Расчет системы электроснабжения цеха промышленного предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Расчет системы электроснабжения цеха промышленного предприятия»

Содержание

Введение

1. Анализ потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения

2. Выбор рода тока и напряжения

3. Расчёт электрических нагрузок

4. Расчёт и выбор цеховых сетей

5. Компенсация реактивной мощности

6. Выбор силовых трансформаторов

7. Выбор питающей линии 6кв

8. Расчёт токов короткого замыкания

9. Выбор электрооборудования подстанции

10. Разработка схемы и расчёт релейной защиты силового трансформатора

11. Заземление цеховой т.п.

Литература

Введение

Современный этап развития промышленности характеризуется сложностью и электроемкостью производственного процесса, ростом единичных мощностей агрегатов. Электрические нагрузки промышленных предприятий, а следовательно и потребителей электроэнергии зависят от вида и количества выпускаемой продукции, от уровня механизации и автоматизации технологического процесса, от показателей по обеспечению надлежащих условий работы и охраны труда рабочих и служащих. Современная тенденция к концентрации производств и созданию крупных промышленных комплексов приводит к тому, что увеличивается количество промышленного оборудования, укрепляются и совершенствуются отдельные технологические агрегаты и механизмы.

Основным направлением развития систем электроснабжения является совершенствование способов получения, преобразования, передачи, распределения и использования энергоресурсов или энергии различных видов. Повышение КПД всех энергоустановок и уменьшение экологического влияния.

Энергосбережение и экономия всех материалов и трудовых ресурсов. Это достигается уменьшением потерь при передаче и преобразовании энергии, применение менее материала емких и более надежных конструкций всех элементов электроснабжения, выравнивание графика нагрузок во времени.

Увеличение надежности систем электроснабжения.

Обеспечение требуемого качества электроэнергии.

Обеспечение электро-пожаро-взрывобезопасности.

Совершенствование и разработка систем защиты.

Переход на новую элементную базу вспомогательных цепей электроснабжения. Это внедрение новых систем защиты, автоматизации управления, обработки измеряемых данных, диагностика неисправностей.

Широкое применение компьютерных технологий.

Условия рыночной экономики требуют от предприятия непрерывного роста производительности труда, расширения ассортимента и улучшения качества продукции

1. Анализ потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения

На участке высокочастотных установок цеха №7 Первоуральского новотрубного завода установлено следующее оборудование: высокочастотные установки, вентиляторы, аэраторы, насосы, столы ОТК а так же правильный стан. Любое оборудование работает в одном из трёх режимов: продолжительный, повторно-кратковременный и кратковременный. В продолжительном режиме работает следующее оборудование: высокочастотные установки №6,7,8,9, приводы вентиляторов, аэраторов и насосов, столы ОТК и газовая печь.

В повторно-кратковременном режиме работает следующее оборудование: радиак5,6, сверлилка, наждак.

По роду тока электроприёмники работают на трёхфазном: двигатели (приводы вентиляторов, аэраторов, насосов), и однофазном: освещение, вспомогательное оборудование. Электроприёмники участка высокочастотных установок работают от напряжения 0,4кВ промышленной частоты 50Гц. Высокочастотные установки имеют собственные преобразователи частоты, запитанные от этой же сети.

Коэффициент мощности делят на высокий, средний и низкий. Данные приёмники работают с высоким 0,8 и средним 0,5 коэффициентом мощности. С высоким коэффициентом мощности работают: высокочастотные установки, приводы вентиляторов, аэраторов, насосов, столы ОТК. Со средним коэффициентом мощности работают: сверлилка, наждак, радиак, тельфер.

По обеспечению электроснабжения приёмники делятся на три группы.

Все выше перечисленные приёмники относят ко второй группе обеспечения электроснабжения, то есть перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой массовый не до отпуск продукции, простои рабочих механизмов, нарушению нормальной деятельности городских жителей. В этом случае рекомендуется два взаиморезервирующих источника. Перерыв допускается на время переключения с аварийного источника на резервное питание. Данное действие осуществляется обслуживающим персоналом или оперативной выездной бригадой.

Анализ электрических нагрузок

Для анализа работы оборудования используются графики электрических нагрузок, которые отображают зависимость мощности от времени.

Рисунок 1 - Типовой суточный график электрических нагрузок

На рисунке 1 представлен суточный график нагрузок со средними величинами за промежутки времени.

Максимум нагрузки приходится на утро в периоде с 8 до 10.30 и в период с 12 до 17.30. минимум нагрузки приходится на время с 24 до 8 утра, с 10.30 до 12 и с 17.30 до 24 часов.

Суммарный суточный график для предприятия является наиболее равномерным, поэтому выравнивание графика производить не надо.

На основе суточного графика построим годовой график нагрузок.



Рисунок 2 - Годовой график электрических нагрузок

По графику определяется число часов использования максимума нагрузки.

_,(1)

где Э_Г - годовой расход активной электроэнергии, %*ч;

P_MAX - максимальная нагрузка, кВТ

По годовому графику определяется количество потребляемой энергии

(2)

Характер графика напрямую зависит от электроприёмников и режима их работы, а так же числа смен предприятия.

2. Выбор рода тока и напряжения

нагрузка электроэнергия цех кабель трансформатор

Цеховая сеть имеет напряжение 380В переменного тока промышленной частоты. Распределительная сеть выполнена на напряжении 6кВ.

3. Расчёт электрических нагрузок

Расчёт электрических нагрузок производится методом упорядоченных диаграмм, при помощи которого можно определить максимум нагрузки приёмников с различной мощностью.

Исходные данные: установленная мощность, количество приёмников.

Расчёт электрических нагрузок участка ВЧУ рассмотрим на примере группы электроприёмников ЩР№14А.

Определяется число приёмников в группе

ВЧУ№6 n₁=1

ВЧУ№7 n₂=1

Аэратор n₃=1

Стол ОТК n₄=7

Определяем наибольшую и наименьшую мощности приёмников

P_MIN1=50 кВТ,P_МАХ1=50 кВТ

P_MIN2=60 кВТ,P_МАХ2=60 кВТ

P_MIN3=4,5 кВТ,P_МАХ3=4,5 кВТ

P_MIN4=0,75 кВТ,P_МАХ=7 кВТ

Определяем номинальные мощности приёмников в группе

Р_НОМ1=50 кВТ

Р_НОМ2=60 кВТ

Р_НОМ3=4,5 кВТ

Р_НОМ4=24 кВТ

Коэффициенты использования и Cos берутся из справочных таблиц. tg определяется через Cos.

Для ВЧУ№6 Ки=0,7, Cos=0,85, tg=0,61

Для ВЧУ№7 Ки=0,7, Cos=0,85, tg=0,61

Для аэратора Ки=0,7, Cos=0,85, tg=0,61

Для Стола ОТК Ки=0,25, Cos=0,7, tg=1

Рассчитываем среднесменную мощность

(3)

кВТ

кВТ

кВТ

кВТ

Рассчитываем среднесменную реактивную мощность

(4)

квар

квар

квар

квар

Рассчитываем нагрузку ЩР14А.

Число приёмников узла n=10

Рассчитываем суммарную мощность приёмников в узле

Р_НОМ.=Р_НОМ1+ Р_НОМ2+Р_НОМ3+ Р_НОМ4 (5)

Р_НОМ.=50+60+4,5+24+138,5кВТ

Рассчитываем модуль силовой сборки

m=(6)

m=

Рассчитываем сумму активных мощностей

Р_см=Р_см1+Р_см2+Р_см3+Р_см4(7)

Р_см=35+42+3,15+6=86,15кВТ

Рассчитываем сумму реактивных мощностей

Q_см= Q_см1+Q_см2+Q_см3+Q_см4(8)

Q_см=21,3+25,6+1,9+6=54,8кВТ

Рассчитываем коэффициент использования узла

(9)

Рассчитываем tg, а после Cos

(10)

Cos=0,84

Находим эффективное число электроприёмников в узле

Так как т>3 (m=80), Ku>0,2 (Ku=0,62) то n_э рассчитывается по формуле

(11)

Определяем коэффициент максимума узла по графику

Так как n=4,6 а Ku=0,62 то К_М=1,35

Определим расчётную мощность узла

(12)

кВТ

Определим реактивную мощность по формуле если n>10

(13)

Если n<10 то по формуле

(14)

квар

Определим полную расчётную мощность узла

(15)

Определяем расчётный ток узла

(16)

А

Расчёты по всем остальным узлам выполняются аналогично а результаты сводятся в таблицу 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

4. Расчёт и выбор цеховых сетей

При выборе схемы электроснабжения предприятия необходимо учитывать распределение нагрузок по территории предприятия. В данном рассматриваем случае используется радиальная схема электроснабжения. Её применяют при наличии сосредоточенных нагрузках распределённых по территории цеха.

Рисунок 3 - Радиальная схема электроснабжения

QF1, QF2, QF3, QF4, QF5, QF6, QF7, QF8, QF9, QF10, QF11 - автоматические выключатели

РУНН - распределительное устройство низкого напряжения

Т - силовой трансформатор

Достоинством данной схемы является то, что отключение одной линии не повлияет на работу приёмников подключенных к другой линии.

Выбор предохранителей

Предохранитель - это аппарат для защиты от короткого замыкания. Конструктивно выполнен в виде корпуса из изоляционного материала и плавкой вставки. При повышении номинального тока на 30 - 40% плавкая вставка расплавляется и таким образом цепь размыкается.

Рассмотрим выбор предохранителей на примере электроприёмников узла ЩР№14а.

Плавкая вставка не должна перегорать при пусках и при работе под нагрузкой на протяжении длительного времени.

(17)

, (18)

где - это длительно допустимый ток плавкой вставки, А;

- это номинальный ток электроприёмника, А;

- это пусковой ток электроприёмника, А;

- это коэффициент, зависящий от пуска:

- обычный пуск;

- тяжёлый пуск

Рассчитываем номинальные токи электроприёмников

,

где - номинальная мощность приёмника по паспорту, кВТ;

- это номинальное напряжение сети, кВ;

- это коэффициент мощности; [ПЗ]

- КПД, учитывается только для двигателей

Рассчитываем пусковые токи приёмников

,

где - это кратность пускового тока:

- для двигателей;

- для печей, выпрямителей;

- для освещения

Рассчитываем длительно допустимый ток плавкой вставки

По расчётным данным выбираем предохранители ПН2.

ПН2 - предохранитель с закрытым разборным патроном с наполнителем. I_ном=250А, I_пл.вст=200А

250А>84,7А

200А>169,4А

Условия выбора выполнены.

Выбор предохранителей для других приёмников аналогичен.

Производим выбор предохранителя для узла ЩР№14а.

I_рI_ном

I_пл.вст

Рассчитываем пиковый ток узла

,

где - наибольший пусковой ток приёмника в узле, А

- номинальный ток этого приёмника, А;

- коэффициент использования этого приёмника;

- расчётный ток узла, А

Рассчитываем длительно допустимый ток плавкой вставки

,

По расчётным данным выбираем предохранитель ПН2. I_ном=400А, I_пл.вст=315А

400A>185A

315A>284,4A

Все полученные результаты сводятся в таблицу2.

Таблица 2 - Выбор предохранителей

Расчетные данные	Каталожные данные
электроприемники	Рном	Iном	Iпуск		Тип	Iном	Iпл.вст.
	кВТ	А	А	А		А	А
ЩР№14а
ВЧУ№6	50,0	84,7	423,5	169,4	ПН2	250	200
ВЧУ№7	60,0	122,4	612,0	244,8	ПН2	250	250
Аэратор	4,5	9,2	46,0	18,4	НПН2	63	20
Стол ОТК	24,0	60,0	300,0	120,0	ПН2	250	125
	Рр	Iр	Iпик		Тип	Iном	Iпл.вст.
Итого	107,0	185,0	771,1	284,4	ПН2	400	315

Выбор автоматических выключателей

Автоматический выключатель - это аппарат защиты для автоматического отключения электрических цепей при коротком замыкании и перегрузке и для редких оперативных переключений.

Рассмотрим выбор автоматических выключателей на узле ЩР№14а

Производится проверка на срабатывание от пикового тока

,

где - наибольший пусковой ток приёмника в узле, А;

- номинальный ток этого приёмника, А;

- коэффициент использования этого приёмника;

- расчётный ток узла, А

Рассчитываем ток теплового расцепителя

(21)

Рассчитывает ток электромагнитного расцепителя

(22)

По расчётным данным выберем автоматический выключатель марки ВА52-35: I_ном=250А, I_т.р=250А, I_эм.р=3000А

250A>185A

250A>203,5A

3000A>889,3A

Остальные расчёты выполняются аналогично, а полученные результаты заносятся в таблицу.

Таблица 3 - Выбор автоматических выключателей

Расчетные данные	Каталожные данные
узлы	Рр	Iр	Iпик	1,1 Iр	1,25 Iпик	Тип	Iн	Iтр	Iэм.р
	кВТ	А	А		А		А	А	А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ЩР№15	221,0	372	2521,7	409,2	3152,1	ВА52-39	630	500	5000
ЩР№49	40,0	61	383,5	67,0	479,3	ВА51Г-35	100	80	560
ЩСУ№28	180,0	319	3152,1	350,9	3940,1	ВА52-37	400	400	4000
ЩСУ№25	14,2	25	705,4	27,5	881,2	ВА52-33	160	100	1000
ЩСУ№26	12,9	23	614,3	25,3	767,8	ВА51Г-25	100	80	800
Ввод В	530,0	995	12468	1094,5	15585	ВА53-41	1600	1600	16000
ЩР№14а	107,0	185	711,7	203,5	889,3	ВА52-35	250	250	3000
ЩР№49а	187,6	310	2418,3	341,0	3022,0	ВА52-37	400	400	4000
ЩР№16	37,8	81	936,9	89,1	1171,1	ВА52-33	160	125	1250
ЩР№16а	50,8	84	1226,4	92,4	1533,0	ВА52-33	160	160	1600
ЩР№13	55,5	94	787,7	103,4	984,6	ВА52-33	160	125	1250
Итого цеху	2415,0	2262,0	12468,5	2488,2	15585	ВА52-33	2500	2500	16000

Выбор проводов и кабелей

Рассмотрим выбор проводов и кабелей на электроприёмнике из узла ЩР14а.

Сечение проводника выбирается на основе сравнения номинального и допустимого токов. Данные по проводнику берутся из справочной таблицы.

I_допI_ном,

где I_доп - максимально допустимый ток для проводника, А

105А>84,7А

Поэтому условию выбираем кабель с I_доп=105А и S=25мм²

Далее определяем падение напряжения на выбранном кабеле

,(23)

где - длина выбранного кабеля, км;

- активное сопротивление в проводнике, Ом/км;

- индуктивное сопротивление в проводнике, Ом/км;

- коэффициент мощности

Определим падение напряжения в процентах

(24)

где U_ном - напряжение сети, В

%

0,6%<5%

Условие выполнено.

Проверим кабель на соответствие аппарата зашиты

IдопK₃I₃(25)

где K₃ - коэффициент защиты;

I₃ - ток плавкой вставки предохранителя, А

K₃I₃=0,33 200=66А

105А>66A

Выбираем кабель марки АПВ

А - алюминиевая жила,

П - полиэтиленовая изоляция жил,

В - поливинилхлоридная оболочка.

Провода и кабели для других приёмников и узлов рассчитываются аналогично, а результаты сводятся в таблицу 4.

Таблица 4 - Выбор проводов и кабелей

приемники	Iном		S	Iдоп	r0	x0			КзIз	марка
	А	км	мм2	А			В	%	А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
ЩР14а	185,0	0,040	70	210	0,447	0,0612	5,1	1,34	103,9	АПВ
ВЧУ6	84,7	0,015	25	105	1,250	0,0662	2,3	0,60	66,0	АПВ
ВЧУ7	122,4	0,025	35	130	0,894	0,0637	1,1	1,07	82,5	АПВ

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Аэратор	9,2	0,012	2	21	12,500	0,104	2,0	0,52	6,6	АПВ
Стол ОТК	60	0,014	10,0	60	3,120	0,0730	3,1	0,81	41,25	АПВ
ЩР15	372	0,060	95,0	400	0,329	0,0602	11,7	3,07	328,00	АСБ
ЩР49	61	0,031	16,0	75	1,950	0,0675	6,2	1,63	52,80	АПВ
ЩСУ28	319	0,050	150,0	340	0,208	0,0596	5,2	1,36	328,00	АПВ
ЩСУ25	25	0,060	3,0	27	7,810	0,0960	13,1	3,44	10,30	АПВ
ЩСУ26	23	0,059	2,5	24	12,500	0,1040	18,9	4,97	22,50	АПВ
Ввод ВЧУ	995	0,038	2Х150,0	1040	0,208	0,0596	10,6	2,80	1010,00	АСБ
ЩР49а	310	0,041	150,0	340	0,208	0,0596	4,4	1,15	330,00	АПВ
ЩР16	81	0,057	25,0	105	1,250	0,0662	6,2	1,63	95,00	АПВ
ЩР16а	84	0,042	25,0	105	1,250	0,0662	5,7	1,50	97,00	АПВ
ЩР13	94	0,042	25,0	105	1,250	0,0662	9,0	2,36	103,90	АПВ
Итого по участку	2262	0,070	7Х150,0	7Х340	0,208	0,0596	19,0	5,0	1650,00	АСБ

5. Компенсация реактивной мощности

Одним из важнейших этапов работы системы электроснабжения промышленных предприятий, а так же при проектировании является компенсация реактивной мощности. Так как передача реактивной мощности по сети не экономична. Основная нагрузка промышленных предприятий двигательная, то есть носит индуктивный характер. Индуктивная мощность вырабатывается генераторами электростанции. Но так как передача не экономична, применяется компенсация реактивной мощности на месте её потребления. Источниками реактивной мощности могут быть конденсаторные батареи и синхронные двигатели.

Разгрузка сетей от реактивной мощности ведёт к снижению тока, а, следовательно, и к снижению потерь активной и реактивной мощности. Кроме того увеличена пропускная способность сети, а вновь проектируемые сети с учётом компенсации выбираются меньшим сечением.

Коэффициент мощности cos является важным показателем работы электроустановок. Он показывает, какая часть всей потреблённой мощности является активной, то есть преобразованной в другой вид энергии. Так как реактивную мощность не выгодно передавать по сетям, то чем ближе cos к 1, тем работа электроустановки эффективней.

Рисунок 4 - Диаграмма работы компенсирующего устройства

U - напряжение питающей сети, В

Р - активная мощность в сети потребления, кВТ

S - полная мощность в сети до компенсации, кВА

SI - полная мощность в сети после компенсации, кВА

QC - мощность компенсирующего устройства, квар

QL - реактивная мощности в сети потребления до компенсации, квар

(QL-QC) - реактивная мощность в сети потребления после компенсации, квар;

cos и cosI - коэффициенты мощности до и после компенсации соответственно, cos cosI

Произведём расчёт компенсирующего устройства

Рассчитаем реактивную мощность, которую целесообразно пропускать через силовой трансформатор, квар

, (26)

где n - число трансформаторов;

S_нт - стандартная мощность трансформатора, кВА;

- коэффициент загрузки трансформатора;

Р_Р - активная расчётная мощность участка, кВТ

квар

Рассчитаем мощность компенсирующей установки

Q_K1=Q_P-Q_т, (27)

где Q_P - расчётная реактивная мощность, квар

Q_K1=903,9-334=569,9квар

Рассчитаем реактивную мощность для покрытия реактивных потерь

,(28)

где - расчётный коэффициент, зависящий от числа смен предприятия, длины питающей линии, мощности трансформатора

квар

Так как число отрицательное то Q_K=Q_K1=569,9квар

По выберем стандартную компенсирующую установку

УКЛ(П)-0,38-600-150УЗ

Установка конденсаторных батарей рабочее напряжение 0,38 кВ, мощность 600 квар, уральская зона.

Произведём пересчёт полной мощности

Размещено на http://www.allbest.ru/

(29)

кВА

Рассчитываем коэффициент мощности после компенсации

Компенсация оправданна, так как после компенсации значительно выше, 0,97>0,71

6. Выбор силовых трансформаторов

Выбор трансформатора зависит от условий эксплуатации, места установки и других факторов. Мощность трансформатора выбирается с учётом перегрузок.

Определяем полную средне сменную мощность с учётом компенсации

, (30)

где - номинальная мощность компенсационной установки, квар

кВА

Определим коэффициент заполнения графика

(31)

Определим коэффициент кратности допустимой нагрузки трансформатора

К_Н=f(K_зг,t_MAX), (32)

К_н=1,08

Определим мощность трансформатора

(33)

кВА

Таблица 5 - Технические характеристики выбранного трансформатора

Тип трансформатора	UН1	UН2		Uк	Pо	Pк
	кВ	кВ	%	%	кВТ	кВТ
ТСЗ 1600/6	6	0,4	1,5	5,5	4,2	16

Проверим выбранный трансформатор на перегрузочную способность

(34)



Так как коэффициент загрузки трансформатора меньше 0,75 то трансформатор можно использовать в перегрузочном режиме с перегрузкой на 140% в течении пяти суток, не более шести часов в сутки.

7. Выбор питающей линии 6кв

Рассчитаем питающую линию 6кВ.

По условиям прокладки выбираем кабель марки ААШвУ. Кабель прокладывается по эстакаде.

А - алюминиевая жила

А - алюминиевая оболочка

Шв - защитный покров из поливинилхлоридного шланга

У - бумажная изоляция повышенной термостойкости.

Определим расчетный ток линии

(35)

где S_НТ - номинальная мощность трансформатора, кВА;

U_н - номинальное напряжение питающей линии, кВ

Выбираем допустимый ток I_доп=165А, выбирается сечение 50мм².

Выбирается сечение кабеля по экономической плотности тока

(36)

где j - экономическая плотность тока,

Принимается ближайшее большее стандартное сечение. Выбирается сечение 150мм².

Определим падение напряжения на выбранном кабеле

(37)

, (38)

где cos - коэффициент мощности после компенсации;

;

0,25%<5%

Кабель удовлетворяет условиям.

8. Расчёт токов короткого замыкания

расчет токов короткого замыкания проводится методом относительных единиц. Для расчета составляют расчетную схему электроснабжения и на ее основе схему замещения. Расчетная схема - однолинейная схема, на которой указываются все элементы системы и их параметры, влияющие на ток к.з. Схема замещения соответствует расчетной схеме, но все магнитные связи замешены электрическими, а элементы - сопротивлениями.

Рисунок 5 - Схема расчётная

Рисунок 6 - Схема замещения

Определяем индуктивное сопротивление обмоток расщеплённого трансформатора

, (39)

, (40)

где Uк - напряжение к.з. данного трансформатора,%;

Sб - базисная мощность, МВА;

Sн - номинальная мощность трансформатора, МВА

Рассчитаем индуктивное сопротивление реактора

, (41)

где хр - сопротивление реактора, Ом/км;

Uср² - напряжение на линии, В

Определяем индуктивное и активное сопротивление кабелей

, (42)

, (43)

где l - длина линии, км;

r₀ - удельное активное сопротивление, Ом/км;

х₀ - удельное индуктивное сопротивление, Ом/км

Рассчитаем сопротивление двух обмоточного трансформатора

Рассчитаем ток короткого замыкания до первой точки. Определим суммарное сопротивление до первой точки к.з., которое находится по правилам параллельного и последовательного сложения активных и индуктивных составляющих, по направлению от источника до точки к.з.



Находим соотношение

13>3

Так как 13>3 то активное сопротивление не учитывается, а полное сопротивление равно индуктивному

Рассчитываем базисный ток

(44)

Определяем установившийся ток короткого замыкания

(45)

кА

По графику определим ударный коэффициент по отношению

К_у1=1,77

Рассчитываем ударный ток

(46)

кА

Определим мощность короткого замыкания

(47)

МВА

Рассчитываем ток короткого замыкания до второй точки

(48)

(49)

Находим соотношение

Так как 2,7>3 то полное сопротивление рассчитывается следующим образом

(50)

Определим установившийся ток короткого замыкания

(51)

По графику определим ударный коэффициент по отношению

К_у2=1,3

Рассчитываем ударный ток

Рассчитываем мощность короткого замыкания

(52)

МВА

Рассчитываем токи короткого замывания до третьей точки

(53)

(54)

Находим соотношение

Так 14,4>3 то активное сопротивление не учитывается, а полное сопротивление равно индуктивному

(55)

Рассчитываем базисный ток

(56)

Определяем установившийся ток короткого замыкания

(57)



По графику определим ударный коэффициент по отношению

К_у3=1,3

Рассчитываем ударный ток

Определяем мощность короткого замыкания

(58)

Расчёты по всем точкам короткого замыкания завершены, результаты сведены в таблицу 6

Таблица 6 - Расчёт токов короткого замыкания

Короткое замыкание	Z
		кА	кА	кА	МВА
Точка 1	0,785	9,1	11,6	29,0	127,3
Точка 2	0,830	9,1	10,9	20,0	120,4
Точка 3	4,190	147,0	35	64,3	23,8

9. Выбор электрооборудования подстанции

Выбор оборудования производится по номинальным токам и напряжению, после чего производится проверка на термическую и динамическую стойкости.

Выбор высоковольтного выключателя.

Высоковольтный выключатель - это коммутационный, аппарат, предназначенный для включения и отключения цепи с током и автоматического отключения токов короткого замыкания.

Предположительно выбираем выключатель ВВ/TEL-10 с U_Н=10кВ, I_Н=630А, I_Н.ОТКЛ=12,5кА, I_дин=32кА, В_К=468,7 кА²с

По напряжению

6кВ<10кВ

По расчётному току

94,1А<630А

Проверка на отключающую способность

,

где I_K - установившееся значение тока короткого замыкания в точке 1, кА;

I_Н.ОТКЛ - номинальный ток отключения, кА

11,6кА<12,5кА

Проверка на электродинамическую стойкость

,

где I_у - ударный ток короткого замыкания в точке 1, кА;

I_дин - ток электродинамической стойкости выключателя, кА

29kA<32кА

Рассчитываем тепловой импульс короткого замыкания

, (59)

где tз - время действия основной защиты, tз=0,5 если в защите используется РТ-40, с;

- время отключения тока короткого замыкания равное времени отключения выключателя;

- постоянная времени затухания переходного процесса для распределительных сетей предприятия, с

с

Проверка на термическую стойкость

,

70,6кА²с<468,7кА²с

Выбор высоковольтного разъединителя

Разъединитель - это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения электрической цепи без тока, для создания видимого разрыва цепи. Разъединитель нельзя отключать под нагрузкой, так как у него нет дугогасительных частей.

Выбор аналогичен выбору высоковольтного выключателя, но без проверки на отключающую способность.

Предположительно выбираем разъединитель РВ 10 с U_Н=10кВ, I_Н.Р=400А, I_дин=41кА, В_К=538 кА²с

Выбор по напряжению

6кВ<10кВ

По расчётному току

94,1А<400А

Проверка на электродинамическую стойкость

,

29kA<41кА

Рассчитываем тепловой импульс короткого замыкания

(60)

Проверка на термическую стойкость

,

70,6кА²с<538,2кА²с

По расчётным данным выбираем разъединитель РВ 10/400

ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА

Трансформатор тока предназначен для понижения первичного тока и для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Предположительно выбираем трансформатор тока ТПЛ 10 с U_Н10кВ, I_Н.Р=150А, I_дин=53кА, В_К=136,7 кА²с

Выбор по напряжению

6кВ<10кВ

По расчётному току

94,1А<150А

Проверка на электродинамическую стойкость

,

, (61)

где К_дин - кратность электродинамической стойкости трансформатора тока

К_дин=250

29кА<53кА

Проверка на термическую стойкость

, (62)

70,6кА²с<136,7 кА²с

По расчётным данным выбираем трансформатор тока ТПЛ-10

Проверим кабель на термическую стойкость

, (63)

где G_T - расчётный коэффициент

150мм²>91,3мм²

Так как минимальное сечение меньше номинального то кабель удовлетворяет проверке.

По данным выбора оборудования заполняется таблица 7.

Таблица 7 - Выбор высоковольтного оборудования

Расчетные данные сети	Каталожные данные
	ВВ/ТЕЛ-10	РВ-10	ТПЛ-10
U=6кВ	10,0 кВ	10 кВ	10,0 кВ
Iр=94,1А	630,0 А	400 А	150,0 А
Iк =11,6кА	12,5 кА	-	-
Iу=29,0 кА	32,0 кА	41 кА	53,0 кА
Вк=70,6кА2с	468,7 кА2с	538 кА2с	136,7 кА2с

10. Разработка схемы и расчёт релейной защиты силового трансформатора

В данной схеме релейной защиты силового трансформатора применяются следующие виды защиты: максимально токовая защита, токовая отсечка, газовая защита, защита от однофазных замыканий на землю.

Токовая отсечка - токовая защита, которая срабатывает мгновенно и служит для защиты от токов короткого замыкания. В данном случае токовая отсечка выполнена на электромагнитных реле РТ-40 (КА4, КА5). При коротком замыкании контакты реле КА4 и КА5 включенные в схему защиты, включают промежуточное реле KL3, а оно в свою очередь включает электромагнит отключения YAT выключателя, а так же указательное реле КН1.

Максимально токовая защита служит для защиты от перегрузок и резервирует токовую отсечку, при перегрузке увеличивается ток во вторичных обмотках ТА, если он больше чем ток срабатывания защиты реле КА1 - КА3, включая своими контактами реле времени КТ которое включает УАТ и трансформатор отключается. В данной схеме максимально токовая защита выполнена на реле РТ-40.

Газовая защита - применяется для защиты масляных трансформаторов от внутренних повреждений, от межфазных и однофазных коротких замыканий. При срабатывании газового реле (KSG1,2) оно указывает на указательное реле KН5, а оно в свою очередь включает звонок, и КН6.

Защита от замыканий на землю при увеличении тока во второй обмотке трансформатора ТА срабатывает реле КА6 и контактами включает КН2, а оно подает сигнал на УАТ.

Рассчитываем ток максимально токовой защиты

(64)

где - расчетный ток линии, А;

- коэффициент надежности;

- коэффициент само запуска;

- коэффициент возврата

Рассчитаем ток срабатывания реле

(65)

где - коэффициент схемы для не полной звезды;

- ток срабатывания реле, А

Проверка защиты на чувствительность

 (66)

где I_k.min - ток короткого замыкания в конце защиты, А

(67)

Условие проверки защиты на чувствительность выполнено, так как К_Ч в конце защищаемого участка должно быть не менее 1,5.

9,1>1,5

11. Заземление цеховой т.п.

Заземление - это преднамеренное соединение частей электроустановок нормально не находящихся под напряжением с землей, состоящее из заземляющих защитных проводников.

Используются следующие виды заземления:

защитное - для защиты персонала от поражения электрическим током;

рабочее - для нормального функционирования электрооборудования;

грозозащитное - для защиты электрооборудования от прямых ударов молний.

Обычно для выполнения всех типов заземления используют одно заземляющее устройство - это совокупность заземлителей и заземляющих проводников.

Заземлитель - это металлический проводник или группа проводников находящихся в соприкосновении с землей. Состоит из горизонтальных и вертикальных электродов соединенных сваркой. Количество электродов определяется расчетом исходя из необходимого сопротивления заземления.

При повреждении изоляции происходит пробой фазы на корпус оборудования. Без заземления человек включается последовательно в цепь, что может быть опасным для жизни и здоровья. При наличии заземления человек включается параллельно в цепь и при правильно выбранном сопротивлении заземления ток через него пойдет безопасный

Для отключения таких повреждений применяется зануление - это подключение частей подлежащих заземлению к глухо-заземленной нейтрале трансформатора в этом случаи возникает однофазное короткое замыкание, которое отключается защитой фазы.

Сопротивление заземляющего устройства регламентируется в зависимости от напряжения и режима работы нейтрали. В сетях до 1000В при SТр ? 150кВА оно не должно превышать 4 Ом. В установках свыше 1000В в сетях с изолированной нейтралью оно не должно превышать 10 Ом.

В качестве заземления используется конструкция, находящаяся в земле. В данном случае заземление выполнено из электродов, соединённых сваркой стальной полосой и проложенных в земле на глубине 0,6 - 0,7м.

Литература

1. Коновалова Л.Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

2. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Высшая школа, 1990.

3. Постникова Н.П. Электроснабжение промышленных предприятий. - Ленинград: Стройиздат, 1989.

4. Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 2004.

5. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования под редакцией Барыбина Ю.Г. - М.: Энергоатомиздат, 1991.

6. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования под редакцией Барыбина Ю.Г. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

7. Учебное пособие для курсового и дипломного проекта под редакцией Федорова А.А. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

8. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 2004.

9. Выполнение электрических схем по ЕСКД, справочник под редакцией С.Т. Усатенко

Размещено на Allbest.ru