Проектирование схем электроснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Настоящая глава Правил распространяется на стационарные РУ и подстанции переменного тока напряжением выше 1 кВ. Правила не распространяются на специальные РУ и подстанции, регламентируемые особыми техническими условиями, и на передвижные электроустановки. Распределительным устройством называется электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы. Открытым распределительным устройством (ОРУ) называется РУ, все или основное оборудование которого расположено на открытом воздухе. Закрытым распределительным устройством (ЗРУ) называется РУ, оборудование которого расположено в здании. Комплектным распределительным устройством называется РУ, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. Комплектное распределительное устройство, предназначенное для внутренней установки, сокращенно обозначается КРУ. Комплектное распределительное устройство, предназначенное для наружной установки, сокращенно обозначается КРУН. Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных сооружений. В зависимости от преобладания той или иной функции подстанций они называются трансформаторными или преобразовательными. Пристроенной подстанцией (пристроенным РУ) называется подстанция (РУ), непосредственно примыкающая (примыкающее) к основному зданию. Встроенной подстанцией (встроенным РУ) называется закрытая подстанция (закрытое РУ), вписанная (вписанное) в контур основного здания. Внутрицеховой подстанцией называется подстанция, расположенная внутри производственного здания (открыто или в отдельном закрытом помещении). Комплектной трансформаторной (преобразовательной) подстанцией называется подстанция, состоящая из трансформаторов (преобразователей) и блоков (КРУ или КРУН и других элементов), поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. Комплектные трансформаторные (преобразовательные) подстанции (КТП, КПП) или части их, устанавливаемые в закрытом помещении, относятся к внутренним установкам, устанавливаемые на открытом воздухе, - к наружным установкам. Столбовой (мачтовой) трансформаторной подстанцией называется открытая трансформаторная подстанция, все оборудование которой установлено на конструкциях или на опорах ВЛ на высоте, не требующей ограждения подстанции.

Распределительным пунктом (РП) называется РУ, предназначенное для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации, не входящее в состав подстанции. Камерой называется помещение, предназначенное для установки аппаратов и шин. Закрытой камерой называется камера, закрытая со всех сторон и имеющая сплошные (не сетчатые) двери. Огражденной камерой называется камера, которая имеет проемы, защищенные полностью или частично не сплошными (сетчатыми или смешанными) ограждениями. Под смешанными ограждениями понимаются ограждения из сеток и сплошных листов. Взрывной камерой называется закрытая камера, предназначенная для локализации возможных аварийных последствий при повреждении установленных в ней аппаратов и имеющая выход наружу или во взрывной коридор. Коридором обслуживания называется коридор вдоль камер или шкафов КРУ, предназначенный для обслуживания аппаратов и шин. Взрывным коридором называется коридор, в который выходят двери взрывных камер.

Электрический трансформатор - это статическое устройство, служащее для преобразования величины переменного напряжения. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Трансформатор состоит из одной первичной обмотки, одной или нескольких вторичных обмоток и ферромагнитного магнитопровода, обычно замкнутой формы. Все обмотки расположены на магнитопроводе и индуктивно связаны между собой. Иногда вторичной обмоткой служит часть первичной, или наоборот. Такие трансформаторы называются автотрансформаторами. Концы первичной обмотки подключают к источнику переменного напряжения, а концы вторичной - к потребителям. Переменный ток в первичной обмотке приводит к появлению в магнитопроводе переменного магнитного потока, который создаёт в первичной и вторичной обмотках электродвижущие силы (ЭДС). Эти ЭДС пропорциональны количеству витков в соответствующих обмотках. Отношение ЭДС в первичной обмотке к ЭДС во вторичной обмотке называют коэффициентом трансформации. Силовые трансформаторы - это наиболее распространенный вид электрических трансформаторов. Они служат для преобразования энергии переменного тока в электрических сетях энергетических систем, в радиотехнических устройствах, системах автоматики и др. и работают при постоянном действующем значении напряжения. Мощные силовые трансформаторы имеют КПД до 99%. Их обмотки изготовляют, как правило, из меди, магнитопроводы - из листов холоднокатаной электротехнической стали. Магнитопровод и обмотки силового трансформатора обычно помещают в бак, заполненный минеральным маслом, которое служит для изоляции и охлаждения обмоток. Масляные трансформаторы обычно устанавливают на открытом воздухе. Трансформаторы без масляного охлаждения называются сухими. Для лучшего отвода тепла трансформаторы могут снабжаться радиаторами. Помимо силовых, существуют трансформаторы различных типов и назначения: для измерения больших напряжений и токов (измерительные трансформаторы), для преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное (пик-трансформаторы), для преобразования импульсов тока и напряжения (импульсные трансформаторы), для выделения переменной составляющей тока, для разделения электрических цепей на гальванически не связанные между собой части, для их согласования и т.д Измерительный трансформатор - это электрический трансформатор, на первичную обмотку которого воздействует измеряемый ток или напряжение, а вторичная, понижающая, включена на измерительные приборы и реле защиты. Измерительные трансформаторы применяют главным образом в распределительных устройствах и в цепях переменного тока высокого напряжения для безопасных измерений силы тока, напряжения, мощности, энергии. С помощью измерительных трансформаторов можно измерять различные значения электрических величин электроизмерительными приборами.

Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях измерения и контроля. Применение трансформаторов напряжения позволяет изолировать цепи вольтметров, частотомеров, электрических счётчиков, устройств автоматического управления и контроля и т.д. от цепи высокого напряжения и создаёт возможность стандартизации номинального напряжения контрольно-измерительной аппаратуры. Измерительные трансформаторы тока предназначены для измерения и контроля больших токов с использованием стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля. Одновременно трансформаторы тока служат для изоляции аппаратуры от потенциала сети, в которой производится измерение.

Трансформаторы тока подразделяются на трансформаторы переменного тока и трансформаторы постоянного тока. Автотрансформатор - это электрический трансформатор, все обмотки которого гальванически соединены друг с другом. При малых коэффициентах трансформации автотрансформатор легче и дешевле многообмоточного трансформатора. Недостаток автотрансформаторов заключается в невозможности гальванического обособления цепей.

1. Расчетная часть

1.1 Определение центра электрических нагрузок

С целью уменьшения экономических затрат путём сокращения затрат на материалы и проведения монтажных работ, а так же сокращений потерь расхода электрической энергии при её передачи проводится расчёт по оптимальному выбору место расположения ГПП. Расчёт проводится по генеральному плану расположение электрических приемников, на котором наносится координатная сетка декартовой системы координат по сетки определяется координаты каждой точки с целью определить центр электрических нагрузок. Как правило, центр электрических нагрузок равно удален от всех точек электро приёмников если все нагрузки одинаковы. При неравномерности точки наиболее приближены к наибольшим энергоемким объектам. Центр электрических нагрузок и будет определяться местом расположения ГПП с установкой в ней трансформатора или трансформаторов, а так же силового и коммутационного оборудования. Координаты электрических приёмников сводится в таблицу 1.

Таблица 1 - Месторасположение электрических приёмников:

По полученным координатам использую формулы 1 и 2 можно определить центр электрических нагрузок.

(2)

По проделанным расчётам определяется центр электрических нагрузок, проводят построение место расположения ГПП.

Рисунок 1 - Месторасположение главной понизительной подстанции:

1.2 Выбор схемы электрического снабжения

При определении схемы построения систем электрического снабжения выделяют 3 основных варианта:

1) радиальную;

2) магистральную;

3) комбинированную.

Выбор схемы зависит от категории надёжности и бесперебойности электрического снабжения. Радиальными называют схемы которые содержат прямую связь питания с точкой источника (ГПП),радиальные схемы построения применяют для всех категорий надёжности. Магистральная схема представляет собой систему электрического снабжения с предусмотренными в ней дополнительными точками (РП), электрические приёмники в такой системе исключают прямое питание от источника, поэтому применяется только для 2 и 3 категории надёжности. Эта система позволяет сократить расходы при проектировании. Комбинированная схема представляет собой общею систему построения с радиальной и магистральной схемой на практике применяется часто т.к. при расчётах встречаются 1, 2 и 3 категория надёжности.

Рисунок 2 - Распределение электроэнергии промышленых предприятий:

1.3 Расчёт распределительной сети

Для передачи электрической энергии до точки электроприёмника прокладывается воздушные и кабельные линии электропередач при проектировании воздушных линий электропередач принимают оголенные сталеалюминевые провода марок АС: ПС: ПСО. Воздушные линии применяются для передачи от ГПП до РП и от ГПП до электроприёмников 1 категории надёжности. Кабельные линии применяются для передачи электрической энергии на небольшие расстояния от РП до точек электрических приёмников объеденных в группу и подключенных к рассматриваемому РП. Выбор сечения проводят с соблюдением условий:

1) допустимые токовые нагрузки,

2) экономическая плотность тока,

3) допустимые потери напряжения.

Таблица 2 - Выбор сечения проводника:

1) На нагрев, то есть выбранное сечение должно выдерживать длительную нагрузку с расчетным током, определенным по формуле:

(3)

Где:

S - мощность нагрузки рассматриваемой линии;

Uном - номинальное напряжение распределительной линии 10кВ.

2) По экономической плотности тока, то есть значение сечения принятого по ПУЭ недолжно превышать рассчитанных значений по формул:

(4)

Где:

j_эк - значение экономической плотности тока, принятого равным 2,5А/мм².

Таблица 3 - Проверка по падению напряжения:

3) По допустимым потерям напряжения, которое недолжно превышать - 2,5- 5%. Расчет по потери напряжения определяется по формуле:

(5)

Где:

l - длина линии рассматриваемого участка в километрах, r₀ - активное сопротивление линии рассматриваемого участка ом/км.

Активное сопротивление для воздушной линии находится по формуле:

(6)

Где:

F - частота питания в герцах,

S - сечение провода рассматриваемой линии.

1.4 Построение картограммы электрических нагрузок

Картограмма нагрузок предстовляет собой размещение на генеральном плане окружностей площадей которых в принятом масштабе равны расчетным нагрузкам электро приемника. Необходимость построения картограммы возникает для более точного определения сосредоточности мощностей и точности расчета центра электрическмх нагрузок.

Правильность определения центра электрических нагрузок проводится по двум условиям:

1) точка центра должна находится в облости окружности самого большого радиуса;

2) если радиусы нескольких окружностей одинаковы и их количество больше десяти, то точка центра расположено в облости сосредоточенного большого количество окружностей.

По ходу курсавого проекта проводится построение картограммы полных нагрузок (кВа), для этого мощность точек для которых строится окружность приравнивают к площади окружности.

Где:

Радиус окружности вычисляют из формулы площади круга с учетом масштаба .

R=

По результатам расчета радиуса сводится таблица и строится картограмма полных нагрузок.

Таблица 4 - Картограмма нагрузок:

Рисунок 3 - Картограмма электрических нагрузок:

R=

R=

R=

R=

R=

R=

R=

R=

2. Выбор трансформатора на ГПП

2.1 Обоснование выбора числа трансформаторов

Мощность трансформатора зависит от суммарной нагрузки потребления при этом выбранный трансформатор должен обеспечить загрузку max мощности плюс запас от max режима на 15%. При не возможности трансформатор на суммарную мощность с учётом max запаса проводится разделение мощности и включение трансформатора на параллельную работу. Параллельная работа так же применяется в системах электрического снабжения 1 и 2 категории надёжности, в такой системе каждый трансформатор работает не зависимо, не на полную нагрузку с учётом не обходимой мощности электрических приёмников 1 и 2 категории.

Мощность трансформатора для выбора определяется по формуле:

(7)

Марка трансформатора выбирается произвольно с использованием каталогов и справочных данных, необходимых для определения потерь активной и реактивной мощностей.

В трансформаторе ТМ - 4000/10/6,3 применяется естественное масляное охлаждение.

2.2 Определение потерь активной и реактивной мощности

Целесообразность использования трансформатора на ГПП определяется расчётными потерями активной и реактивной мощностей которые должны не превышать потребляемую мощность.

Потери активной мощности определяется по формуле.

(8)

в- коэффициент загрузки определяется по формуле:

(9)

Потери реактивной мощности определяется по формуле.

= (9)

Правильность выбора силового трансформатора определяется с учетом 10% отклонения от мощности трансформатора.

Заключение

По итогам данного проекта явилось улучшение понимания проектирования схем электроснабжения. Улучшены теоретические знания по решению задач, использованию таблиц допустимых токовых нагрузок, выполнению графической части проекта. В данной работе были рассмотрены расчет системы электроснабжения, включающий в себя определение центра токовых нагрузок, выбор схемы электроснабжения, расчет распределительной сети, построение картограммы электрических нагрузок, выбор силового трансформатора. В графической части проекта были представлены схема электроснабжения с местом расположения главной понизительной подстанции и картограмма электрических нагрузок.

В проекте была выбрана кабельная линия прокладываемая в земле. Использовался медный кабель с резиновой изоляцией и броней из стальных лент без джутового покрытия. Все выбранные сечения были проверены по экономической целесообразности использования и допустимым потерям напряжения. Так же была построена картограмма полных электрических нагрузок, необходимая для более точного определения сосредоточенности определенных мощностей и точности расчета центра электрических нагрузок. электрический картограмма трансформатор

В проекте были выбран трансформатор марки ТМ - 4000/10/6,3в трансформаторе используется масленое охлаждение с естественной циркуляцией воздуха. В ходе расчетов трансформатор был проверен на потери активной и реактивной мощностей, которые не превышают 10% от мощности трансформатора.

Размещено на Allbest.ru