Учебная работа. Проект электроснабжения цеха обработки древесины
СОДЕРЖАНИЕ
1. ОБЩАЯ часть1.1 Развитие электроэнергетики в Рф, и ее перспективы.
1.2 Черта, цеха и потребителей электроэнергии
2. РАСЧЕТНАЯ часть
2.1Определение реальной перегрузки Потребителей
2.2 Выбор статистических, технико-экономических коэффициентов нагрузок потребителей
2.3 Расчёт нагрузок по часам суток
2.4 Расчёт неизменных и переменных утрат мощности
2.5 Построение дневного графика потребителей
2.6 Расчёт и построение годичного графика подстанции
2.7 Коэффициент наполнения графика нагрузок и перегрузочная способность трансформатора
2.8 Определение реактивной мощности трансформаторов подстанции
2.9 Выбор числа и мощности трансформаторов на ТП
2.10 Выбор принципной схемы ТП
2.11 Расчёт питающей полосы к ТП
2.12 Расчёт и выбор коммутационной и защитной аппаратуры. Токи к.з. и их расчёт
2.13 Мероприятия по увеличению коэффициента мощности
2.14 Расчет заземляющего устройства
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
1. ОБЩАЯ часть
1.1 Развитие электроэнергетики в Рф и ее перспективы
В современной российскей публицистике доминируют две последних точки зрения на процесс электрификации нашей страны. Сторонники первой, назовём её классической, точки зрения на сто процентов опровергают значимость достижений на данной нам ниве дореволюционной Рф. С целью доказательства истинности такового взора на делему, часто, занижаются данные о объёме производства электроэнергии, допускаются манипуляции аспектами сопоставления, датами, и размерностями величин. Но, трудно обосновать недоказуемое, электроэнергетика в дореволюционной Рф была, тем либо другим образом пользователями электроэнергии являлись до 20% населения страны, по производству электроэнергии Наша родина занимала восьмое пространство в мире.
2-ая точка зрения заключается в том, что высочайшие предреволюционные темпы развития русской электроэнергетики произвольным образом экстраполируются на будущие периоды. Сторонники данной нам точки зрения оперируют умозрительными планами развития отрасли безотносительно оценки способности их реализации в критериях дореволюционной системы хозяйствования. Не берутся в расчет выдающиеся возможности новейшей администрации по концентрации усилий в главных отраслях экономики, а так же в определении этих главных отраслей.
Обе эти точки зрения видятся грешными по собственной сущности, потому что нарушают принцип непрерывности истории, опровергают преемственность и последовательность в развитии электроэнергетики страны. Нам кажется, наиболее взвешенным последующий взор на вещи: оживленному развитию электроэнергетики в Рф был нанесен удар началом Первой Мировой войны, а потом оно было прервано последовательностью социально-политических катастроф, потрясших сами устои русской государственности. Этот период, продолжавшийся приблизительно до конца 1920 года, характеризуется деградацией отрасли невзирая на усилия энергетиков и ряда функционеров новейшей власти направленные на ее сохранение. Но в следующие годы эти усилия стали приносить свои плоды. Необходимо подчеркнуть, что в целом восстановление электроэнергетики возглавляли те же кадры, которые производили дореволюционную электрификацию Рф. Конкретно, благодаря их опыту и организаторским возможностям, также решительности представителей новейших властей, в рамках принятого в декабре 1921 года плана ГОЭЛРО к 1925 году был достигнут предвоенный уровень производства электроэнергии. Реализации этого плана и истории развития электроэнергетики СССР (Союз Советских Социалистических Республик, также Советский Союз — войны.
Опосля прихода к власти в октябре 1917 года, большевикам пришлось сходу столкнуться с неувязкой снабжения больших городов и промышленных компаний энергоносителями. Беря во внимание возникшие трудности с подвозом угля из донецкого бассейна, нефти и нефтепродуктов с бакинских и грозненских промыслов, новейшие власти разглядывали электрификацию Москвы и Петрограда, как метод восполнить недостаток обычных энергоносителей. В марте 1918 года с целью улучшения снабжения электроэнергией столиц было запланировано стройку 5 электростанций, но, в силу ряда обстоятельств в летнюю пору такого же года удалось лишь возобновить стройку Волховской и приступить к строительству Каширской и Шатурской электростанций. Но реализация и этих, очень урезанных относительно планов, начинаний, была поставлена под опасность развернувшейся Штатской Войной — рабочие мобилизовывались на военную службу, вещественное обеспечение производилось по остаточному принципу, в итоге этого первенцы русской энергетики были введены в строй только в 1922 (Каширская) и в 1926 (Волховская) годах уже в рамках принятого в 1921 году плана ГОЭЛРО. На фоне такового казенного долгостроя наблюдалось любознательное явление — стройку местных электростанций и локальная электрификация силами местных обитателей в сельской местности — более узнаваемый (но не единичный) пример — Ярополецкая ГЭС на реке Ламе, дававшая электроэнергию нескольким близкорасположенным деревням прямо до оккупации местности германцами в процессе Величавой Российскей войны.
В феврале 1920 года была начата разработка русского многообещающего плана развития народного хозяйства базирующегося на электрификации страны. Работой комиссии по созданию грядущего плана ГОЭЛРО управлял Г.М. Кржижановский. В комиссию входили наикрупнейшие спецы в области электротехники и энергетики, такие как Г.О. Графтио, К.А. Круг, М.А. Шателен и остальные, в общем 22 ученых — неизменных членов комиссии и наиболее 200 профессионалов из всех отраслей хозяйства привлекавшихся к ее работе при необходимости. При работе над планом использовались принципные суждения о развитии электрификации в Рф сформулированные еще до революции доктором К. Кленегсборгом. Необходимо отметить, счастливое для отрасли стечение событий — глава комиссии Г.М. Кржижановский кроме того, что являлся личным другом В.И. Ленина и одним из наистарейших членов РСДРП(б), был к тому же большим электроинженером, сотрудником «Общества электронного освещения 1886 года» с 1907 года, соратником
Р.Э. Классона в постройке первой районной электростанции на торфе — «Электропередача». В том числе и данный факт определил высшую эффективность работы комиссии, которая дозволила ей уже к декабрю 1920 года представить главные положения плана ГОЭЛРО 8-му Всероссийскому съезду Советов, который их единогласно одобрил. Начались работы по популяризации и реализации плана. В декабре 1921 года 9-й Всероссийский съезд Советов утвердил постановление правительства о определенных сроках реализации плана, что придало ему силу закона.
Изюминка плана ГОЭЛРО заключается в том, что кроме арифметического наращивания мощностей по производству электроэнергии он подразумевал всеохватывающее развитие экономики страны на базе новейшей движущей силы — электро энергии, объединение его производителей поначалу в ряд больших локальных сетей, а потом, в перспективе, в глобальную энергетическую сеть, чье функционирование ориентировано на бесперебойное снабжение энергией компаний тяжеленной индустрии, транспорта и остальных отраслей народного хозяйства Рф. Для воплощения энергетических взаимосвязей предусматривалось обширное стройку высоковольтных линий электропередачи, недочет которых являлся одним из узеньких мест дореволюционной электроэнергетики. (тут, справедливости ради, необходимо подчеркнуть, что эта теория — теория единой энергетической системы ведет свое начало от соединения в 1915 году на параллельную работу 2-ух электростанций, в Москве и Подмосковье, линией электропередачи на 70КВ, длиной 76 км — к огорчению единственной высоковольтной ЛЭП империи.) План ГОЭЛРО совершенно является первым планом развития экономики большой страны на базе новейших технологий, которыми на тот период являлись электротехнические. Его базисные положения — опережающее развитие электрификации на базе концентрации мощностей и централизации электроснабжения сохранили свою значимость для энергетической отрасли страны до нынешнего денька, конкретно от их происходит «сияние и бедность» российскей электрификации.
Но вернемся к плану ГОЭЛРО, принятому к выполнению в декабре 1921 года. Этот план предугадывал доведение к 1935 году суммарной мощности электростанций до 1750 МВт, а годичное Создание электроэнергии до 8,8 миллиардов. КВтч. Для заслуги этих результатов планировалось ввести в действие 30 больших электростанций (включая уже строящиеся), в т.ч. 10 ГЭС . 1-ые из их были введены в строй уже в последующем 1922 году, это были уже упоминавшаяся Каширская ГРЭС и электростанция «Красноватый Октябрь» в Петрограде. В 1924 году введена в эксплуатацию Кизеловская ГРЭС, в 1925 — Нижегородская и Шатурская станции, работавшие на местном торфе. К тому же 1925 году относится начала использования в Москве напряжения бытовой электросети в 220 В. В декабре 1926 года в конце концов введена в строй Волховская ГЭС . В этом же году в Москве сотворена 1-ая диспетчерская энергетическая служба. В 1927 году начато стройку наикрупнейшей в Европе гидроэлектростанции — ДнепроГЭСа. Мысль строительства ГЭС на Днепровских порогах витала в воздухе еще с начала века. 1-ый проект их затопления был сотворен еще в 1905 году инженерами Г.О. Графтио (упоминавшимся выше, как один из разрабов позднейшего плана ГОЭЛРО) и С.П. Максимовым. Этот проект предугадывал стройку на участке от Днепропетровска до современного Запорожья 3-х ГЭС общей мощностью до 90000КВт. Тогда этот проект не был осуществлен, но уже 10 августа 1921 года, т.е. еще до утверждения 9-м Съездом Советов сроков реализации плана ГОЭЛРО было принято постановление СНК «о освобождении земель, подлежащих затоплению при строительстве гидроэлектростанции у городка Александровска (Запорожье)». Земли под затопление освобождались в согласовании с проектом сделанным И.Г. Александровым по заданию на проектирование выданное 5 марта 1921 года. Проект был высоко оценен, употреблял опыт строительства и эксплуатации таковых ГЭС , как «Куинстон» на Ниагаре и «Ла-Габель» на реке Св. Лаврентия. Но в обстоятельствах 1922 года немедля приступить к воплощению в жизнь этого проекта было нереально. Российская индустрия не производила энергоагрегатов требуемой мощности, а финансовая изоляция Русской Рф еще не была на сто процентов преодолена. Переговоры о применимых критериях поставки оборудования затягивались. Все таки в 1927 году в основание будущей ГЭС легла закладная пластинка. Надвигающийся экономический кризис посодействовал решить делему с поставкой оборудования — америкосы предложили полный цикл строительства ГЭС , прямо до сдачи ее заказчику, но было принято паллиативное решение — стройку вели российские кадры, но под наблюдением американских консультантов. 1-ый блок был запущен 1 мая 1932 года, т.е. уже опосля того, как в 1931 году план ГОЭЛРО был выполнен по главным показателям. Опосля вывода ДнепроГЭСа на полную проектную мощность он стал самой сильной ГЭС в Европе — 560000 КВт.
В 1933 году введена в строй линия электропередачи напряжением 220Кв — Нижнесвирская ГЭС — Ленинград. Начато объединение в единую сеть электростанций Горьковатого и Иваново.
В конце 20-х — начале 30-х годов электричество все обширнее входило в быт, проводились любознательные опыты по бытовому применению электроэнергии. Вот, к примеру, что писала в вечернем выпуске от 23 января 1928 года «Красноватая газета»: «Откомхоз приступил к рассмотрению вопросца о применении электро энергии в домашнем быту… Намечено установить в нескольких квартирах ряд электронных устройств… Для четкого выявления выгодности внедрения электро энергии эти квартиры попеременно одну недельку будут отапливаться дровами, вторую _ электроэнергией. Недельные данные покажут, дешевле ли электричество для отопления квартир, чем дрова, какой тариф должен быть установлен на отпуск электроэнергии для домашнего употребления».
Итак, план ГОЭЛРО был выполнен досрочно. К плановому сроку его реализации, 1935 году, установленная мощность электростанций составила 6800 МВт, выработка электроэнергии в соответственном году достигнула 26,3 миллиардов. КВтч. (для сопоставления, в 1920 году этот показатель приравнивался 0,5 миллиардов. КВтч.). В 1936 году СССР (Союз Советских Социалистических Республик, также Советский Союз — вышел на третье пространство в мире, опосля Германии и США (Соединённые Штаты Америки — согласовании с принципами, положенными в базу плана ГОЭЛРО российская энергетика продолжала развиваться все ускоряющимися темпами, так в 1937 году Создание электроэнергии достигнуло 36,173 миллиардов. КВтч. при мощности всех станций в 8235 МВт, а в 1940 году надлежащие характеристики составили уже 48,309 миллиардов. КВтч. и 11193 МВт. сразу росла экономичность термических электростанций составлявших базу энергетики, так если в 1913 году для производства 1-го КВтч. электроэнергии затрачивалось 1060 г. условного горючего, то к 1940 году этот показатель снизился до 598 г.Электроэнергетика распространялась на Восток страны совместно с развитием восточных промышленных районов. В предвоенные и военные годы резвыми темпами развивалась энергетика Урала, Сибири и Средней Азии. Конкретно это позволило восполнить разрушение в процессе Величавой Российскей войны 60 лишь больших электростанций общей мощностью 6000 МВт, и выйти в 1945 году практически на уровень предвоенных характеристик. В этом году было произведено 43,257 миллиардов. КВтч. электроэнергии на электростанциях общей мощностью 11124 МВт.
Подводя результат этому периоду электрификации Рф необходимо подчеркнуть, что это был период «огромного скачка» электроэнергетики нашей страны, который вывел СССР (Союз Советских Социалистических Республик, также Советский Союз — производству электроэнергии, но уже в то время были заложены и те нехорошие черты, которые к нынешнему деньку вылились в деформированность отрасли, вызванную лишней централизацией, гигантоманией и ориентированность на абсолютные числа во вред экологичности энергии и интересам маленького пользователя.
1.2 Черта цеха и потребителей электроэнергии
Цех обработки древесной породы деревообрабатывающего комбината является отдельным самостоятельным подразделением, он предназначен для обработки древесной породы, придания ей соответственных размеров и форм.
Для выполнения этих работ в цехе установлены станки и оборудование, которые являются пользователями электроэнергии.
К общепромышленным установкам относятся вентиляторы, насосы, компрессоры, воздуходувки и т. п. В их используются асинхронные и синхронные движки трехфазного переменного тока частотой 50 Гц , на напряжениях от 127 В. до 10 кВ, а там, где требуется регулирование производительности,— движки неизменного тока. Спектр их мощностей различен — от толикой киловатта (электродвигатели задвижек, затворов, насосов подачи смазки и т. п.) до 10-ов мегаватт (воздуходувки доменных печей, кислородные турбокомпрессоры). нрав перегрузки ровненький, толчки ее наблюдаются лишь при пуске. Главным агрегатам (насосы, вентиляторы и т.п.) присущ длительный режим работы.
Электросварочное оборудование, служащее для сваривания железных изделий питается напряжением 380 либо 220 В. переменного тока промышленной частоты. Дуговая электросварка на переменном токе производится при помощи одно- либо трехфазных сварочных трансформаторов либо машинных преобразователей. На неизменном токе используются сварочные двигатель-генераторы. Для контактной сварки употребляются одно либо трехфазные сварочные установки.
Электросварочное оборудование работает в повторно-кратковременном режиме. Однофазные сварочные приемники (трансформаторы и установки) дают неравномерную нагрузку по фазам трехфазной питающей сети. Коэффициент их мощности колеблется в границах 0,3—0,7. Сварочные установки по степени надежности относятся к 2-ой группы.
Транспортёры, краны, тельферы — нужны для подъёма и перемещения тяжёлых деталей к месту их обработки либо складирования.
Мощность электроприводов подъемно-транспортных устройств определяется критериями производства и колеблется от нескольких до сотен киловатт. Для их питания употребляется переменный ток 380 и 660 В. и неизменный ток 220 и 440 В. Режим работы повторно-кратковременный. Перегрузка на стороне переменного трехфазного тока — симметричная. Коэффициент мощности изменяется соответственно загрузке в границах от 0,3 до 0,8. По надежности электроснабжения подъемно-транспортное оборудование относится к первой либо 2-ой группы (зависимо от предназначения и места работы).
Электронные осветительные установки являются в главном однофазными приемниками. Лампы осветительных приборов имеют мощности от 10-ов ватт до нескольких киловатт и питаются на напряжениях до 220 В. Осветительные приборы общего освещения (с лампами накаливания либо газоразрядными) питаются в большей степени от сетей 220 либо 380 В. Осветительные приборы местного освещения с лампами накаливания на 12 и 36 В. питаются через понижающие однофазные трансформаторы. Равномерная загрузка фаз трехфазной сети достигается методом группировки осветительных приборов по фазам. нрав перегрузки — длительный. Коэффициент мощности для осветительных приборов с лампами накаливания— 1,0, с газоразрядными лампами — 0,96.
Деревообрабатывающие компании характеризуются наличием огромного количества деревообрабатывающих станков, в каких пользователи электроэнергии — это электронные движки. Средняя мощность приводов станков массового машиностроения 5—25 кВт.
Прецизионные настольные станки имеют мощность приводов, измеряющуюся в толиках киловатт, а мощности приводов больших станков превосходят тыщу киловатт, при этом мощность головного привода быть может 300 кВт и выше.
Обработка древесной породы служат для придания соответственных размеров и форм изделиям из сплава. Особые станки служат для обеспечения особенностей технологического процесса.
Питание станков осуществляется в главном при напряжении 380 В. с обычной частотой 50 Гц . Для маленький группы шлифовальных, фрезерных и сверлильных станков, требующих завышенной скорости вращения, применяется завышенная частота. Некие станки, характеризующиеся частыми запусками и реверсами, питаются неизменным током напряжением 440 В.
Для станков поточно-массового производства характерен повторно-кратковременный режим.
Приемниками электроэнергии в деревообрабатывающей индустрии могут быть также различного типа печи, сварочные агрегаты, компрессоры.
Цех обработки древесной породы по степени надёжности электроснабжения относится к пользователям первой группы.
Таблица 1. Цех обработки древесной породы
№п/п
Пользователи
Рп,кВт
количество и мощность
1
Деревообрабатывающие станки
60
4х10+1х20
2
Особые станки
120
4х20+2х10+4х5
3
Металлорежущие станки
200
6х20+8х10
4
Краны и тельферы
30
2х10+2х5
5
Вентиляторы, кондюки
50
10х5
6
Насосы, прессы
600
12х50
7
Сварочное оборудование.
60
1х40+2х10
8
Нагреватели, сушильные камеры
42
2х20+1×2
9
Компрессоры
40
1х40
10
Транспортеры
60
6х10
11
Освещение
25
5 щитков
2. РАСЧЕТНАЯ часть
2.1 Определение реальных нагрузок Пользователя
Согласно Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей система управления электрохозяйством пользователя электроэнергии является составной частью управления энергохозяйством, встроенной в систему управления пользователя в целом.
У пользователя должен быть организован анализ технико-экономических характеристик работы электрохозяйства и его структурных подразделений для оценки состояния отдельных частей и всей системы электроснабжения, режимов их работы, соответствия нормируемых и фактических технико-экономичечских характеристик функционирования электрохозяйства, эффективности проводимых организационно-технических и организационно-технологических мероприятий.
На основании анализа должны проектироваться и разрабатываться, выполнится деяния, мероприятия по модернизации, сохранности электроснабжения объекта (организации) и его структурных подразделений . У пользователя обязано быть разработана и действовать система стимулирования персонала по повышении эффективности функционирования электронного хозяйства, включая систему подготовки и переподготовки персонала(кадров). Расчет перегрузки провожу способом коэффициента спроса, потому что в цехе установлено огромное количество потребителей электронной энергии, расчет ведем в табличной форме.
В практике эксплуатации действительные перегрузки меньше суммарной установленной мощности. Это событие учитывается коэффициентом одновременности и коэффициентом загрузки.
Расчет нагрузок ведем способом коэффициента спроса. Этот способ применяется, когда цех имеет много потребителей, и отдельные большие пользователи не влияют на пусковые токи. Коэффициент спроса определяется на основании опыта эксплуатации однотипных потребителей и приводится в справочной литературе по электроснабжению, как статистический, технико-экономический параметр энергопотребления электроэнергии технологическими установками цеха.
Технико-экономические характеристики Кс и cos? выбираю из справочной литературы по электроснабжению и заношу в таблицу 2.
Длительность включения выбираю из справочников по электроприводу и заношу в таблицу 2.
Таблица 2. Расчет нагрузок
Пользователи
Рп,кВт
ПВ,%
сos?
Рн,кВт
Кс
Рмах,кВт
Деревообрабатывающие станки
60
—
0,15
60
0,14
8,4
Особые станки
120
—
0,8
120
0,55
66
Краны и тельферы
30
25
0,5
15
0,09
1,35
Компрессоры
40
—
0,8
40
0,75
30
Вентиляторы, кондюки
50
—
0,8
50
0,75
37,5
Насосы, прессы
600
—
0,8
600
0,7
420
Транспортеры
60
30
0,8
32,8
0,85
27,8
Нагреватели, сушильные камеры
42
—
0,75
42
0,6
25,5
Сварочное оборудование.
60
60
0,45
20,8
0,4
8,35
Металлорежущие станки
200
—
0,4
200
0,12
24
Освещение
25
—
0,99
25
0,95
23,75
ИТОГО:
1287
1205,71
672,74
2.2 Выбор статистических, технико-экономических коэффициентов нагрузок потребителей
Величины ПВ, cos ?, Кс избираем из справочника.
Для всех потребителей не считая кранов, сварочного оборудования, лебедок (транспортеров)
Рн=Рп (1)
Для кранов и тельферов Рн находим по формуле:[2,с.26]
(2)
где Рп — паспортная активная мощность мотора, кВт.
Для сварочного оборудования:
Расчетная перегрузка Рmax по формуле: [2,c.103]
Рmax= Рн · Кс, (3)
где Кс — коэффициент спроса;
Рmax — наибольшая активная мощность, кВт.
Производим расчет Рmax по формуле (3) и заполняем таблицу 2.
Рmax1=
Для других потребителей определяем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 2.
электроэнергия пользователь трансформатор подстанция
2.3 Расчет нагрузок по часам суток
На основании режима работы насосной станции составляем таблицу нагрузок по часам суток.
Таблица 3 Перегрузки Рн по часам суток.
Пользователи
0-2
2-4
4-6
6-8
8-10
10-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-22
22-24
Деревообраба-
тывающие станки
—
—
—
—
8,4
8,4
4,2
8,4
8,4
8,4
4,2
8,4
Особые станки
—
—
—
—
6,6
6,6
3,3
6,6
6,6
6,6
3,3
6,6
Краны и тельферы
—
—
—
—
1,3
1,3
0,65
1,3
1,3
1,3
0,65
1,3
Компрессоры
—
—
—
—
30
30
15
30
30
30
15
30
Вентиляторы, кондюки
18,7
18,7
18,7
18,7
37,5
37,5
18,7
37,5
37,5
37,5
18,7
37,5
Насосы, прессы
100
100
100
100
420
420
210
420
420
420
210
420
Транспортеры
—
—
—
—
27,8
27,8
13,9
27,8
27,8
27,8
13,9
27,8
Нагреватели, сушильные камеры
12,7
12,7
12,7
12,7
25,5
25,5
12,7
25,5
25,5
25,5
12,7
25,5
Сварочное оборудование.
—
—
—
—
8,3
8,3
4,1
8,3
8,3
8,3
4,1
8,3
Металлорежущие станки
—
—
—
—
24
24
12
24
24
24
12
24
Освещение
11,8
11,8
11,8
11,8
23,7
23,7
11,8
23,7
23,7
23,7
11,8
23,7
Итого
143,25
143,25
143,25
143,25
613,1
613,1
336,35
613,1
613,1
613,1
336,35
613,1
2.4 Расчет неизменных и переменных утрат мощности
Определяем утраты мощности и строим графики утрат.
Неизменные утраты ?Рпост не зависят от перегрузки и составляют 1% от наибольшей мощности Рmax
Рmax — наибольшее
?Рпост=, (4)
?Рпост=
Переменные утраты зависят от перегрузки и составляют 5% от Рmax. Утраты определяем по формуле: [2, с.112]
?Рперем1=, (5)
где ?Рперем — переменные утраты мощности, кВт;
Рmax — перегрузка на любые 2 часа суток, кВт.
При Рmax=143,25 кВт, ?Рперем=
При Рmax=336,35 кВт, ?Рперем=
При Рmax= 613,1кВт, ?Рперем=
Неизменные утраты — это утраты на нагрев железа трансформатора (либо утраты в стали) Переменные утраты — это утраты на нагрев обмоток трансформатора и проводов эл.сети (утраты в стали).
Суммируем неизменные и переменные утраты при помощи потребителей по часам суток (на основании результатов таблицы) и строим график подстанции.
?Р= Рmax+ ?Рперем+ ?Рпост, (6)
?Р=143,25+7,16+6,131=156,5кВт
?Р=613,1+30,6+6,131=649,8кВт
?Р=336,35+16,8+6,131=359,2кВт
2.5 Построение дневного графика Пользователя
На основании таблицы 3 и расчёту Рпост. и Рперекл. составляем дневной график потребителей.
Набросок 1 — Дневной график потребителей.
2.6 Расчет и построение годичного графика подстанции
На основании дневного графика производим расчет и строим годичный график активной мощности подстанции.
Определяем число рабочих часов.
Работа ведется в 2 смены. количество дней в году 365(из их 114 нерабочие, выходные и празднички) переводим в часы.
часов
Итоговая перегрузка в году составляет всего 6024часа.
На основании расчетов строим годичный график подстанции.
Набросок 2 — Годичный график подстанции.
2.7 Коэффициент наполнения графика нагрузок и перегрузочная способность трансформатора
1. Определяем коэффициент загрузки либо коэффициент наполнения графика по формуле: [2, с.100]
Кн=Кз.г.=, (7)
где Рmax берется из дневного графика.
Кн=Кз.г.=
3. По суточному графику подстанции снимаем tmax в часах — это время использования наибольшей перегрузки в день.
tmax= 12ч
по годичному графику tmax= 3012ч
4. По величинам коэффициента наполнения графика Кз.г.= 0,6 и времени использования максимума tmax= 3012ч по кривым кратности допустимых нагрузок трансформатора находим коэффициент перегрузки
Кпер=1,10
2.8 Определение реактивной мощности трансформаторов подстанции
5. Определяем активную мощность трансформатора по формуле: [2, с.113]
Ртр=, (8)
где Ртр — активная мощность, кВт;
Рmax — наибольшая мощность по годичному графику подстанции, кВт.
6. Определяем средневзвешенный коэффициент мощности перегрузки cos?ср.взв по формуле: [2, с.114]
cos ?ср.взв=,
где P1-n — паспортная мощность потребителей, кВт
cos ? — коэффициент мощности из таблицы 2 (9)
cos?ср.взв=
cos ?ср.взв=0,68
sin ?=0,73
По сos? определяем tg ? =1,08
Определяем реактивную мощность трансформатора Qтр по формуле:
[2, с.92]
Qтр=Ртр tg?, (10)
Qтр=
2.9 Выбор числа и мощности трансформаторов подстанции
3-я категория электроснабжения, потому избираем один трансформатора без схемы АВР (автоматического включения резерва).
Мощность трансформатора избираем с учетом графика перегрузки в последующей последовательности:
1. Находим среднесуточную мощность по формуле: [2, с.99]
Рср.сут.=, (11)
где Асут — площадь дневного графика, кВт час
Асут=?Р t, (12)
Определяем полную мощность трансформатора Sтр по формуле:
[2, с.92]
Sтр=, (13)
где Sтр — полная мощность, кВА
Sтр=
По величине Sтр избираем трансформатор мощностью 10/0,4 кВА.
Проверяем по допустимой перегрузке в послеаварийном режиме.
Отсюда видно, что трансформатор сумеет пропустить потребляемую мощность,при выключении 1-го из трансформаторов. Коэффициент 1,4 учитывает допустимую предельную перегрузку в послеаварийном режиме.
Его данные заносим в таблицу 4.
Таблица 4. свойства трансформатора
Тип
U1, кВ
U2, кВ
S, кВА
Uк.з,%
Iх.х, %
Рк.з., кВт
Рх.х.,кВт
ТC3-1600
10
0,4
1600
5,5
1,5
16
4,2
ТС3-1600
10
0,4
1600
5,5
1,5
16
4,2
2.10 Выбор принципной схемы трансформаторной подстанции
Избираем схему всеохватывающей трансформаторной подстанции 10/0,4кВ. С 2-мя трансформаторными мощностью 1600кВА любой. На вводах распределительного устройства по высочайшей стороне 10кВ устанавливаем масляные выключатели на колёсиках со втачными контактами. Дальше устанавливаем разъединитель для сотворения видимого разрыва цепи. Силовой трансформатор служит для снижения напряжения с 10кВ до 0,4кВ. По низкой стороне 0,4 кВ устанавливаем автоматические выключатели, служащие для коммутаций, отключения токов К.З. и токов перегрузок. Дальше устанавливаем трансформаторы тока для подключения измерительных устройств — амперметров, счетчиков и т. д. Для отключения подстанции на любом фидере служат автоматические выключатели.
Набросок 3 — Схема подстанции.
2.11 Расчёт питающей полосы к трансформаторной подстанции
Производим расчет питающей полосы к ТП.
Для трансформатора находим ток перегрузки Iн по формуле: [2, с.151]
Iн=, (14)
где Sтр — полная табличная мощность, кВА;
U1 -напряжение по высочайшей стороне, кВ.
Iн=
По справочным таблицам находим экономическую плотность тока jэк, А/мм2. Для кабеля дюралевого jэк=1,4 А/мм2
Экономическое сечение кабеля находим по формуле: [4, с.131]
sэк=, (15)
где sэк — экономическое сечение кабеля, мм2
sэк=
По величине Sэк избираем обычное сечение кабеля.
По произведенным расчетам избираем кабель и записываем в табличной форме.
Таблица 5 Технические данные кабелей.
Тип
S, мм2
хо, Ом/км
ro, Ом/км
Iдоп, А
АСБ 3х70
70
0,08
0,44
130
r0- рассчитывают по формуле:
Кабель проверяем по току.
Кабель должен соответствовать условию
IнагрIдоп; 92,37А130А
Проверяем кабель по потере напряжения по формуле: [6, с.159]
?U=Iнагр?(rocos?+хоsin?), (16)
где ?- длина питающей кабельной полосы, км;
ro — активное сопротивление, Ом/км;
хо — реактивное сопротивление, Ом/км;
?U — утраты напряжения в трансформаторе, В.
?U=
Определяем утраты напряжения ?U в процентном отношении:
?U%=, (17)
По ПУЭ кабельная линия обязана удовлетворять норме по потере напряжения, не больше 6%.
0,59% < 6%
Кабель подступает.
2.12 Расчет и выбор коммутационной и защитной аппаратуры. Токи К.З. и их расчёт
Потому что сеть выше 1 кВ, то расчет сопротивления цепи К.З. ведем в базовых величинах, при всем этом учитываем лишь индуктивное сопротивление главных частей.
10/0,4 кВ трансформатор на S= 1600 кВА. КЛ=0,5 км
Питающая энергосистема S= 1000 МВА
За базовые напряжения Uб1 и Uб2 принимаем генераторное напряжение ступени трансформатора 10/0,4 кВ.
Uб1=10,5кВ Uб2=0,4кВ
Приводим схему электроустановки с указанием главных частей и строим схему замещения (набросок 4 и 5).
По формулам определяем сопротивление всех частей системы.
Сопротивление сети х1 определяем по формуле: [6, с.73]
х1=х*н.с, (18)
Определяем индуктивное сопротивление кабельной полосы х2 по формуле: [6, с.73]
х2=хо?, (19)
где хо — реактивное сопротивление на единицу длины полосы, Ом/км.
Набросок 4 — Схема установки Набросок 5 — Схема замещения
Находим индуктивное сопротивление трансформатора х3 по формуле: [6, с.73]
х3=х*бтр=, (20)
где Uкз — напряжение недлинного замыкания трансформатора из таблицы 4, %;
Sн.т — номинальная мощность трансформатора, кВА.
Находим результирующее сопротивление для точек К.З.
Для К-1 > хрез=х1+х2,
хрез(К-1)=
Для К-2 > хрез=х1+х2+х3,
хрез(К-2)=
Производим расчет токов К.З. для точек К-1 и К-2. Для этого находим базовый ток по формуле: [2, с.82]
Iб=, (21)
Для точки К-1:
Iб1==
Для точки К-2:
Iб2==
Находим токи недлинного замыкания по формуле: [6, с.82]
Iкз=I?=, (22)
Для точки К-1:
Iкз=
Для точки К-2:
Iкз=
Находим ударный ток по формуле: [6, с.83]
iуд=КудIкз (23)
где iуд — ударный ток, кА;
Куд — ударный коэффициент.
Принимаем Куд=1,8 для цепи, когда не учитывается активное сопротивление.
Для точки К-1 > iуд=
Для точки К-2 > iуд=
Находим мощность К.З. по формуле: [6, с.72]
Sкз=, (24)
где Sкз — полная мощность К.З., МВА.
Для точки К-1 > Sкз=
Для точки К-2 > Sкз=
Данные по токам К.З. заносим в таблицу.
Таблица 6 Данные по расчету токов К.З.
Точка К.З.
Iкз, кА
I?, кА
iуд, кА
Sкз, МВА
К-1
25,5
25,5
63,45
476,1
К-2
40,02
40,02
101,57
27,7
Производим выбор электрооборудования со стороны 10 кВ и со стороны 0,4кВ. Выбор аппаратов, шин и изоляторов производим по номинальным данным Iн и Uн. Аппараты 10 кВ проверяем по режиму К.З. в точке К-1, а на стороне 0,4 кВ в точке К-2.
1. Выключатель перегрузки 10кВ
2. Шины РУ 10кВ
3. Опорные изоляторы для шин
4. Шины 0,4кВ
5. автомат на главном фидере 0,4кВ
6. Трансформаторы тока 0,4кВ
1. Выбор выключателей перегрузки.
— По номинальному напряжению и току Uн=10 кВ Iн= 36,4 A;
— По роду установки и конструкции;
Выбираю выключатель перегрузки ВНз-16 и его данные заносим в таблицу.
Таблица 7. Технические данные выключателя перегрузки
Тип
Uн,кВ
Iн, А
Iампл, кА
It, кА
t,сек
Iоткл, кА
ВНПЭ-10
10
630
80
10
5
31,5
Проверяем по току отключения:
IотклIкз ,
31,5кА 25,5кА
Условие производится.
Проверяем на динамическую устойчивость
Iамплiуд,; 80кА 63,45кА
Выключатель перегрузки динамически устойчив.
Проверяем на тепловую устойчивость
, кА2с
где t — время, в течении которого допускается заводом изготовителем деяния тока It.
800 кА2с >650,25кА2с
Выключатель перегрузки термически устойчив.
2. Выбор шин РУ 10кВ.
Сечение шин избираем по току. На практике на РУ 10кВ токи не значительны, на напряжение 10кВ избираем шины не наименее, как Ал. 60х6, S=360мм2, Iдоп=1720А
Избранные шины проверяем на динамическую устойчивость по формуле: [2, с.84]
?расч=, (25)
где ? — динамическая устойчивость, кг/см3;
? — расстояние меж опорными изоляторами шинной конструкции (по ПУЭ), см;
а — расстояние меж осями смежных фаз, см;
W — момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см3. Определяется по формуле: [6, с.84]
W=, (26)
где b — толщина шины, см;
h — ширина шины, см.
W=
?расч=
Шины механически высокопрочны, если производится условие
?расч ?доп,
где ?доп — допустимое механическое напряжение в материале шин.
По справочным данным для дюралевых шин ?доп= 700 кг/см2
574 кг/см2 700 кг/см2
Условие производится.
Проверяем шины на тепловую устойчивость.
Находим малое сечение шинопровода по тепловой стойкости по формуле: [6, с.86]
Smin=, мм2 , (27)
где I? — установившийся ток, кА;
tпр — приведенное время К.З.(из справочника), сек;
С — тепловой коэффициент.
Находим tпр из графика ( по величинам t, ?II)
?II==1,
где ? — отношение исходного сверхпереходного тока к установившемуся в месте К.З.
Определяем время деяния К.З. по формуле:
t= tз +tв =0,1+1,2=1,3
где tз — время деяния защиты, сек;
tв — время деяния выключающей аппаратуры, сек.
tпр= 1с
По формуле (27) находим малое сечение:
Smin=
Smin<S , 0,28мм2<360 мм2
Шины термически устойчивы.
3. Избираем опорные изоляторы для шин:
Изоляторы избираем по номинальному напряжению Uн=10 кВ.
Избираем изолятор типа ОНШ 10-500, Uн=10 кВ, Fразр= 500 кг. с
Проверяем на механическую нагрузку разрыва по формуле: [2, с.84]
Fрасч=1,76, кгс (28)
где Fрасч — расчетное усилие на головку изолятора.
Fрасч=
Изоляторы проверяем на разрушающее действие от ударного тока К.З. по формуле
Fрасч,
где 0,6 — коэффициент припаса,
Fразр — разрушающая перегрузка на извив, кгс.
257,84 ? 300 кг. с
Изоляторы подступают.
5. Выбор разъединителя.
Выбираю разъединитель РВ-10/1000.
Uн =10 кВ, Iн=1000 А, I ампл.=100 кА,
Проверяем на динамическую устойчивость
Iамплiуд,;
100 63,45
Разъединитель динамически устойчив
6. Выбор шин РУ 0,4кВ
Сечение шин избираем по току. Находим номинальный ток по формуле:
(29)
Шины должны удовлетворять условию , потому избираем медные шины Ш 80х10, S=800мм2, Iдоп=3990А
2738A<3990A- условие производится
Проверяем избранные шины на динамическую устойчивость по формуле 25:
?расч=
W=
По справочным данным для дюралевых шин ?доп= 700 кг/см2
684 кг/см2 700 кг/см2 — условие производится.
Проверяем шины на тепловую устойчивость.
Smin=
Smin<S; Smin=1200мм2; 0,44мм2<360 мм2
Шины термически устойчивы.
6. Выбор трансформаторов тока на 0,4кВ.
Трансформаторы тока выбираю по номинальному напряжению, номинальному току, роду установки и классу точности.
Выбираю трансформатор тока ТНШ-0,66; Uн=0,66кВ, Iн1=3000А, Iн2=5А; Sн2=20 ВА, Кt=120, Кд=90
Кt и Кд — допустимая кратность тепловой и динамической стойкости.
Проверяю трансформатор тока по перегрузке вторичной цепи Sн2Sрасч,
где Sн2 — допустимая (номинальная) перегрузка вторичной стороны трансформатора тока, ВА;
Sрасч — расчетная перегрузка вторичной обмотки трансформатора тока в обычном (рабочем) режиме, ВА.
Расчетная перегрузка во вторичной цепи определяется по формуле:
[6, с.90]
Sрасч2=Sпр+(rпр+rк), ВА (30)
где Iн2 — номинальный ток вторичной обмотки, А;
Sпр — мощность подключаемых устройств, ВА;
rпр — сопротивление соединительных проводов (rпр=0,06), Ом;
rк — сопротивление контактов (rк=0,1), Ом.
Sрасч2=
16ВА<20ВА-условие производится.
Трансформаторы тока подступают по перегрузке по вторичной цепи.
Проверяем на тепловую устойчивость по формуле:
Кt ;
Iн — из технических данных, I?=Iкз на низкой стороне
Условие производится.
Проверяем на динамическую устойчивость, обязано удовлетворятся условие:
Кд
Условие производится. Трансформатор тока подступает.
7. Выбор автомата на главном фидере 0,4кВ.
Выбор автоматических выключателей, установленных в шкафах ввода низкого напряжения, осуществляется по номинальному току и напряжению, по роду установки.
Избираем автоматический выключатель марки Э-40
Iн=4000А , Iампл=160кА, Uн=0,4кВ Проверяем на динамическую устойчивость
Iамплiуд; 160кА?101,57кА
Условие производится.
Проверяем на тепловую устойчивость
It2 t I?2 tпр; 115200кА2с<1601,6 кА2с
автомат подступает.
Вычерчиваем схему электроснабжения цеха с учетом схемы 0,4 кВт избранной подстанции.
В качестве схемы электроснабжения избираем более всераспространенную на практике «смешанную» электронную схему, в которую входят магистральные и круговые (фидерные) полосы. Такое решение принимаем в целях более оптимального использования проводникового материала (шинопроводов, кабелей и проводов) при предстоящем удобстве в эксплуатации, обслуживании и ремонте электронных сетей цеха и оборудования.
Таковым образом, большие и ответственные пользователи получают питание по круговой схеме электроснабжения, остальные — по магистралям.
Фидеры 1,2,3 -К сиим фидерам подключены по 4 насоса с движками мощностью по50 кВт и щит освещения на 5 кВт.
Фидер 4- подключены 4 деревообрабатывающих станка с движками мощностью 10 кВт и 1 по 20 кВт, так же 4 особых станка мощностью 20 кВт и 2 по 10 кВт и 4 по 5 кВт, щит освещения на 5 кВт
Фидер 5- подключены металлорежущие станки мощностью 20кВт в количестве 6 штук и 8станков по 10 кВт, так же щит освещения на 5 кВт
Фидер 6 -подключены 2 крана по 10 кВт,2 по 5 кВт; компрессор мощностью 40 кВт, вентиляторы 10 штук по 5кВт,6 транспортеров по 10кВт.
Фидер 7- подключены 2 сушилки мощностью по 20 кВт и 1 на 2кВт,сварочное оборудование 1 на 40кВт и 2 на 10кВт
Расчет сетей цеха ведем по номинальному току электроприемника по формуле — для электродвигателей
Iн= , (31)
где ? — КПД данного типа мотора, величина безразмерная.
— для РЩ по формуле:
Iн= , (32)
Для сетей освещения применяем четырехжильные кабели. До РЩ прокладываем кабели в коробе, от РЩ- в полу по трубам.
Находим токи и подбираем кабеля к оборудованию.
характеристики кабеля определяем из условия IдопIн.
По мощности потребителей избираем электродвигатели, их данные заносим в таблицу.
Таблица 8. Данные электродвигателей
Тип пользователя
Тип мотора
Рп, кВт
п, О/мин
I н,
А
,%
Cos
Кол-во
Iп/Iном
Деревообрабатывающие станки
4А132М2У3
4А100S2У3
11
22
2900
2940
21,1
41
88
88,5
0,9
0,91
4
1
7,5
7,5
Особые станки
4А1802У3
4А132М2У3
4А100S2У3
22
11
5,5
2940
2000
2880
41
21,1
10,5
88,5
88
87,5
0,91
0,9
0,91
4
2
4
7,5
7,5
7,5
Краны и тельферы
MTKF311-6
MTKF012-6
11
5
910
895
130
53
77,5
74
0,76
0,74
2
2
—
—
Компрессоры
4A200L2У3
45
2945
83,6
91
0,9
1
7,5
Вентиляторы, кондюки
RA132S4
5,5
2880
10,5
87,5
0,91
10
7,5
Насосы
4А225М2У3
55
2945
100
91
0,92
12
7,5
Транспортеры
4А132М2У3
11
1900
21,1
88
0,90
6
8,5
Металлорежущие станки
4А180М2У3
4А132М2У3
22
11
2940
2900
21,1
1
88,5
88
0,9
0,9
6
8
7,5
7,5
Для 4А132М2У3
Iн= ,
Для 4А1802У3
Iн=
Для 4А100S2У3
Iн=
Для 4A200L2У3
Iн=
Утраты напряжения в кабелях.
U1 = 1,73 . 35 . 0,01 . (4,62. 0,9)=2,517 В
U2 = 1,73 . 45 . 0,01 . (3,08. 0,9)=2,158 В
U3 = 1,73 . 80 . 0,01 . (1,15. 0,9)=1,432 В
U4 = 1,73 . 100 . 0,01 . (0,74. 0,92)=1,17 В
U5 = 1,73 . 35 . 0,01 . (4,62. 0,99)=2,76 В
U%1 =
0,66
U%2 =
0,566
U%3 =
0,376
U%4 =
0,3076
U%5 =
0,726
— для РЩ по формуле:
Iн= , (32)
Сушилки
Iн=
Сварочное оборудование
Iн=
Iн=
Освещение
Iн=
характеристики кабеля определяем из условия IдопIн.
Определяем активное сопротивление кабелей.
Таблица 9. Данные кабелей
№ фидера
Iн, А
Марка кабеля
S,мм2
Iдоп,А
r 0 Ом/км
Фидер №1-№7
100
ВВГ
25
100
0,74
2.13 Мероприятия по увеличению коэффициента мощности
Увеличение коэффициента мощности электроустановок промышленных компаний имеет огромное народнохозяйственное работы систем электроснабжения и улучшения свойства отпускаемой пользователю электроэнергии. Увеличение коэффициента мощности на 0,01 в масштабе страны дает возможность доп полезного отпуска электроэнергии в 500 млн. кВтч в год. Пользователи электроэнергии, к примеру, асинхронные движки, для обычной работы нуждаются как в активной, так и в реактивной мощностях, которые вырабатываются, как правило, синхронными генераторами и передаются по системе электроснабжения трехфазного переменного тока от электростанции к пользователям.
Принимаем решение о повышении cos? с cos?ср.вз. = 0,88 (определен в п.2.2) до норм ПУЭ cos? = 0,95, задается энергосистемой.
Мероприятия, проводимые по компенсации реактивной мощности эксплуатируемых либо проектируемых электроустановок потребителей, могут быть разбиты на последующие группы: 1. Не требующие внедрения компенсирующих устройств.
а) упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования, а, как следует, и к увеличению коэффициента мощности;
б) переключение статорных обмоток асинхронных движков напряжением до 1000 В с треугольника на звезду, если их загрузка составляет наименее 40%;
в) установление режима работы асинхронных движков без перегрузки (на холостом ходу), когда длительность межоперационного периода превосходит 10 мин.;
г) подмена, перестановка и отключение трансформаторов, загружаемых в средней наименее чем на 30% от их номинальной мощности;
д) подмена не много загруженных движков движками наименьшей мощности при условии, что изъятие лишней мощности тянет за собой уменьшение суммарных утрат активной энергии в энергосистеме и движке;
е) подмена асинхронных движков синхронными той же мощности, где это может быть по технико-экономическим показателям;
ж) применение синхронных движков для всех новейших установок электропривода, где это приемлемо по технико-экономическим показателям;
з) регулирование напряжения, подводимого в электродвигателю при тиристорном управлении;
и) увеличение свойства ремонта движков с сохранением их номинальных данных.
2. Связанные с применением компенсирующих устройств.
Для увеличения cos? искусственным методом принимаем решение по установке конденсаторов. Наилучшим методом размещения конденсаторов является централизованная стороны 0,4 кВ. Потребляемая мощность конденсаторов определяется по формуле: [6,с.202]
]]>