(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование систем электроснабжения предприятий железнодорожного транспорта
Иркутский Государственный Университет
Путей Сообщения
Кафедра: ЭЖТ
Курсовой проект
ТЕМА: «Проектирование систем электроснабжения предприятий железнодорожного транспорта»
Выполнил:
студент группы ЭНС-07-3
Студентов А.С.
Проверил:
доктор техн. наук, профессор
Крюков А.В.
Иркутск, 2009г.
Содержание
Введение
Реферат
Исходные данные
1. Ведомость электрических нагрузок
2. Расчет электрических нагрузок
2.1. Силовые электрические нагрузки
2.2. Электрические нагрузки освещения
2.3. Суммарные электрические нагрузки цехов
2.4. Картограмма нагрузок
2.5. Выбор компенсирующих устройств
2.6. Определение координат центра электрических нагрузок
3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций
3.1. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций
4. Разработка системы внутризаводского электроснабжения
4.1. Расчет потерь в трансформаторах
4.2. Потери в трансформаторах
4.3. Нагрузки на стороне высокого напряжения трансформаторных подстанций
4.4. Выбор места положения ГПП или ГРП
4.5. Длины кабельных линий
4.6. количество ячеек отходящих линий ГРП
4.7. Расчет электрических нагрузок на головных участках магистралей
4.8. Выбор сечений кабелей по нагреву
4.9. Выбор сечений по экономической плотности тока
5. Технико-экономическое сравнение вариантов
5.1. Определение капитальных затрат
5.2. Определение издержек на эксплуатацию
6. Уточненный расчет выбранного варианта
6.1. Проверка выбранных сечений по потере напряжений
6.1.1. Сопротивления кабельных линий
6.1.2. Определение потери напряжения
6.2. Разработка системы внешнего электроснабжения
6.2.1. Определение расчетных электрических нагрузок предприятия
6.2.2. Проверка по потере напряжения
6.3. Расчет токов короткого замыкания
6.4. Составление схемы замещения
6.5. Результаты расчета токов кз
7. Выбор оборудования
7.1. Выключатели
7.2. Предохранители
7.3. Разъединитель
7.4. Выключатели нагрузки
7.5. Выбор измерительных трансформаторов
7.3.1. Трансформаторы тока
7.3.2. Трансформаторы напряжения
8. Расчет внутренней сети
9. Расчет заземляющего устройства
Вывод
Введение
В настоящее время, в эпоху электрификации, когда электрооборудование применяется повсеместно, одной из главных задач при строительстве любого объекта, является правильное проектирование системы электроснабжения.
Одной из самых электропотребляемых производств, является железнодорожный транспорт. Данную отрасль, можно разделить на две группы, по признаку электропотребителя. Первая группа — контактная сеть. Вторая группа — предприятия железнодорожного транспорта.
Предприятия ж.д. транспорта включаю в себя как объекты обслуживающие ж.д. (вокзалы, депо, станции и т.д.) так и отдельный большие предприятия производящие продукцию для нужд ж.д. транспорта. Предприятия ж.д. используют обширный перечень производственных механизмов на электропитании. Вот наиболее часто используемые агрегаты:
Электродвигатели производственных механизмов встречаются в предприятиях всех служб. Наибольшие установленные мощности электропривода станков и других механизмов относятся к локомотивному и вагонному хозяйствам.
В цехах локомотивных и вагонных депо установлены токарные, сверлильные, фрезерные, строгальные, шлифовальные, токарно-карусельные, винторезные и другие станки. Кроме станков, к потребителям этой группы могут быть отнесены молоты, установленные в кузнечных цехах локомотивных и вагонных депо.
Станочное оборудование с электроприводом, как правило, небольшой мощности установлено в механических мастерских предприятий служб пути, грузового хозяйства, сигнализации и связи, электрификации и энергетического хозяйства, гражданских сооружений, отдела водоснабжения и др.
К силовым общепромышленным установкам относятся компрессоры, насосы, вентиляторы и подьемно-транспортные устройства.
Компрессорные установки широко применяются н железнодорожном транспорте — в локомотивных и вагонных депо для снабжения сжатым воздухом пневматического инструмента, проверки тормозной системы подвижного состава и других нужд.
Вентиляторы устанавливаются в производственных и служебно-бытовых зданиях для систем приточно-вытяжной вентиляции, калориферного отопления, в установках для сушки тяговых двигателей в локомотивных депо, местного отсоса в цехах и т.д.
Потребители рассматриваемой группы работают как правило в продолжительном режиме.
Подъемно-транспортные механизмы (мостовые краны, тали, кран-балки, электродомкраты и др.)применяются в локомотивных депо и других хозяйствах. Потребители этой группы работают в повторно-кратковременном режиме с частыми толчками нагрузки.
Электроосветительные нагрузки применяются на всех железнодорожных станциях, в хозяйствах всех служб. Наряду с нагрузками внутреннего освещения производственных, служебно-бытовых, административных, жилых и других зданий значительную долю нагрузок составляет наружное освещение станций, территорий предприятий и поселков.
В отношении обеспечения надежности электроснабжения потребители делятся на три категории.
К первой категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, срыв графика поездов, принести значительный ущерб железнодорожному транспорту и народному хозяйству в целом. Электроснабжение должно обеспечиваться от двух независимых источников питания, и перерыв электроснабжения допускается на время автоматического восстановления питания.
Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к нарушению производственного цикла и массовым простоям рабочих энергоемких предприятий. Рекомендуется обеспечивать питание от двух независимых источников питания. Перерыв в электроснабжении допустим лишь на время включения второго источника питания дежурным персоналом или выездной бригадой.
К третьей категории относятся все остальные электроприемники, не относящиеся к первой и второй категориям. Электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для восстановления электроснабжения, не превышают одних суток.
Реферат
В курсовом проекте рассчитаны электрические нагрузки цехов, определен центр электрических нагрузок. Выбрано место положения главной распределительной подстанции. Рассчитаны мощности цехов с учетом потерь в трансформаторах и с учетом компенсации реактивной мощности на низкой стороне. Для сети 10кВ выбраны кабельные линии. Рассмотрены два варианта схем электроснабжения — магистральная и радиальная схемы. Рассчитаны ток короткого замыкания для РУ-10 кВ, выбрано и проверено оборудование для схемы электроснабжения. Нарисована однолинейная схема электроснабжения.
Исходные данные
Таблица 1Удельная плотность нагрузки
№
Потребитель электроэнергии
,
1
Административные здания
30…50
2
Ремонтные мастерские
50…80
3
Деревообрабатывающие цеха
75…140
4
Лаборатории промышленных предприятий
130…290
5
Литейные цехи
230…270
6
Механические, сборочные, термические и инструментальные цехи
200…600
7
Освещение цехов
5…20
Таблица 2
характеристики цехов предприятия
№
Наименование цеха
, кВт
размеры цеха
F, м2
,
А, м
В, м
1
Инструментальный
1129
40
90
3600
313,61
2
Литейный
1025
55
80
4400
232,95
3
Сборочный
1048
90
46
4140
253,14
4
Механический
980
40
60
2400
408,33
5
Термический
661
40
60
2400
275,42
ИТОГО
4843
Рис.1. структура установленной мощности предприятия
1. Ведомость нагрузок
Таблица 3
N
Наименование электроприемника
Рн,кВт
кол-во шт
РнУ
Ки
cos(ц)
Цех1 Литейный
1
Сушильные шкафы
15
15
225
0,5
0,85
2
Вентиляторы
12
8
96
0,65
0,8
3
Многоподшип, автоматы
30
10
300
0,25
0,65
4
Компрессоры
5
6
30
0,65
0,8
5
Однопост,дв-ли генератора
34
7
238
0,6
0,7
6
Эл.печи д/ фас. литья
40
6
240
0,75
0,87
Сумма
52
1129
N
Наименование электроприемника
Рн,кВт.
кол-во шт
РнУ
Ки
cos(ц)
Цех2 Инструментальный
1
Тр-ры для ручной сварки
15
7
105
0,3
0,35
2
Дуговые сталепл. печи
18
15
270
0,75
0,9
3
Вентиляторы
10
12
120
0,65
0,8
4
Печи дуговые сталепл.
30
5
150
0,75
0,9
5
Переносной эл. инструмент
14
8
112
0,06
0,45
6
Кран-балка, 2т
5
2
10
0,06
0,45
7
Выпрямитель сварочный
18
3
54
0,25
0,65
8
Шлифовальные станки
17
12
204
0,7
0,8
Сумма
64
1025
N
Наименование электроприемника
Рн,кВт
кол-во шт
РнУ
Ки
cos(ц)
Цех3 Сборочный
1
Транспортеры (винтовые)
27
2
54
0,65
0,75
2
Транспортеры(подъемные)
25
3
75
0,4
0,75
3
Дробилки крупного дробления
32
6
194
0,4
0,75
4
Фрезерные станки
20
6
120
0,12
0,4
5
Электротележки
18
4
72
0,1
0,4
6
вентилятор
4
7
28
0,65
0,8
7
Шлифовальные станки
15
15
225
0,7
0,8
8
Тр-ры для ручной сварки
20
5
100
0,3
0,35
9
Печи дуговые сталепл.
30
6
180
0,75
0,9
Сумма
54
1048
N
Наименование электроприемника
Рн,кВт
кол-во шт
РнУ
Ки
cos(ц)
Цех4 Механический
1
Молот 150 кг
22,5
3
67,5
0,06
0,45
2
вентилятор
4
7
28
0,65
0,8
3
Многоподшипниковые авт-ты
25
8
200
0,2
0,5
4
Токарно-винторезный ст-к
14,2
6
85,2
0,25
0,65
5
Шлифовальные ст-ки
15
15
225
0,7
0,8
6
Тр-ры для ручной сварки
20
5
100
0,3
0,35
7
Кран-балка , 3. 2 т
5,0
1
5
0,06
0,45
8
Домкраты
22,5
12
270
0,06
0,45
Сумма
57
980,7
N
Наименование электроприемника
Рн,кВт
кол-во шт
РнУ
Ки
cos(ц)
Цех5 Литейный
1
Долбёжный станок
6
4
24
0,14
0,6
2
Станок автомат
7
2
14
0,23
0,65
3
Транспортёр
12
3
36
0,6
0,7
4
Печь сопротивления
15
4
60
0,55
0,95
5
Сушильная камера
50
2
100
0,55
0,95
6
Сварочный
20
2
40
0,3
0,35
7
Пресс
9
8
72
0,25
0,65
8
Нагреватели
10
4
40
0,35
0,55
9
Мостовой кран
15
3
45
0,06
0,45
10
Наждачный станок
4
5
20
0,14
0,6
11
Толкатель
15
2
30
0,06
0,45
12
Плавильная печь
40
2
80
0,75
0,87
13
Моечная машина
50
2
100
0,06
0,45
Сумма
43
661
Рис.2
2. Расчет электрических нагрузок
2.1.Силовые электрические нагрузки
Расчет электрических нагрузок по цехам выполняется по методу упорядоченных диаграмм. Главным расчетным параметром этого метода является коэффициент расчетной мощности , определяемый в зависимости от эффективного числа приемников , и группового коэффициента использования для данного узла:
(1)
(2)
где n — число электроприемников в группе.
Расчетная активная нагрузка любой линии на 2УР находится по формуле
(3)
Расчетная реактивная мощность для электроприемников с индуктивным характером нагрузки определяется как
, (4)
где принимается в зависимости от :
(5)
значения находятся по табл.
Таблица №4
Расчет электрических нагрузок по цехам
Наим. эл-ка
n шт.
Рн,кВт
n*Рн
n*P2н
Ки
cos(ц)
tg(ц)
Pc
Qc
nэ
Кра
Крр
Рр
Qp
Sp
Цех1
Сушильные шкафы
15
15
225
3375
0,5
0,85
0,62
112,5
69,72
Вентиляторы
8
12
96
1152
0,65
0,8
0,75
62,4
46,80
Многоподшип, автоматы
10
30
300
9000
0,25
0,65
1,17
75
87,68
Компрессоры
6
5
30
150
0,65
0,8
0,75
19,5
14,63
Однопост,дв-ли генератора
7
34
238
8092
0,6
0,7
1,02
142,8
145,69
Эл.печи д/ фас. литья
6
40
240
9600
0,75
0,87
0,57
180
102,01
итого
1129,00
31369,00
0,52
592,20
466,53
40,63
0,80
1,00
473,76
466,53
664,90
Цех2
Тр-ры для ручной сварки
7
15
105
1575
0,3
0,35
2,68
31,5
84,31
Дуговые сталепл. печи
15
18
270
4860
0,75
0,9
0,48
202,5
98,08
Вентиляторы
12
10
120
1200
0,65
0,8
0,75
78
58,50
Печи дуговые сталепл.
5
30
150
4500
0,75
0,9
0,48
112,5
54,49
Переносной эл. инструмент
8
14
112
1568
0,06
0,45
1,98
6,72
13,34
Кран-балка, 2т
2
5
10
50
0,06
0,45
1,98
0,6
1,19
Выпрямитель сварочный
3
18
54
972
0,25
0,65
1,17
13,5
15,78
Шлифовальные станки
12
17
204
3468
0,7
0,8
0,75
142,8
107,10
итого
1025,00
18193,00
0,57
588,12
432,78
57,75
0,75
1,00
441,09
432,78
617,95
Цех3
Транспортеры (винтовые)
2
27
54
1458
0,65
0,75
0,88
35,1
30,96
Транспортеры(подъемные)
3
25
75
1875
0,4
0,75
0,88
30
26,46
Дробилки крупного дробления
6
32
192
6144
0,4
0,75
0,88
76,8
67,73
Фрезерные станки
6
20
120
2400
0,12
0,4
2,29
14,4
32,99
Электротележки
4
18
72
1296
0,1
0,4
2,29
7,2
16,50
вентилятор
7
4
28
112
0,65
0,8
0,75
18,2
13,65
Шлифовальные станки
15
15
225
3375
0,7
0,8
0,75
157,5
118,13
Тр-ры для ручной сварки
5
20
100
2000
0,3
0,35
2,68
30
80,29
Печи дуговые сталепл.
6
30
180
5400
0,75
0,9
0,48
135
65,38
итого
1046,00
24060,00
0,48
504,20
452,09
45,47
0,80
1,00
403,36
452,09
605,87
Цех4
Молот 150 кг
3
22,5
67,5
1518,75
0,06
0,45
1,98
4,05
8,04
вентилятор
7
4
28
112
0,65
0,8
0,75
18,2
13,65
Многоподшипниковые авт-ты
8
25
200
5000
0,2
0,5
1,73
40
69,28
Токарно-винторезный ст-к
6
14,2
85,2
1209,84
0,25
0,65
1,17
21,3
24,90
Шлифовальные ст-ки
15
15
225
3375
0,7
0,8
0,75
157,5
118,13
Тр-ры для ручной сварки
5
20
100
2000
0,3
0,35
2,68
30
80,29
Кран-балка , 3. 2 т
1
5
5
25
0,06
0,45
1,98
0,3
0,60
Домкраты
12
22,5
270
6075
0,06
0,45
1,98
16,2
32,15
итого
980,70
19315,59
0,29
287,55
347,03
49,79
0,75
1,00
215,66
347,03
408,59
Цех5
Долбёжный станок
4
6
24
144
0,14
0,6
1,33
3,36
4,48
Станок автомат
2
7
14
98
0,23
0,65
1,17
3,22
3,76
Транспортёр
3
12
36
432
0,6
0,7
1,02
21,6
22,04
Печь сопротивления
4
15
60
900
0,55
0,95
0,33
33
10,85
Сушильная камера
2
50
100
5000
0,55
0,95
0,33
55
18,08
Сварочный
2
20
40
800
0,3
0,35
2,68
12
32,12
Пресс
8
9
72
648
0,25
0,65
1,17
18
21,04
Нагреватели
4
10
40
400
0,35
0,55
1,52
14
21,26
Мостовой кран
3
15
45
675
0,06
0,45
1,98
2,7
5,36
Наждачный станок
5
4
20
80
0,14
0,6
1,33
2,8
3,73
Толкатель
2
15
30
450
0,06
0,45
1,98
1,8
3,57
Плавильная печь
2
40
80
3200
0,75
0,87
0,57
60
34,00
Моечная машина
2
50
100
5000
0,06
0,45
1,98
6
11,91
итого
661,00
17827,00
0,35
233,48
192,20
24,51
0,85
1,00
198,46
192,20
276,27
2.2 Электрические нагрузки освещения
Расчет нагрузок производим с помощью коэффициента спроса:
Потребляемая мощность электроосвещением находиться по формуле:
Росв.=Кс*Ру (6)
где, — Кс — коэффцент спроса,
— Ру — установленная мощность.
Ру = Руд*F (7)
где, — F — площадь цеха (м2)
— Р уд — определяем из справ. материалов
Таблица №5
№
Наименование цеха
КСО
Р уд,
Вт/м2
F,
м2
Росв.,
кВт
Qосв,
кВАр
1
Инструментальный
0,95
16
3600
54,720
0,5
27,360
2
Литейный
0,95
15
4400
62,700
0,5
31,350
3
Сборочный
0,85
15
4140
52,785
0,5
26,392
4
Механический
0,95
16
2400
36,480
0,5
18,240
5
Термический
0,95
15
2400
34,200
0,5
17,100
ИТОГО
240,88
120,44
2.3 Суммарные электрические нагрузки цехов
Таблица №6
№
Наименование цеха
Рр,
кВт
Qр,
кВАр
Росв,
кВт
Qосв,
кВАр
РрS,
кВт
QрS,
кВАр
1
Инструментальный
473,76
466,53
54,720
27,360
528,48
493,89
2
Литейный
441,09
432,78
62,700
31,350
503,79
464,13
3
Сборочный
403,36
452,09
52,785
26,392
456,145
478,482
4
Механический
215,66
347,03
36,480
18,240
252,14
365,27
5
Термический
198,46
192,20
34,200
17,100
232,66
209,3
Рис.3. Расчетные силовые и осветительные нагрузки
2.4 Картограмма нагрузок
Картограмма электрических нагрузок представляет собой нанесение на генеральный план окружности в выбранном масштабе, соответствующие нагрузкам цехов.
Ррасi=МRi2 (8)
M =15 — выбранный масштаб;
Ri= Ppасi / М (9)
Нагрузка освещения представляется на картограмме в виде сектора, с углом
=Росв*360 / РрУ (10)
Ррi=360 Pосв=
Таблица №7
№
Наименование цеха
Рр,
кВт
Росв,
кВт
Рр?,
кВт
?,
град
R,
см
1
Инструментальный
473,76
54,720
528,48
37,2752
3,348835
2
Литейный
441,09
62,700
503,79
44,80438
3,269672
3
Сборочный
403,36
52,785
456,145
41,65912
3,111221
4
Механический
215,66
36,480
252,14
52,08535
2,313131
5
Термический
198,46
34,200
232,66
52,91842
2,221981
рис.4. Картограмма нагрузок
2.5 Выбор компенсирующих устройств
Потребная мощность компенсирующих устройств (КУ)
, (3.23)
где 1,1 — коэффициент запаса;
— экономическое
=0,33
(3.24)
К установке принимается ближайшая по мощности стандартная комплектная конденсаторная установка (ККУ). При этом не должна превышать, т.е. .
Тогда итоговая реактивная нагрузка на шинах ТП
Таблица №8
№
Наименование цеха
Рр?,
кВт
Q?,
кВАр
Sp?,
кВА
кВАр
кВАр
кВАр
кВАр
1
Инструментальный
528,48
493,89
723,3384
0,934548
351,4408
2*150=300
193,89
562,9249
2
Литейный
503,79
464,13
684,9971
0,921277
327,6672
2*150=300
164,13
529,8519
3
Сборочный
456,145
478,482
661,0698
1,048969
360,7496
2*150=300
178,482
489,8205
4
Механический
252,14
365,27
443,8432
1,448679
310,2702
2*150=300
65,27
260,4511
5
Термический
232,66
209,3
312,9491
0,899596
145,7744
2*75=150
59,3
240,0982
Таблица №9
Параметры комплектных конденсаторных установок (ККУ) 0.4 кВ
№
Наименование цеха
Тип
Мощность
количество
Суммарная мощность, кВАр
1
Инструментальный
УКН-0.38-150У3;
2*150
2
300
2
Литейный
УКН-0.38-150У3;
2*150
2
300
3
Сборочный
УКН-0.38-150У3;
2*150
2
300
4
Механический
УКН-0.38-150У3;
2*150
2
300
5
Термический
УКН-0.38-75У3
2*75
2
150
Сводная таблица мощностей
P
Q
S
Итого
1732,33
1890,63
2564,264
Освещение
240,885
120,442
269,3174
Всего
1973,215
2011,072
2817,444
Мощность КУ
—
-1350
—
Итого с учётом КУ
1973,215
661,072
2081,008
2.6 Определение координат центра электрических нагрузок
Для определения центра электрических нагрузок используется механическая 3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций
3.1 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций
Таблица №11
№
Наименование цеха
Рр,
кВт
,
кВАр
,
кВАр
Число и мощность трансформаторовt
Суммарная мощность трансформаторов, кВА
Коэффициент загрузки
Нормальный
Аварийный
При отключении 30% нагрузки
1
Инструментальный
528,48
193,89
562,9249
2×400
800
0,70
1,41
0,914753
2
Литейный
503,79
164,13
529,8519
2×400
800
0,66
1,32
0,861009
3
Сборочный
456,145
178,482
489,8205
2×400
800
0,61
1,22
0,795958
4
Механический
252,14
65,27
260,4511
2×160
320
0,81
1,63
1,058083
5
Термический
232,66
59,3
240,0982
2×160
320
0,75
1,50
0,975399
Таблица №12
Параметры трансформаторов 10/0.4 кВ
№
Тип и мощность
Потери
Напряжение короткого замыкания, %
ток холостого хода, %
Холостого хода
Короткого замыкания
1
ТМ-160
0,565
2,65
4,5
2,4
3
ТМ-400
1,05
5,5
4,5
2,1
Рис. 6
4. Разработка системы внутризаводского электроснабжения
4.1 Расчет потерь в трансформаторах
Расчетные формулы:
;
4.2 Потери в трансформаторах
Таблица №13
№
Наименование цеха/тип трансформатора
Рр
кВт
кВАр
РРТ
кВт
кВАр
кВА
кВт
кВт
%
Iх,
%
,
кВт
,
кВАр
1
Инструментальный
528,48
193,89
264,24
96,945
281,46
1,05
5,50
4,50
2,10
1,73
21,26
2хТМ-400
2
Литейный
503,79
164,13
251,895
82,065
264,92
1,05
5,50
4,50
2,10
1,65
20,75
2хТМ-400
3
Сборочный
456,145
178,482
228,0725
89,241
244,91
1,05
5,50
4,50
2,10
1,56
20,17
2хТМ-400
4
Механический
252,14
65,27
126,07
32,635
130,22
0,565
2,65
4,50
2,40
1,00
10,06
2хТМ-160
5
Термический
232,66
59,3
116,33
29,65
120,05
0,565
2,65
4,50
2,40
0,94
9,71
2хТМ-160
4.3 Нагрузки на стороне высокого напряжения трансформаторных подстанций
Таблица № 14
№
Наименование цеха/тип трансформатора
Тип
тр-ра
РРТ
кВт
кВАр
,
кВт
,
кВАр
,
кВт
,
кВАр
,
кВА
,
А
1
Инструментальный
ТМ-400
264,24
96,945
1,73
21,26
265,97
118,21
291,05
5,04
2
Литейный
ТМ-400
251,895
82,065
1,65
20,75
253,55
102,82
273,60
4,73
3
Сборочный
ТМ-400
228,0725
89,241
1,56
20,17
229,63
109,41
254,37
4,40
4
Механический
ТМ-160
126,07
32,635
1,00
10,06
127,07
42,70
134,05
2,32
5
Термический
ТМ-160
116,33
29,65
0,94
9,71
117,27
39,36
123,70
2,14
4.4 Выбор места положения ГПП или ГРП
Для определения места расположения ГПП необходимо располагать генеральным планом железнодорожного узла. На генеральном плане должны быть в масштабе указаны все существующие, реконструируемые и проектируемые предприятия железнодорожного производства, а также прилегающие к железной дороге промышленные и сельскохозяйственные предприятия и т.д.
Исходя из технико-экономических соображений ГПП желательно располагать в центре электрических нагрузок (ЦЭН). Для определения ЦЭН может быть использован приближенный метод определения центра тяжести масс однородных плоских фигур.
Так как ЦЭН находится в близости от железнодорожных путей, а также то обстоятельство, что для размещения ГПП необходимо: достаточно большая площадь, свободная от застройки и подземных коммуникаций, прокладка кратчайших трасс питающих линий, заставляет нас располагать ГПП, несколько отступив от ЦЭН.
Варианты схем внутризаводского электроснабжения
Рис. 7. Кабельные трассы
Рис.8 Кабельные трассы
Рис.9. Вариант 1. Радиальная схема
4.5 Длины кабельных линий
Таблица № 15.
Вариант 1
№
Наименование линии
количество линий
Длина, м
Суммарная длина, м
1
ГРП-ТП1
1
84
84
2
ГРП-ТП2
1
152
152
3
ГРП-ТП3
1
22
22
4
ГРП-ТП4
1
77
77
5
ГРП-ТП5
1
223
223
6
ГРП-ТП6
1
191
191
7
ГРП-ТП7
2
225
450
8
ГРП-ТП8
2
190
380
ИТОГО
10
1579
Рис.10. Вариант 2. Магистральная схема
Таблица № 16.
Вариант 2. Длины кабельных линий
№
Наименование линии
количество линий
Длина, м
Суммарная длина, м
1
ГРП-ТП1
1
84
84
2
ТП1-ТП2
1
70
70
3
ГРП-ТП3
1
22
22
4
ТП3-ТП4
1
56
56
5
ТП4-ТП8
1
112
112
6
ТП8-ТП6
1
35
35
7
ТП6-ТП5
1
75
75
8
ТП5-ТП7
1
10
10
ИТОГО
8
464
4.6 количество ячеек отходящих линий ГРП
Вариант 1 ………………….. 10
Вариант 2 ………………….. 4
значения коэффициентов одновременности для определения расчетной нагрузки на шинах 6 (10) кВ РП, ГРП, ГПП
Таблица № 17
Средневзвешенный коэффициент использования
Число присоединений 6 (10) кВ на сборных шинах РП, ГПП.
2 … 4
5 … 8
9 … 25
Более 25
0,90
0,80
0,75
0,70
0,95
0,90
0,85
0,80
1,00
0,95
0,90
0,85
1,00
1,0
0,95
0,90
4.7 Расчет электрических нагрузок на головных участках магистралей
Таблица № 18
По данным технологов
кВт
кВАр
Ке
____
Kо
Расчетные мощности
№
Наименование эл/приемника
Кол-во тр-ров,
n
Суммарная ном. мощность, Рн, кВт
,
кВт
,
кВт
Sp,
кВА
IP,
А
магистраль ТП1-ГРП
1
ТП1
1
564,5
265,97
118,21
ИТОГО
1
564,5
265,97
118,21
0.38
0.90
239,373
106,39
261,95
15,12
магистраль ТП3-ГРП
1
ТП3
1
512,5
253,55
102,82
2
ТП5
1
524
229,63
109,41
3
ТП7
1
490
127,07
42,70
4
ТП8
1
330,5
117,27
39,36
ИТОГО
4
1857
727,52
294,29
0.39
0.95
283,733
114,77
306,07
17,671
Примечание:
1.; .
4.8 Выбор сечений кабелей по нагреву
Выбор сечения проводов и кабелей по нагреву проводят по расчетному току, который должен быть меньше допустимого тока или равен ему:
Iдоп Ip,
Если электроснабжение потребителей производилось по параллельным линиям, то в качестве расчетного принимается ток в одной из параллельных линий в предположении, что вторая линия вышла из строя.
Чтобы определить расчетные токи линий, подходящих к каждому цеху, необходимо учесть потери мощности в трансформаторах и определить полную мощность линии.
Потери мощности в трансформаторе можно определить:
-активные потери:
Рт=Рхх+Ркз*(Sp / Snom)2
-реактивные потери:
Qт=Qхх+Qкз*(Sp / Snom)2
Qкз=Uкз*Snom/100,
Активные потери цеха с учетом потерь в трансформаторе:
P= Pp + Рт
Реактивные потери цеха с учетом потерь в трансформаторе:
Q= Qp + QРт
Полная мощность равна:
S= P2+Q2
Расчетный ток:
Iр=S / 3 *Unom
Если у нас двух трансформаторная цеховая подстанция, то суммарную полную мощность берем в два раза меньше.
Определение суммарной расчетной нагрузки узла системы эдектроснабжения по значениям n расчетных нагрузок осуществляется суммированием расчетных нагрузок отдельных групп электроприемников, входящих в узле с учетом разновременности (несовпадения) максимумов нагрузок.
S=Kнм*Spi,
где Кнм — коэффициент несовпадения максимумов нагрузки,
Spi — расчетная нагрузка I-го электроприемника или группы электроприемников.
Кнм — равен отношению максимальной получасовой нагрузки к сумме максимальных получасовых нагрузок отдельных электроприемников или цехов.
Коррозионная способность земли низкая. Выбирается кабель марки ААБ.
Таблица № 19.
Радиальная схема
№
Наименование
линии
Кол-во линий
Длина,
м
, норм. режим, А
, авар. режим, А
Сечение, мм2
, А
1
ГРП-ТП1
1
84
5,04
10,08
16
75
2
ГРП-ТП2
1
151
5,04
10,08
16
75
3
ГРП-ТП3
1
260
4,73
9,46
16
75
4
ГРП-ТП4
1
80
4,73
9,46
16
75
5
ГРП-ТП5
1
313
4,4
8,8
16
75
6
ГРП-ТП6
1
239
4,4
8,8
16
75
7
ГРП-ТП7
2
343
2,32
4,64
16
75
8
ГРП-ТП8
2
237
2,14
4,28
16
75
Таблица № 20.
Магистральная схема
№
Наименование
линии
Кол-во линий
Длина,
м
, норм. режим, А
, авар. режим, А
Сечение, мм2
, А
1
ГРП-ТП1
1
81
15,12
30,24
16
75
2
ТП1-ТП2
1
76
5,04
10,08
16
75
3
ГРП-ТП3
1
27
17,67
35,34
16
75
4
ТП3-ТП4
1
61
4,73
9,46
16
75
5
ТП4-ТП8
1
138
2,14
4,28
16
75
6
ТП8-ТП6
1
40
4,4
8,8
16
75
7
ТП6-ТП5
1
88
4,4
8,8
16
75
8
ТП5-ТП7
1
16
2,32
4,64
16
75
4.9 Выбор сечений по экономической плотности тока
ТМ=4500 ч
Таблица № 21.
Радиальная схема
№
Наименование линии
Кол-во линий
, А
,
Fэ,
мм2
Принятое сечение, мм2
1
ГРП-ТП1
1
5,04
1.4
3,60
16
2
ГРП-ТП2
1
5,04
1.4
3,60
16
3
ГРП-ТП3
1
4,73
1.4
3,38
16
4
ГРП-ТП4
1
4,73
1.4
3,38
16
5
ГРП-ТП5
1
4,4
1.4
3,14
16
6
ГРП-ТП6
1
4,4
1.4
3,14
16
7
ГРП-ТП7
2
2,32
1.4
1,66
16
8
ГРП-ТП8
2
2,14
1.4
1,53
16
Таблица № 22.
Магистральная схема
№
Наименование
линии
Кол-во линий
, А
,
Fэ,
мм2
Принятое сечение, мм2
1
ГРП-ТП1
1
15,12
1.4
10,80
16
2
ТП1-ТП2
1
5,04
1.4
3,60
16
3
ГРП-ТП3
1
17,67
1.4
12,62
16
4
ТП3-ТП4
1
4,73
1.4
3,38
16
5
ТП4-ТП8
1
2,14
1.4
1,53
16
6
ТП8-ТП6
1
4,4
1.4
3,14
16
7
ТП6-ТП5
1
4,4
1.4
3,14
16
8
ТП5-ТП7
1
2,32
1.4
1,66
16
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
5.1 Определение капитальных затрат
Кабельные линии
Таблица № 23.
Радиальная схема
№
Наим.
линии
Кол-во линий
Длина, м
Сумм. длина, м
Сечение,
мм2
Уд. стоим. в ценах 1980, тыс.руб км
Уд. стоим. в ценах 2007, тыс.руб км
Стоим. линий, тыс. рублей
1
ГРП-ТП1
1
84
84
16
1.76
70,4
5,91
2
ГРП-ТП2
1
151
151
16
1.76
70,4
10,63
3
ГРП-ТП3
1
260
260
16
1.76
70,4
18,30
4
ГРП-ТП4
1
80
80
16
1.76
70,4
5,63
5
ГРП-ТП5
1
313
313
16
1.76
70,4
22,04
6
ГРП-ТП6
1
239
239
16
1.76
70,4
16,83
7
ГРП-ТП7
2
343
686
16
1.76
70,4
48,29
8
ГРП-ТП8
2
237
474
16
1.76
70,4
33,37
ИТОГО
10
2287
161,00
Таблица № 24.
Магистральная схема
№
Наим.
линии
Кол-во линий
Длина, м
Сумм. длина, м
Сечение,
мм2
Уд. стоим. в ценах 1980, тыс.руб
км
Уд. стоим. в ценах 2007, тыс.руб
км
Стоим. линий, тыс. рублей
1
ГРП-ТП1
1
81
162
16
1.76
70,4
11,4048
2
ТП1-ТП2
1
76
152
16
1.76
70,4
10,7008
3
ГРП-ТП3
1
27
54
16
1.76
70,4
3,8016
4
ТП3-ТП4
1
61
122
16
1.76
70,4
8,5888
5
ТП4-ТП8
1
138
276
16
1.76
70,4
19,4304
6
ТП8-ТП6
1
40
80
16
1.76
70,4
5,632
7
ТП6-ТП5
1
88
176
16
1.76
70,4
12,3904
8
ТП5-ТП7
1
16
32
16
1.6
70,4
2,2528
ИТОГО
8
1054
74,20
Прокладка кабельных линий в траншеях
Таблица № 25.
Радиальная схема
№
количество кабелей в одной траншее
Длина, м
Удельная стоимость в ценах 1980, тыс.руб
км
Удельная стоимость в ценах 2007, тыс.руб
км
Стоимость, тыс. рублей
1
6
26
3,62
144,8
3,7648
2
5
61
3,29
131,6
8,0276
3
4
138
2,86
114,4
15,7872
4
3
40
2,31
92,4
3,696
5
2
172
1,78
71,2
12,2464
6
1
76
1,27
50,8
3,8608
ИТОГО
47,3828
Таблица № 26.
Магистральная схема
№
Количество кабелей в одной траншее
Длина, м
Удельная стоимость в ценах 1980, тыс.руб
км
Удельная стоимость в ценах 2007, тыс.руб
км
Стоимость, тыс. рублей
1
2
397
1.78
71,2
28,2664
2
1
112
1.27
50,8
5,6896
ИТОГО
33,956
Таблица № 27.
Стоимость ячеек отходящих линий ГРП
№
схема
количество ячеек ГРП
Стоимость ячейки в ценах 1980 г., тыс. рублей
Стоимость ячейки в ценах 2007 г., тыс. рублей
Стоимость, тыс. рублей
1
Радиальная схема
10
2.1
84
840
2
Магистральная схема
4
2.1
84
336
Таблица № 28.
Суммарные капитальные затраты
№
схема
Кабельные линии
Строительная часть
Ячейки ГРП
Итого
1
Радиальная схема
161
47,38
840
1048,38
2
Магистральная схема
74,2
33,96
336
444,16
5.2 Определение издержек на эксплуатацию
Отчисления на амортизацию и обслуживание
Таблица № 29.
Радиальная схема
№
Вид оборудования
Норма отчислений, %
Капитальные затраты, тыс. рублей
Издержки, тыс. рублей
1
Кабели
6,3
161
10,14
2
Строительная часть
6,3
47,38
2,98
3
Ячейки ГРП
1,04
840
8,74
ИТОГО
1048,38
21,86
Таблица №30.
Магистральная схема
№
Вид оборудования
Норма отчислений, %
Капитальные затраты, тыс. рублей
Издержки, тыс. рублей
1
Кабели
6.3
74,2
4,67
2
Строительная часть
6.3
33,96
2,14
3
Ячейки ГРП
1.04
336
3,49
ИТОГО
444,16
10,31
Стоимость потерь электроэнергии
Параметры кабельных линий
Таблица № 31.
Радиальная схема
№
Наименование линии
количество линий
Длина, м
Сечение,
мм2
,
R,
Ом
1
ГРП-ТП1
1
84
16
1,94
0,16
2
ГРП-ТП2
1
151
16
1,94
0,29
3
ГРП-ТП3
1
260
16
1,94
0,50
4
ГРП-ТП4
1
80
16
1,94
0,16
5
ГРП-ТП5
1
313
16
1,94
0,61
6
ГРП-ТП6
1
239
16
1,94
0,46
7
ГРП-ТП7
2
343
16
1,94
0,67
8
ГРП-ТП8
2
237
16
1,94
0,46
Таблица № 32.
Магистральная схема
№
Наименование линии
количество линий
Длина, м
Сечение,
мм2
,
R,
Ом
1
ГРП-ТП1
1
81
16
1,94
0,16
2
ТП1-ТП2
1
76
16
1,94
0,15
3
ГРП-ТП3
1
27
16
1,94
0,05
4
ТП3-ТП4
1
61
16
1,94
0,12
5
ТП4-ТП8
1
138
16
1,94
0,27
6
ТП8-ТП6
1
40
16
1,94
0,08
7
ТП6-ТП5
1
88
16
1,94
0,17
8
ТП5-ТП7
1
16
16
1,94
0,03
Потери мощности
Таблица № 33.
Радиальная схема
№
Наименование линии
количество линий
R,
Ом
, А
Потери в одной КЛ, кВт
Суммарные потери, кВт
1
ГРП-ТП1
1
0,16
5,04
0,004064
0,004064
2
ГРП-ТП2
1
0,29
5,04
0,007366
0,007366
3
ГРП-ТП3
1
0,50
4,73
0,011186
0,011186
4
ГРП-ТП4
1
0,16
4,73
0,00358
0,00358
5
ГРП-ТП5
1
0,61
4,4
0,01181
0,01181
6
ГРП-ТП6
1
0,46
4,4
0,008906
0,008906
7
ГРП-ТП7
2
0,67
2,32
0,003606
0,007212
8
ГРП-ТП8
2
0,46
2,14
0,002107
0,004213
ИТОГО
0,058337
Таблица № 34.
Магистральная схема
№
Наименование линии
количество линий
R,
Ом
, А
Потери в одной КЛ, кВт
Суммарные потери, кВт
1
ГРП-ТП1
1
0,16
15,12
0,036578
0,036578
2
ТП1-ТП2
1
0,15
5,04
0,00381
0,00381
3
ГРП-ТП3
1
0,05
17,67
0,015611
0,015611
4
ТП3-ТП4
1
0,12
4,73
0,002685
0,002685
5
ТП4-ТП8
1
0,27
2,14
0,001236
0,001236
6
ТП8-ТП6
1
0,08
4,4
0,001549
0,001549
7
ТП6-ТП5
1
0,17
4,4
0,003291
0,006582
8
ТП5-ТП7
1
0,03
2,32
0,000161
0,000323
ИТОГО
0,068374
время максимальных потерь
=2886.21 ч
Таблица № 35.
Годовые потери электроэнергии
№
схема
, ч
, кВт
, кВтч
,
, тыс. руб
1
Радиальная
схема
2886.2
0,058
167,3996
0.32
0,054
2
Магистральная схема
2886.2
0,068
196,2616
0.32
0,063
Таблица № 36.
Суммарные Издержки
№
схема
Амортизация и обслуживание, тыс. руб
Стоимость потерь электроэнергии, тыс. руб
Суммарные Издержки, тыс. руб
1
Радиальная
схема
21,86
0,054
21,91
2
Магистральная схема
10,31
0,063
10,37
Расчетные затраты
Таблица № 37
№
схема
Капитальные вложения, тыс.руб
Суммарные Издержки, тыс. руб
Расчетные затраты
1
Радиальная
схема
1048,38
21,91
147,72
2
Магистральная схема
444,16
10,37
63,67
К исполнению принимается магистральный вариант.
6. Уточненный расчет выбранного варианта
6.1 Проверка выбранных сечений по потере напряжений
6.1.1 Сопротивления кабельных линий
Таблица № 38
№
Наименование линии
Длина, м
Сечение,
мм2
R,
Ом
Хо
Х
Ом
1
ГРП-ТП1
81
16
1,94
0,15714
0,113
0,009153
2
ТП1-ТП2
76
16
1,94
0,14744
0,113
0,008588
3
ГРП-ТП3
27
16
1,94
0,05238
0,113
0,003051
4
ТП3-ТП4
61
16
1,94
0,11834
0,113
0,006893
5
ТП4-ТП8
138
16
1,94
0,26772
0,113
0,015594
6
ТП8-ТП6
40
16
1,94
0,0776
0,113
0,00452
7
ТП6-ТП5
88
16
1,94
0,17072
0,113
0,009944
8
ТП5-ТП7
16
16
1,94
0,03104
0,113
0,001808
6.1.2 Определение потери напряжения
Таблица № 39
№
Наименование
участка
Длина,м
R0,
ом/км
Х0,
ом/км
R,
ом
х,
ом
Рр
кВт
Qp,
кВАр
U,В
норм.реж
U,В
авар. режим
U,
%
1
ГРП-ТП1
81
1,94
0,113
0,15714
0,00915
265,97
118,21
3,52
2
ТП1-ТП2
76
1,94
0,113
0,14744
0,00859
239,373
106,39
2,97
6,49
12,98
0,13
3
ГРП-ТП3
27
1,94
0,113
0,05238
0,00305
283,733
114,77
1,24
4
ТП3-ТП4
61
1,94
0,113
0,11834
0,00689
253,55
102,82
2,51
3,75
7,5
0,07
5
ТП4-ТП8
138
1,94
0,113
0,26772
0,01559
253,55
102,82
5,71
6
ТП8-ТП6
40
1,94
0,113
0,0776
0,00452
229,63
109,41
1,45
7,15
14,3
0,14
7
ТП6-ТП5
88
1,94
0,113
0,17072
0,00994
229,63
109,41
3,18
8
ТП5-ТП7
16
1,94
0,113
0,03104
0,00181
127,07
42,70
0,32
3,5
7
0,07
Выбранные сечения проходят по потере напряжения, так как U5%
6.2 Разработка системы внешнего электроснабжения
6.2.1 Определение расчетных электрических нагрузок предприятия
Таблица № 40
По данным
технологов
кВт
кВАр
Ки/Ко
Расчетные мощности
№
Наименование эл/приемника
Кол-во
тр-ов
Суммарн.
ном.мощн.
Рн,кВт
Рр
кВт
Qp
кВАр
Sp
кВА
Ip
А
Iавр,
А
1
ТП1
1
564,5
265,97
118,21
2
ТП3
1
512,5
253,55
102,82
3
ТП5
1
524
229,63
109,41
4
ТП7
1
490
127,07
42,70
5
ТП8
1
330,5
117,27
39,36
ИТОГО
5
2421,5
993,49
412,5
0.39
0.95
943,82
391,88
1021,94
57
114
Расчетный ток в нормальном режиме равен 57А, в аварийном режиме 114А.
Выбираем кабель ААБ-3х50, допустимый ток 115 А. По экономической плотности тока сечение 50 мм2, принимается также ААБ-3х50.
6.2.2 Проверка по потере напряжения
Таблица № 41
Длина, м
R0,
Х0,
R,
Ом
X,
Ом
, А,
норм. режим
, А,
авар. режим
,
кВт
,
кВт
,
норм. режим
,
авар. режим
,
%
750
0,89
0,095
0,6675
0,071
57
114
943,82
391,88
53,136
106,27
1,06
6.3 Расчет токов короткого замыкания
Расчет сопротивлений трансформаторов
Rт= РU2н.103/S2нт
Zт=Uk%U2н.10/Sнт
Хт=vZ2т-R2т
Таблица № 42.
Сопротивления трансформаторов
№
Тип и мощность
потери
Напряжен.
короткого
замыкания
%
ток
холостого
хода
%
Rт,ОМ
Zт,ОМ
Хт,ОМ
Холос-
ого
хода
Короткого
замыкания
1
ТМ-160
0,565
2,65
4,5
2,4
10,35
28,13
26,15
2
ТМ-400
1,05
5,5
4,5
2,1
3,44
11,25
10,71
6.4 Составление схемы замещения
Внешнее сопротивление
Хс=0,35
Rвн = Rкл= 0,6675 Ом
Хвн=Хс+Хкл=0,35+0,071=0,421 Ом
Для расчета токов к.з. составляем схему замещения. Расчет производим в каждой точке к.з. отмеченной на схеме замещения. Для расчетов используем программу Tkz
Таблица № 43.
Сопротивления нулевой последовательности трансформаторов
№
Тип и мощность
Прямая последовательность
Нулевая последовательность
,
Ом
,
Ом
,
Ом
,
Ом
1
ТМ-160
10,35
26,15
113,85
209,2
3
ТМ-400
3,44
10,71
37,84
85,68
Файлы исходных данных
структура файлов
NI
NJ
R1
X1
R0
X0
KT
U
фаза U
N1,N2 — номера узлов, ограничивающих ветвь;
R1, X1 — сопротивления прямой последовательности;
R0, X0 — сопротивления нулевой последовательности;
KT- коэффициент трансформации;
U — напряжение (ЭДС);
фаза U — фазовый угол напряжения (ЭДС).
Таблица № 44.
Результаты расчета токов КЗ
№
Схема
Точка КЗ
,
кА
R
Ом
X
Ом
,
с
,
А
,
1
sh1.tkz
K1
2,34
2,53
0,55
0,000692
1
3,31
0,72
2
K2
2,17
2,74
0,56
0,000651
1
3,07
0,62
3
K3
11,89
0,0096
0,18
0,059713
1,846
31,04
26,82
4
K4
5,95
0,0209
0,0427
0,006507
1,215
10,22
4,83
5
sh2.tkz
K1
2,28
2,59
0,61
0,00075
1
3,22
0,68
6
K2
2,15
2,75
0,62
0,000718
1
3,04
0,60
7
K3
11,82
0,0096
0,0181
0,006005
1,189
19,88
19,00
8
K4
5,09
0,021
0,0428
0,006491
1,214
8,74
3,54
9
sh3.tkz
K1
2,34
2,53
0,55
0,000692
1
3,31
0,72
10
K2
2,16
2,75
0,56
0,000649
1
3,05
0,61
11
K3
5,11
0,0206
0,0427
0,006601
1,22
8,82
3,57
12
K4
11,79
0,0099
0,018
0,00579
1,178
19,64
18,88
13
sh4.tkz
K1
2,34
2,53
0,55
0,0007
1
3,3093
0,7156
14
K2
2,11
2,81
0,57
0,0006
1
2,984
0,582
15
K3
5,11
0,0206
0,0427
0,0066
1,22
8,815
3,567
16
K4
11,75
0,01
0,018
0,0057
1,17
19,52
18,74
Для проверки оборудования рассчитаем ударный ток короткого замыкания :
iу = ку 2 Iк
где ку — ударный коэффициент, ку=1+е-0,01/Та
Та=X/(R щ),
где щ=314
Тепловой импульс (кА2 с):
Вк = Iк2 (tотк + Та)
где tотк — время отключения:
tотк = tв + tрз
где tв=0,12 — время отключения выключателя;
tрз = 0,01 с — время срабатывания защиты;
Та — время затухания апериодической составляющей .
7. Выбор оборудования
Для обеспечения надежной работы аппаратуры и токоведущих частей электроустановки, необходимо правильно выбрать их по условиям длительной работы в нормальном режиме и кратковременной работы в режиме КЗ.
Выбор аппаратуры и токоведущих частей выполняется по номинальному току и напряжению:
UустUном
IрабIном
Где Uуст — номинальное напряжение установки;
Uном- номинальное напряжение аппарата;
Iраб- рабочий ток присоединения, где установлен аппарат;
Iном- номинальный ток аппарата;
Выбранные по условиям нормального режима работы аппараты необходимо проверить по условиям КЗ, т.е. на электродинамическую и термическую устойчивость.
7.1 Выключатели
Выключатели выбираются по следующим условиям:
1. по напряжению установки: UномUуст;
2. по номинальному току: IномIраб;
3. по конструктивному исполнению;
Выбранные выключатели проверяются:
1. на электродинамическую стойкость: iу iпр;
где iу- ударный ток КЗ в цепи выключателя;
iпр- амплитудное
2. на термическую стойкость: Вк I2т*tт;
где Вк — тепловой импульс в цепи выключателя;
Iт — ток термической стойкости;
tт- время протекания тока термической стойкости ;
выбираем:
— выключатель на вводах и фидерах ГРП — 10 кВ:
ВМПЭ — 10 — 630 — 20 У3
время отключения — tв = 0,12 с.
Время протекания тока термической стойкости tт = 8 с.
ток термической стойкости Iт = 20 кА.
Условия проверки:
Iоткл Iк, или 20 кА 2,34 кА
iдоп iу, или 52 кА 3,31 кА
Вк = 0,72 кА2 с
Iт2*tт Вк, или 202 * 8 = 3200 0,72 кА2 с
7.2 Предохранители
Предохранители на напряжение свыше 1000 В используют для защиты трансформаторов напряжения в РУ-10 кВ. При этом применяют предохранители типа ПКН, ПК и ПКТ (трубчатые с кварцевым заполнителем).
Выбираем предохранитель для защиты ТН: ПКН 001-10У3.
Для защиты понижающих трансформаторов: ПКТ 101-10-31,5 У3.
Условия проверки:
Iоткл Iк, или 31,5 кА 2,34 кА
iдоп iу, или 31,5 кА 3,3 кА
7.3 Разъединитель
Разъединители выбираются по условиям:
1. по напряжению установки: UномUуст;
2. по номинальному току: IномIраб;
3. по виду установки;
4. по конструктивному исполнению: однополюсные или трехполюсные, с заземляющими ножами или без них, с вертикальным расположением главных ножей или с горизонтальным;
Выбранные разъединители проверяются:
1. на электродинамическую стойкость: iу iпр;
2. на термическую стойкость: Вк I2т*tт;
Выбираем:
РВ — 10/400 У3
Номинальный ток Iном=400А
Время протекания тока термической стойкости tт = 4 с.
ток термической стойкости Iт = 16 кА.
Условия проверки:
iдоп iу, или 41кА 3,3 кА
Вк = 0,72 кА2 с
Iт2*tт Вк, или 162 * 4 = 1024 кА2 с 0,72 кА2 с
7.4 Выключатели нагрузки
Выбор осуществляется по номинальному рабочему току и напряжению
ВНПу — 10 / 400 — 10з У3.
Номинальный ток Iном=400А
7.5 Выбор измерительных трансформаторов
Контрольно-измерительные приборы устанавливаются для контроля за электрическими параметрами в схеме электроустановки и расчетов за электроэнергию, потребляемую и отпускаемую подстанцией.
1. измерение тока выполняется на вводах силовых трансформаторов со стороны всех ступеней напряжения: на всех питающих и отходящих линиях;
2. измерение напряжения осуществляется на шинах всех РУ;
3. учет активной и реактивной энергии с помощью счетчиков выполняется на вводах низкого напряжения понизительных трансформаторов, фидерах потребителей, ТСН.
7.5.1 Трансформаторы тока
Трансформаторы тока выбираются по условиям:
1. по напряжению установки: UномUуст;
2. по номинальному току: IномIраб;
3. по роду установки (внутренняя, наружная);
4. по классу точности (при питании расчетных счетчиков — 0,5; щитовых приборов и контрольных счетчиков — 1; релейной защиты — 3 и 10);
Выбранные трансформаторы тока проверяются:
1. на электродинамическую стойкость: iу iпр;
2. на термическую стойкость: Вк I2т*tт;
Выбираем:
— на обмотке ВН ГРП и шинах РУ-10 кВ:
ТПЛ — 10 У3
U ном=10кВ; Iном1=200А; Iном2=5А
время протекания тока термической стойкости tт = 3 с.
ток термической стойкости Iт = 13,5 кА.
Ток динамической стойкости Iдин = 52,5 кА
Условия проверки:
Iдин iу, или 52,5 кА 3,3 кА
Вк = 0,72 кА2 с
Iт2*tт Вк, или 13,52 * 3 = 546,75 кА2 с 0,72 кА2 с
по величине нагрузки вторичной цепи r2номr2
Присоединяем амперметр Э-378, счетчики активной САЧ-И672 и реактивной СРЧ-И673 энергии на обмотку класса точности 0,5
r2=rпр+rк+rприб
rк=0,05Ом
rпр=*lрасч/q ; =2,83*10-8 Ом м, q=4*10-6 м2, lрасч=30 м
rпр=2,83*10-8*30/4*10-6=0.12Ом
rприб=Sприб/ I2ном=(0,5+2,5+2,5)/52=0,22 Ом
r2=0,22+0,12+0,05=0,39 Ом 0,4 Ом
На обмотку класса точности 10Р присоединяем реле тока РТ-40/2 и реле времени РВМ-12
rприб=(0,2+10)/ 52=0,408 Ом
r2=0,408+0,12+0,05=0,578 Ом 0,6 Ом
Трансформатор тока на цеховых подстанциях ТЛК-10-3-У3
U ном=10кВ; Iном1=200А; Iном2=5А
1. на электродинамическую стойкость: iу iпр;
3,3 кА 52кА
2. на термическую стойкость: Вк I2т*tт;
Вк=0,72 кА2 с I2т*tт=102*3=300 кА2 с
3. по величине нагрузки вторичной цепи r2ном r2
Присоединяем амперметр Э-378, счетчики активной САЧ-И672 и реактивной СРЧ-И673 энергии на обмотку класса точности 0,5
r2=rпр+rк+rприб
rк=0,05Ом
rпр=*lрасч/q ; =2,83*10-8 Ом м, q=4*10-6м2, lрасч = 30 м
rпр=2,83*10-8*30/4*10-6=0.12Ом
rприб=Sприб/ I2ном=(0,5+2,5+2,5)/52=0,22 Ом
r2=0,22+0,12+0,05=0,39 Ом 0,4 Ом
На обмотку класса точности 10Р присоединяем реле тока РТ-40/2 и реле времени РВМ-12
rприб=(0,2+10)/ 52=0,408Ом
r2=0,408+0,12+0,05=0,578 Ом 0,6 Ом
7.5.2Трансформаторы напряжения
Трансформаторы напряжения выбираются по условиям:
1. по напряжению установки: UномUуст;
2. по конструкции и схеме соединения обмоток;
3. по классу точности (при питании расчетных счетчиков — 0,5; щитовых приборов и контрольных счетчиков и реле 1 и3);
4. на соответствие классу точности во вторичной нагрузке: S2 S2ном ;
Выберем НТМИ — 10-66У3
Таблица № 45.
Проверка соответствия класса точности во вторичной нагрузке
прибор
Кол-во
число
катушек
Sкат,ВА
cos
Sприб,ВА
sin
Qприб,Вар
Вольтметр
Э-378
8
1
2
1
16
0
0
САЧ-И672
6
2
4
0,38
18,24
0,925
44,7
СРЧ-И673
2
3
7,5
0,38
17,1
0,925
41,623
51,34
86,025
S2=Р2приб+Q2приб=100,2 ВА S2ном =120 ВА
8. Расчет внутренней сети
Расчет внутренней сети будем производить для сборочного цеха. Для этого чертим план цеха, содержащий:
строительные элементы (стены, окна, двери и.т.д.), электрооборудование цеха, питающие линии.
Во внутренней сети цеха будем использовать закрытые комплектные шинопроводы различного сечения. Использование данного типа шинопроводов обусловлено хорошими техническими и эксплуатационными преимуществами по сравнению с открытыми шинопроводами и кабелями.
После выбора оборудования внутренней сети, производим проверку шинопроводов на:
Допустимый ток
Iд = ток длительно допустимый,
Iд > Iн
Таблица № 46
№
Сборочный цех
Рн,кВт
n,шт
Ps
Ки
cos?
tg
n*Pн*Рн
Qн
Qc,кВар
Pc
Nэ
Кра
Крр
Рр
Qр
Sp
Iр
1
ШР1 ААБ-3х50 Iдоп=120А
15
2
30
0,6
0,7
1,02
450
30,61
18,36
18
2
20
1
20
0,06
0,45
1,98
400
39,69
2,38
1,2
3
3
4
12
0,14
0,6
1,33
36
16,00
2,24
1,68
4
5
4
20
0,14
0,6
1,33
100
26,67
3,73
2,8
5
10
3
30
0,14
0,6
1,33
300
40,00
5,60
4,2
6
2
2
4
0,14
0,6
1,33
8
5,33
0,75
0,56
7
60
1
60
0,55
0,95
0,33
3600
19,72
10,85
33
176
0,35
4894
43,91
61,44
6,3
0,95
1,1
58
48
76
109,01
8
ШР2 ААБ-3х35 Iдоп=95А
5
1
5
0,35
0,65
1,17
0
5,85
2,05
1,75
9
18
2
36
0,06
0,45
1,98
450
71,44
4,29
2,16
10
8
4
32
0,06
0,45
1,98
180
63,50
3,81
1,92
11
6
5
30
0,65
0,8
0,75
588
22,50
14,63
19,5
12
14
3
42
0,65
0,8
0,75
300
31,50
20,48
27,3
104
0,47
1068
38,91
48,72
10
0,9
1,1
44
43
61
88,44
13
ШР3 ААБ-3х35 Iдоп=95А
7
5
35
0,14
0,6
1,33
245
46,67
6,53
4,9
14
6
2
12
0,65
0,8
0,75
72
9,00
5,85
7,8
15
55
1
55
0,25
0,65
1,17
256
64,30
16,08
13,75
16
10
3
30
0,06
0,45
1,98
400
59,54
3,57
1,8
17
20
1
20
0,06
0,45
1,98
300
39,69
2,38
1,2
18
15
2
30
0,3
0,35
2,68
25
80,29
24,09
9
19
10
3
30
0,65
0,8
0,75
196
22,50
14,63
19,5
20
7
4
28
0,55
0,95
0,33
0
9,20
5,06
15,4
138
0,34
921
49,73
46,9
21
0,85
1
40
50
64
91,99
Расчет заземляющего устройства
Расчет заземляющего устройства предлагается выбрать по методике:
В основе расчета положен графо-аналитический метод, основанный на применении теории подобия, которая предусматривает:
1) замену реального грунта с изменяющимися по глубине удельным сопротивлением
эквивалентной двухслойной структурой с сопротивлением верхнего слоя ?1, толщиной h и сопротивлением нижнего слоя ?2, значения которых определяются методом вертикального электрического зондирования.
2) замену реального сложного заземляющего контура, состоящего из системы вертикальных электродов, объединенных сеткой с шагом 4 — 20 м. и любой конфигурации- эквивалентной квадратной расчетной моделью с одинаковыми ячейками, однослойной структурой земли (rэ) при сохранении их площадей (s), общей длины вертикальных (Lа), горизонтальных (Lг) электродов, глубины их замыкания (Rэ) и напряжения прикосновения (Uпр).
S =
48600
м2
Площ.
h =
1,8
м
толщина верхнего слоя земли
Принимаются расчетные величины:
1) число горизонтальных заземлителей:
Lг = (22 — 25) ??(S) =
4849,99
2) число вертикальных электродов:
nв = (0,3 -0,35) ?(S)=
66,14
3) длина вертикального электрода:
lв = 2 h =
3,6
м;
4) общая длина вертикальных электродов:
Lв =nв lв=
237,6
м;
5) расстояние между вертикальными электродами:
а = 2 lв =
7,2
м;
6) глубина заложения горизонтальных электродов:
hг = (0,5 — 0,8) =
0,7
м;
Сопротивление заземляющего контура:
Rэ = (А ?э/?(S))+(?э/(Lг+Lв)) =
0,24376
Ом
где ?э =
115,2
Ом м — эквивалентное сопротивление грунта;
(lв+hг)/?S =
0,0195
< 0,1
А =
0,423146
Напряжение прикосновения:
Uпр = Iк Rэ кпр =
104,587
В < Uпр = 140 В;
условие выполняется
Iк =
2542,1
А
кпр=
0,16878
Вывод
В курсовом проекте рассчитаны электрические нагрузки цехов, определен центр электрических нагрузок (рис.5). Выбрано место положения главной распределительной подстанции (рис.6). Рассчитаны мощности цехов с учетом потерь в трансформаторах и с учетом компенсации реактивной мощности на низкой стороне. Выбраны кабели. Рассмотрены два варианта схем электроснабжения радиальная и магистральная схемы, по стоимости схем выбрана магистральная схема электроснабжения. Рассчитаны ток короткого замыкания для РУ-10 кВ, выбрано и проверено оборудование для магистральной схемы.
Литература
1. системы электроснабжения справочные материалы к курсовому проектированию. Иркутск2002.
]]>