА2•с.

Выбор разъединителя

- по напряжению

10 кВ = 10 кВ;

- по току

690,4 А < 1000 А,

к установке принимаем разъединитель РВЗ - 10 -1000;

- по динамической стойкости

8,62 кА < 51 кА;

- по термической стойкости

64,7 кА2•с < 202 · 1 = 400 кА2•с.

Аналогично производим выбор остальных выключателей и разъединителей результаты выбора заносим в таблицу 6.2 и 6.3.

Таблица 6.2 Выбор выключателей и разъединителей

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
	Л1	Л2,	Л3,	Л4,	Л5,	секционный	ВВ/TEL - 10 -630/16	РВЗ - 10 -630
	10 кВ	10 кВ	10 кВ	10 кВ	10 кВ	10 кВ	10 кВ	10 кВ
	А	А	А	А	А	--	630 А	--
	27,2\ А	202,1 А	67 А	223, А	250,8 А	394,4А	630 А	1000А
	115,3 МВ·А	115,3 МВ·А	115,3 МВ·А	115,3 МВ·А	115,3 МВ·А	115,3 МВ·А	500 МВ·А	--
	8,62 кА	8,62 кА	8,62 кА	8,62 кА	8,62 кА	8,62 МВ·А	41 кА	51 кА
	64,7 кА2•с	64,7 кА2•с	64,7 кА2•с	64,7 кА2•с	64,7 кА2•с	64,7 кА2•с	162 · 3 = 768 кА2•с	400 кА2•с

Таблица 6.3 Результаты выбора выключателей и разъединителей

Линия	Выключатель	Разъединитель
Л	ВВ/TEL - 10 -1000 - У3	РВЗ Ин 1а - 10 - 1000 -У3
Л1	ВВ/TEL - 10 -630 - У3	РВЗ Ин 1а - 10 - 630 - У3
Л2,	ВВ/TEL - 10 -630 - У3	РВЗ Ин 1а - 10 - 630 - У3
Л3	ВВ/TEL - 10 -630 - У3	РВЗ Ин 1а - 10 - 630 - У3
Л4,	ВВ/TEL - 10 -630 - У3	РВЗ Ин 1а - 10 - 630 - У3
Л5	ВВ/TEL - 10 -630 - У3	РВЗ Ин 1а - 10 - 630 - У3
Секционный	ВВ/TEL - 10 -630 - У3	РВЗ Ин 1а - 10 - 630 - У3

6.3 Выбор трансформаторов тока и напряжения

Трансформаторы тока выбираются по тем же условия, что и ранее выбранные аппараты напряжением выше 1кВ.

Номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора тока S2 должна быть не менее суммы мощности, потребляемой приборами Sпр, и мощности, теряемой в проводах и переходных контактах:

(6.10)

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:

(6.11)

При соединении в звезду трех трансформаторов тока сечение проводов, мм2:

(6.12)

где с - удельное сопротивление проводов, мкОм, которое принимаем для алюминиевых проводов равным 0,0262 мкОм;

l - длина соединительных проводов, которую принимаем равной l = 5м.

Пример выбора рассмотрим при установке ТТ на линии Л.

Выбираем ТТ ТПОЛ - 10 - 800/5 = 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:

При соединении в неполную звезду двух трансформаторов тока сечение проводов, мм2:

Принимаем к установке кабель типа АКВРТ, сечением 3 мм2.

Аналогично производим выбор остальных ТТ, результаты выбора заносим в таблицу 6.4.

По динамической стойкости

,

16,1 кА < 81 кА.

По термической стойкости

64,7 кА2•с < 322 · 3 = 3072 кА2•с.

Таблица 6.4 Результаты выбора трансформаторов тока

Линия	Трансформатор тока
Л	ТПОЛ - 10 - 800/5
Л1	ТПЛ - 10 - 150/5
Л2,Л3	ТПЛ - 10 - 150/5
Л6,Л7	ТПЛ - 10 - 150/5
Л8,Л9	ТПЛ - 10 - 150/5
Л12,Л13	ТПЛ - 10 - 150/5
Секционный	ТПЛ - 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:

 (6.13)

где - суммарная активная мощность, потребляемая катушками приборов, Вт,

(6.14)

- реактивная мощность, вар,

(6.15)

Трансформаторы напряжения на шинах РП принимаем типа 3НОЛП -10-66У3, соединённого Y0/Y0/ -0, Uн=10Кв со встроенными предохранителями ПКН -10. Вторичную нагрузку трансформатора определим как суммарную из таблицы 6.4.

Таблица 6.5 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 120 В·А > 40,52 В·А выполняется.

Для релейной защиты, на отходящих кабельных линиях, предусматриваем установку трансформаторов тока нулевой последовательности типа ТЗЛМ-У3.

6.4 Выбор автоматических выключателей в цепи БНК

Определим токи от БНК по выражению

(6.16)

где - мощность установленных батарей.

Выбор автоматического выключателя осуществляем по следующим условиям

(6.17)

(6.18)

(6.19)

(6.20)

Рассмотрим пример расчета на ТП1, для остальных расчет будет аналогичен, результаты расчета заносим в таблицу 6.5.

А,

А,

выбираем автоматический выключатель ВА 55 - 43 Iн = 400 А с А;

А,

,

принимаем

А.

Таблица 6.6

Результаты выбора автоматических выключателей в цепи БНК

№ цеха	Qнк, квар	, А	Тип автоматического выключателя	, А		, А
1,3	600	912.2	ВА 55 - 43 Iн = 1600 А	630	2	1260
4,5	200	304.2	ВА 53 - 37 Iн = 400 А	320	2	620
2,7	300	456.5	ВА 53 - 39 Iн = 630 А	630	2	1260
6,8	300	456.5	ВА 55 - 39 Iн = 400 А	630	2	1260

7. Электрические измерения и учет 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 цепях, 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 электроустановках обычно производится измерение одного междуфазного напряжения. В сетях с изолированной нейтралью (напряжением 6…35кВ) вольтметры используются также для контроля изоляции. Для этой цели применяются три вольтметра (или один вольтметр с переключателем), включаемые на фазные напряжения через измерительный трансформатор типа 3НОЛП, присоединённый к секции РП.

Учёт электроэнергии на промышленных предприятиях подразделяется на расчётный (коммерческий) и технический (контрольный).

Расчётный учёт электроэнергии предназначен для осуществления 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 (на балансовой принадлежности) электроснабжающей организации и предприятия;

- счётчики реактивной энергии устанавливаются на тех же элементах схемы, что и счётчики активной энергии;

- 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 энергии должен выбираться на одну ступень ниже класса точности счётчик активной энергии;

- для предприятия, рассчитывающегося с электроснабжающей организацией по двухставочному 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 учета устанавливается СИКОН (контроллер сетевой индустриальный).

Сведём в таблицу 7.1 совокупность используемых щитовых электроизмерительных приборов учёта параметров потребляемой электрической энергии.

Таблица 7.1 Щитовые приборы

Прибор	Тип	Класс точности	Потребляемая мощность катушки, В·А(Вт)
			напряжения	тока
Амперметр	Э335	1,0	~	0,5
Вольтметр	Э335	1,5	2	~
Ваттметр	Д335	1,5	1,5	0,5
Варметр	Д335	1,5	1,5	0,5
Счётчик полного учета	СА4-И672М	1,0	40(10)	5

Далее покажем схему места установки щитовых электроизмерительных приборов учёта установленных на предприятии для питания ТП8. На других линиях приборы измерения и учета установлены аналогично.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7.1 Схема расположения приборов учета

Литература

1. Радкевич В. Н. Проектирование систем электроснабжения: Учеб. пособие. - Мн.:НПООО <<ПИОН>>, 2001 -291 с.

2. Королёв О.П., Радкевич В.Н., Сацукевич В.Н. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебно-метод. Пособие по курсовому и дипломному проектированию. - Мн.: БГПА, 1998 - 139 с.

3. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат,1989. - 608 с.

4. Электротехнический справочник: в 3-х т. Т.2. электротехнические устройства. Под общ. ред. проф. МЭИ В.Г. Герасимова, П.Г. Грудинского, Л.А. Жукова и др. - М.: Энергоиздат, 1981.

5. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Высш. школа, 1989 - 400 с.

6. Методическое пособие по расчёту компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий. - Мн.: БГПА, 2000 - 143

Размещено на Allbest.ru