Электроснабжение завода горношахтного оборудования - Курсовая работа

В зависимости от характера технологического процесса для каждого цеха в отдельности определяем степень надежности (категорию надежности) электроснабжения электроприемников. Согласно этого метода все электроприемники разбиваются на подгруппы с примерно одинаковыми коэффициентами использования ки и коэффициентами мощности cosj (tgj), затем для каждой подгруппы находят расчетную мощность по формулам: Затем расчетные мощности, как активные, так и реактивные суммируются, и получается расчетная нагрузка по РМЦ. Приведем пример расчета для кузнечного цеха, для остальных цехов результаты расчетов сведем в таблице 6. Величины мощности компенсирующих устройств по цехам определяются по формуле: , где Qpi - расчетная реактивная мощность цеха (на 0,4 КВ); Расчет проведем для блока №1, результаты расчетов для остальных цехов сведем в таблицу 9.

В настоящее время, несмотря на произошедший спад производства и тяжелое финансовое состояние, перед промышленной энергетикой стоят ответственные задачи по рациональному применению электрической энергии во всех отраслях производства.

Тенденции максимально четкого и точного учета и контроля за расходом электрической энергии требуют от проектировщиков нахождения таких технических решений, которые были бы максимально рациональными и при этом бы не снижали уровня надежности энергосистемы.

Одной из главных задач проектирования является выбор наиболее рациональной схемы электроснабжения, отвечающей современным требованиям энергопотребления и возможностью перспективного роста предприятия.

Проектирование системы электроснабжения должно удовлетворять не только техническим требованиям данного производства, но и должно быть рациональным с точки зрения экономических затрат на строительство такой системы электроснабжения.

Курсовой проект по дисциплине «Электроснабжения промышленных предприятий» является завершающим проектом из всего цикла курсового проектирования. Он обобщает практически все изученные дисциплины, являясь наиболее полным учебным проектом по нашей специальности.

Целью настоящего курсового проекта является спроектировать систему внутреннего и внешнего электроснабжения, на основании задания на проект, которая отвечала бы современным требованиям и была бы наиболее рациональной и экономичной.

1. Описание технологического процесса

Завод горношахтного оборудования относится к машиностроительным предприятиям. Для получения готовых изделий на машиностроительных заводах необходимо выполнить разнообразные работы: произвести контроль поступающих металлов и материалов, организовать их транспортировку и хранение на складах, изготовить заготовки и обработать последние в механических цехах. Из готовых деталей собирают машины, подвергают их окраске и упаковке, а затем сдают на склад готовых изделий. Схема типового производственного процесса приведена на рис. 2.

Рис. 2

Современный машиностроительный завод состоит из основных, заготовительных и вспомогательных цехов, складских помещений, транспортных и энергетических устройств, технических отделов и заводоуправления.

Все электрические приемники данного производства являются потребителями переменного тока промышленной частоты. И подразделяются на потребителей напряжения свыше 1000 В и потребителей напряжением ниже 1000 В. Основными приемниками электрической энергии являются металлообрабатывающие станки, а также различного рода подъемные механизмы. Режимы работы станков и подъемных механизмов разнообразны, для них характерны частые пуски и реверсы, то есть режим работы данных приемников повторно-кратковременный (ПКР).

Режим работы предприятия - двухсменный с двумя выходными днями. В зависимости от характера технологического процесса для каждого цеха в отдельности определяем степень надежности (категорию надежности) электроснабжения электроприемников. Эти данные для каждого цеха заносим в табл. 3.

Питание возможно осуществить от подстанции энергосистемы с первичным напряжением 110 КВ. Мощность энергосистемы - 850 МВА; реактивное сопротивление системы на стороне 110 КВ, отнесенное к мощности системы Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 12 км. таблица 3

№ на плане Наименование цеха Категория по надежности

1 Блок №1 II

2 Блок №2 II

3 Кузнечный цех II

4 Термообрубной цех II

5 Блок №3 II

6 Заводоуправление III

7 Сталелитейный цех I

8 Деревообрабатывающий блок II

9 Чугунно-литейный цех I

10 Компрессорная станция II

11 Кислородная станция II

12 Ремонтно-механический цех III

2. Построение графиков нагрузок предприятия

Характерные суточные графики электрических нагрузок предприятия берем из справочной литературы ([7], рис. 2.10), там же находим продолжительность использования максимума нагрузки Tmax=3500 ч/год ([7], табл. 2.14). Графики нагрузок предприятия представлены на рис. 3.

Рис. 3

3. Определение электрических нагрузок РМЦ

Расчетную нагрузку по РМЦ будем определять методом упорядоченных диаграмм. Согласно этого метода все электроприемники разбиваются на подгруппы с примерно одинаковыми коэффициентами использования ки и коэффициентами мощности cosj (tgj), затем для каждой подгруппы находят расчетную мощность по формулам:

Затем расчетные мощности, как активные, так и реактивные суммируются, и получается расчетная нагрузка по РМЦ. Точность определения расчетных нагрузок тем выше, чем больше число подгрупп.

Коэффициенты использования ки и коэффициенты мощности cosj (tgj) определяем по справочнику ([1], стр. 273-275), и разбиваем ЭП на подгруппы (табл. 4).

таблица 4

№ ЭП Наименование участка цеха и индивидуальных приемников рном ЭП, КВТ колво ЭП cos? tg? ки № п/г ЭП

1 2 3 4 5 6 7 8

I. Механическое отделение

1 Токарно-винторезный станок 4,5 2 0,4 2,291 0,12 1

2 Вертикально-сверлильный станок 4,6 1 0,4 2,291 0,12 1

3 Токарно-револьверный станок 5,6 1 0,5 1,732 0,16 6

4 Универсальный заточный станок 1,5 1 0,4 2,291 0,12 1

5 Агрегат сварочный 6,261 1 0,35 2,676 0,3 7

6 Кран мостовой 15,811 1 0,5 1,732 0,1 2

7 Вентилятор 2,8 2 0,8 0,750 0,65 3

II. Заготовительное отделение

8 Пресс правильный 15,0 1 0,65 1,169 0,2 4

9 Универсальный заточный станок 1,5 1 0,4 2,291 0,12 1

10 Станок труборезный 7,0 1 0,65 1,169 0,17 5

11 Ножницы листовые 7,0 1 0,4 2,291 0,12 1

12 Кран-балка 3,479 1 0,5 1,732 0,1 2

13 Вентилятор 7,0 1 0,8 0,750 0,65 3

III. Сварочное отделение

14 Преобразователь сварочный 12,522 1 0,7 1,020 0,5 8

15 Машина электросварочная точечная 6,325 1 0,6 1,333 0,35 9

16 Станок обдирочно-точильный 7,0 1 0,65 1,169 0,17 5

17 Таль электрическая 0,949 1 0,5 1,732 0,1 2

18 Вентилятор 2,8 2 0,8 0,750 0,65 3

IV. Термическое отделение

19 Электропечь сопротивления шахтная 20,0 1 0,95 0,329 0,7 10

20 Печь муфельная 1,6 1 0,95 0,329 0,6 11

21 Установка высокочастотная закалочная 50,0 2 0,4 0,750 0,7 12

22 Вентилятор 4,5 2 0,8 0,750 0,65 3

V. Участок электроэрозионной обработки

23 Универсальный ультразвуковой станок 1,0 1 0,35 2,676 0,2 13

24 Электроимпульсный станок 7,7 1 0,35 2,676 0,25 14

25 Электроискровой прошивочный станок 1,5 1 0,4 2,291 0,3 15

26 Таль электрическая 0,538 1 0,5 1,732 0,1 2

27 Вентилятор 2,8 2 0,8 0,750 0,65 3

VI. Кузнечно-штамповочное отделение

28 Пресс гидравлический 4,5 1 0,65 1,169 0,2 4

29 Пресс кривошипный 2,8 1 0,65 1,169 0,2 4

30 Пневмонический ковочный молот 10,0 1 0,65 1,169 0,2 4

31 Кран-балка 4,617 1 0,5 1,732 0,1 2

32 Вентилятор 7,0 2 0,8 0,750 0,65 3

VII. Электроремонтное отделение

33 Ножницы вибрационные 0,5 1 0,4 2,291 0,12 1

34 Пресс кривошипный 1,7 1 0,65 1,169 0,2 4

35 Намоточный станок 1,7 1 0,4 2,291 0,12 1

36 Настольно-токарный станок 1,5 1 0,4 2,291 0,12 1

37 Настольно-сверлильный станок 0,6 1 0,4 2,291 0,12 1

38 Балансировочный станок 1,7 1 0,4 2,291 0,12 1

39 Обдирочно-точильный станок 2,8 1 0,65 1,169 0,17 5

40 Таль электрическая 0,538 1 0,5 1,732 0,1 2

При определении Рном оборудования, работающего в повторно-кратковременном режиме, учитываем продолжительность включения (ПВ): , для подъемных машин ПВ=0,4;

для ручной сварки ПВ=0,2;

для автоматической сварки ПВ=0,7.

Произведем расчет для первой подгруппы. Номинальная мощность подгруппы:

КВТ.

Эффективное число электроприемников:

округляем до ближайшего меньшего целого числа и принимаем nэ=7.

Расчетный коэффициент для данной подгруппы определяем по кривым зависимости кр=f(nэ,ки) ([2], рис. 2.1). Для значений ки=0,12 и nэ=7 получаем кр=2,9.

Определим расчетные мощности подгруппы: КВТ;

квар.

Результаты расчета для других подгрупп сведены в таблице 5. таблица 5

№ п/г Наименование оборудования рні, КВТ ni Рномі, КВТ сos? tg? ки nэ kp Ppi, КВТ Qpi, квар

1 Токарно-винторезный станок 4,5 2 29,6 0,4 2,291 0,12 7 2,9 10,23 23,439

Вертикально-сверлильный станок 4,6 1 0,4 2,291 0,12

Универсальный заточный станок 1,5 1 0,4 2,291 0,12

Универсальный заточный станок 1,5 1 0,4 2,291 0,12

Ножницы листовые 7,0 1 0,4 2,291 0,12

Ножницы вибрационные 0,5 1 0,4 2,291 0,12

Намоточный станок 1,7 1 0,4 2,291 0,12

Настольно-токарный станок 1,5 1 0,4 2,291 0,12

Настольно-сверлильный станок 0,6 1 0,4 2,291 0,12

Балансировочный станок 1,7 1 0,4 2,291 0,12

2 Кран мостовой 15,811 1 25,93 0,5 1,732 0,1 2 6,2 16,129 27,936

Кран-балка 3,479 1 0,5 1,732 0,1

Таль электрическая 0,949 1 0,5 1,732 0,1

Таль электрическая 0,538 1 0,5 1,732 0,1

Кран-балка 4,617 1 0,5 1,732 0,1

Таль электрическая 0,538 1 0,5 1,732 0,1

3 Вентилятор 2,8 2 46,8 0,8 0,750 0,65 9 1,3 38,938 29,203

Вентилятор 7 1 0,8 0,750 0,65

Вентилятор 2,8 2 0,8 0,750 0,65

Вентилятор 4,5 2 0,8 0,750 0,65

Вентилятор 2,8 2 0,8 0,750 0,65

Вентилятор 7 2 0,8 0,750 0,65

4 Пресс правильный 15,0 1 34 0,65 1,169 0,2 3 1,8 12,240 14,310

Пресс гидравлический 4,5 1 0,65 1,169 0,2

Пресс кривошипный 2,8 1 0,65 1,169 0,2

Пневмонический ковочный молот 10,0 1 0,65 1,169 0,2

Пресс кривошипный 1,7 1 0,65 1,169 0,2

5 Станок труборезный 7,0 1 16,8 0,65 1,169 0,17 2 4,3 12,281 14,358

Станок обдирочно-точильный 7,0 1 0,65 1,169 0,17

Станок обдирочно-точильный 2,8 1 0,65 1,169 0,17

6 Токарно-револьверный станок 5,6 1 5,6 0,5 1,732 0,16 1 5,3 4,749 8,225

7 Агрегат сварочный 6,261 1 6,261 0,35 2,676 0,3 1 2,7 5,071 13,573

8 Преобразователь сварочный 12,522 1 12,522 0,7 1,02 0,5 1 1,6 10,018 10,22

9 Машина эл. сварочная точечная 6,325 1 6,325 0,6 1,333 0,35 1 2,7 5,977 7,969

10 Эл. печь сопротивления шахтная 20 1 20 0,95 0,329 0,7 1 1,1 15,4 5,062

11 Печь муфельная 1,6 1 1,6 0,95 0,329 0,6 1 1,3 1,248 0,410

12 Установка высокочастотная закалочная 50 1 100 0,4 2,291 0,7 1 1,7 119 272,66

13 Универсальный ультразвуковой станок 1 1 1 0,35 2,676 0,2 1 4 0,8 2,141

14 Электроимпульсный станок 7,7 1 7,7 0,35 2,676 0,25 1 2,7 5,198 13,911

15 Электроискровой прошивочный станок 1,5 1 1,5 0,4 0,750 0,3 1 2 0,9 2,062

После определения расчетных мощностей всех подгрупп электроприемников, рассчитываем активную и реактивную мощности всего ремонтно-механического цеха. Для этого рассмотрим РМЦ как узел питания для рассмотренных ранее групп ЭП.

Средневзвешенный коэффициент использования: , где киі - коэффициент использования каждой подгруппы;

Рномі - номинальная мощность каждой подгруппы.

;

;

.

Эффективное число ЭП: , округляем до ближайшего меньшего целого числа и принимаем nэ=6.

По значениям Ки=0,459 и nэ=6 в таблице ([2], табл. 2.6) определяем расчетный коэффициент Кр=1,51.

Расчетная активная нагрузка цеха: КВТ, где КВТ - номинальная мощность цеха.

Расчетная реактивная нагрузка цеха:

квар, - средневзвешенный tg? цеха.

4. Определение электрических нагрузок завода

Расчетные нагрузки стальных цехов завода найдем через коэффициент спроса. Этот коэффициент, а так же cos? цехов берем из справочной литературы ([2], стр. 273-275).

;

, где Pp - расчетная активная мощность силовой нагрузки цеха;

Qp - расчетная реактивная мощность силовой нагрузки цеха;

kc - коэффициент спроса.

Приведем пример расчета для кузнечного цеха, для остальных цехов результаты расчетов сведем в таблице 6. Расчетная активная мощность силовой нагрузки цеха: КВТ.

Расчетная реактивная мощность силовой нагрузки цеха: квар.

таблица 6

№ Наименование цеха Рн, КВТ cos? tg? kc Pp, КВТ Qp, квар

0,4 КВ

1 Блок №1 (0,4 КВ) 13 000 0,6 1,333 0,85 11050 14733,3

2 Блок №2 10 000 0,5 1,732 0,6 6000 10392,3

3 Кузнечный цех 2 000 0,9 0,484 0,85 1700 823,3

4 Термообрубной цех 800 0,6 1,333 0,8 640 853,3

5 Блок №3 9 400 0,65 1,169 0,7 6580 7692,8

6 Заводоуправление 850 0,85 0,620 0,6 510 316,0

7 Сталелитейный цех (0,4 КВ) 5 300 0,8 0,750 0,8 4240 3180

8 Деревообрабатывающий блок 1 050 0,6 1,333 0,6 630 840

9 Чугунно-литейный цех (0,4 КВ) 1 050 0,7 1,020 0,6 630 642,7

10 Компрессорная станция (0,4 КВ) 620 0,8 0,750 0,85 527 395,2

11 Кислородная станция 400 0,8 0,750 0,8 320 240

12 Ремонтно-механический цех - - - - 218,957 359,2

6 КВ

13 Блок №1 (6 КВ) 15 000 -0,9 -0,484 0,8 12000 -5811,8

14 Сталелитейный цех (6 КВ) 3 000 -0,9 -0,484 0,8 2400 -1162,4

15 Чугунно-литейный цех (6 КВ) 3 000 -0,9 -0,484 0,6 1800 -871,2

16 Компрессорная станция (6 КВ) 600 0,8 0,750 0,8 480 360

Производим окончательный расчет нагрузки завода с учетом потерь в трансформаторах цеховых ТП, а так же искусственного освещения. Результаты расчета сведены в таблице 7. Пример расчета покажем на кузнечном цехе.

Освещение выбираем исходя из условия высоты цеха: выше 6 м устанавливаем лампы ДРЛ (?=1,7 Вт/м2), ниже 6 м - люминесцентные лампы (?=2,4 Вт/м2), лампы накаливания (?=10 Вт/м2) устанавливаем только в складских помещениях.

Нагрузка искусственного освещения: КВТ,

где ?=1,7 Вт/м2 - удельная мощность освещения на единицу площади;

F=12060 м2 - площадь цеха;

kco=0,95 - коэффициент спроса осветительной нагрузки ([3], табл. 9.1);

КППРА=1,1 - коэффициент потерь пускорегулирующей аппаратуры (для ламп ДРЛ принимаем КППРА=1,1, для ЛЛ КППРА=1,2). квар, где tg?o - tg? осветительной нагрузки (с учетом местной компенсации cos? до 0,9, для газоразрядных ламп (ДРЛ и ЛЛ) принимаем tg?o=0,484).

Потери в трансформаторах цеховых подстанций DPT и DQT учитывают приближенно по суммарным значениям нагрузок напряжением до 1000 В.

КВА;

КВТ;

квар.

Определим расчетную нагрузку кузнечного цеха с учетом осветительной нагрузки и потерь в трансформаторе: КВТ;

квар;

КВА.

Определим мощность, требуемую на освещение территории завода:

м2;

КВТ;

квар.

Нагрузку освещения территории включим в ремонтно-механический цех.

После нахождения расчетных максимумов всех цехов, определяем суммарные максимумы на 0,4 и 6 КВ.

КВТ;

квар.

Экономическая величина реактивной мощности в часы максимальных (активных) нагрузок системы, передаваемой в сеть потребителя: квар, где tg?э=0,55 - экономически выгодный tg? (принимаем в пределах от 0,3 до 0,55).

Определяем полную мощность завода: КВА.

5. Компенсация реактивной мощности

Определяем мощность компенсирующих устройств, которые необходимо установить у потребителя:

квар.

Распределение конденсаторных батарей по цехам завода проводим, руководствуясь экономической выгодой. В первую очередь подключаем БСК к шинам 0,4 КВ цеховых ТП. Величины мощности компенсирующих устройств по цехам определяются по формуле: , где Qpi - расчетная реактивная мощность цеха (на 0,4 КВ);

- сумма расчетных реактивных мощностей цехов (на 0,4 КВ).

В цехах с Qkyi<150 квар БСК не устанавливаем, так как это экономически нецелесообразно.

Определим величину мощности БСК для блока №1: квар.

Выбираем стандартные значения БСК: 12?300 квар ([6], табл.9.1). Результаты расчета для остальных цехов сведены в таблице 8. таблица 8

№ наименование цеха Qpi, квар Qkyi, квар БСК QБСК, квар Тип БСК

1 Блок №1 (0,4 КВ) 16594,0 3525,0 12?300 3600 УКБ-0,38-300УЗ

2 Блок №2 11611,1 2466,5 8?300 2400 УКБ-0,38-300УЗ

3 Кузнечный цех 1025,0 217,7 2?110 220 УК-0,38-110УЗ

4 Термообрубной цех 964,6 204,9 2?110 220 УК-0,38-110УЗ

5 Блок №3 8739,5 1856,5 6?300 1800 УКБ-0,38-300УЗ

6 Заводоуправление 392,0 83,3 ? ? ?

7 Сталелитейный цех (0,4 КВ) 3717,3 789,6 2?300 600 УКБ-0,38-300УЗ

2?150 300 УК-0,38-150УЗ

8 Деревообрабатывающий блок 952,2 202,3 2?110 220 УК-0,38-110УЗ

9 Чугунно-литейный цех (0,4 КВ) 737,2 156,6 2?75 150 УК-0,38-150УЗ

10 Компрессорная станция (0,4 КВ) 466,3 99,1 ? ? ?

11 Кислородная станция 282,7 60,0 ? ? ?

12 Ремонтно-механический цех 897,2 190,6 2?75 150 УК-0,38-150УЗ итог 46379,1 9852,1 9660

После выбора БСК производим проверку: ;

9852,1 квар ? 9660 квар, ?QБСК=98%Qky.

6. Определение центра электрических нагрузок

Расчет ЦЭН производится для определения мест расположения цеховых трансформаторных подстанций и пункта приема электрической энергии на генеральном плане завода, а так же для построения картограммы нагрузок.

Построение картограммы производится на основании результатов определения расчетных нагрузок цехов. Она строится из условия, что площади кругов в выбранном масштабе являются расчетными нагрузками цехов.

Расчет проведем для блока №1, результаты расчетов для остальных цехов сведем в таблицу 9.

Радиус окружности, представляющей нагрузку 0,4 КВ: мм, где Рр1(0,4)=11451,6 КВТ - расчетная нагрузка блока №1 на 0,4 КВ;

m=3 - масштаб.

Радиус окружности, представляющей нагрузку 6 КВ: мм, где Рр(6)=12000 КВТ - расчетная нагрузка блока №1 на 6 КВ.

Осветительная нагрузка показывается в виде сегментов круга. Угол сектора определяется по формуле: , где Росв1=32,6 КВТ - осветительная нагрузка блока №1.

Координаты центра электрических нагрузок: мм;

мм, где xi, yi - координаты центра электрических нагрузок для i-го цеха;

Ррі - расчетная нагрузка i-го цеха.

таблица 9

№ Наименование цеха Uн, КВ Pp, КВТ x, мм y, мм Po, КВТ ri, мм ?i, град

1 Блок №1 (0,4 КВ) 0,4 11451,6 83,1 106 32,6 34,86 1,0

2 Блок №2 6273,2 128,6 106 32,6 25,80 1,9

3 Кузнечный цех 1759,7 28 140,6 21,4 13,66 4,4

4 Термообрубной цех 669,3 77,7 136,7 7,8 8,43 4,2

5 Блок №3 6842,3 128,6 46,9 58,6 26,94 3,1

6 Заводоуправление 537,9 22,8 115,2 15,5 7,55 10,4

7 Сталелитейный цех (0,4 КВ) 4358,5 17,4 76,4 12,3 21,50 1,0

8 Деревообрабатывающий блок 663,5 17,4 30,8 12,3 8,39 6,7

9 Чугунно-литейный цех (0,4 КВ) 655,8 63 60,3 7,7 8,34 4,2

10 Компрессорная станция (0,4 КВ) 549,1 45,6 18,8 8,7 7,63 5,7

11 Кислородная станция 332,6 38,8 68,4 4,5 5,94 4,8

12 Ремонтно-механический цех 1086 89,8 57,6 841,311 10,74 278,8

13 Блок №1 (6 КВ) 6 12000 83,1 106 ? 35,68 ?

14 Сталелитейный цех (6 КВ) 2400 17,4 76,4 ? 15,96 ?

15 Чугунно-литейный цех (6 КВ) 1800 63 60,3 ? 13,82 ?

16 Компрессорная станция (6 КВ) 480 45,6 18,8 ? 7,14 ?

Картограмма электрических нагрузок

7. Расчет и выбор системы питания

Система электроснабжения любого предприятия может быть условно разделена на две подсистемы - это система питания и система распределения энергии внутри предприятия.

В системы питания входят следующие элементы: питающие ЛЭП, пункт приема электрической энергии это может быть ПГВ или ГПП, состоящие из устройства высшего напряжения, силовых трансформаторов и распределительного устройства низшего напряжения.

Таким образом, выбор системы питания производится в следующей последовательности: - выбор рационального напряжения системы питания;

- выбор трансформаторов ППЭ;

- выбор питающей ЛЭП;

- выбор распределительных устройств высшего и низшего напряжения ППЭ.

Выбор рационального напряжения системы питания

Так как напряжение питания U=110 КВ дано по условию задания, то принимаем это напряжение в качестве напряжения системы питания без выбора рационального напряжения.

Выбор трансформаторов пункта приема электроэнергии

Так как на предприятии имеются потребители I-ой категории, то устанавливаем двухтрансформаторную подстанцию. По графикам активной и реактивной мощности (рис.3), строим ведомость электрических нагрузок предприятия (табл. 10).

таблица 10 часы P% Q% P, КВТ Q, квар S, КВА S2, КВА2 Sсркв, КВА

1 76 88 37442,9 23845,2 44391,0 1970564863 49328,8

2 76 88 37442,9 23845,2 44391,0 1970564863

3 70 85 34486,9 23032,3 41470,9 1719832150

4 78 90 38428,2 24387,2 45513,3 2071462573

5 85 95 41876,9 25742,0 49156,1 2416327079

6 80 90 39413,6 24387,2 46348,3 2148163182

7 85 93 41876,9 25200,1 48874,5 2388719714

8 88 99 43354,9 26825,9 50983,1 2599277450

9 80 93 39413,6 25200,1 46781,1 2188472871

10 78 90 38428,2 24387,2 45513,3 2071462573

11 93 99 45818,3 26825,9 53093,7 2818942169

12 86 95 42369,6 25742,0 49576,5 2457832789

13 100 100 49267,0 27096,8 56227,0 3161472889

14 85 95 41876,9 25742,0 49156,1 2416327079

15 100 100 49267,0 27096,8 56227,0 3161472889

16 100 100 49267,0 27096,8 56227,0 3161472889

17 78 88 38428,2 23845,2 45225,3 2045323685

18 86 95 42369,6 25742,0 49576,5 2457832789

19 94 99 46311,0 26825,9 53519,4 2864331453

20 95 99 46803,6 26825,9 53946,3 2910206185

21 72 85 35472,2 23032,3 42293,8 1788765609

22 99 92 48774,3 24929,1 54775,8 3000391901

23 88 88 43354,9 23845,2 49479,7 2448244606

24 82 85 40398,9 23032,3 46503,3 2162559716

Мощность трансформаторов пункта приема электрической энергии определяем по суточному графику полной мощности (рис. 6).

Для этого рассчитаем среднеквадратичную полную мощность: КВА.

Номинальная мощность одного трансформаторов Sном.т выбирается из условия: ; КВА.

Выбираем трансформатор ТРДН-40000/110 (Sном=40 МВА, Uвн=115 КВ, Uнн=6,3;10,5 КВ, Рх=34 КВТ, Рк=170 КВТ, Uk(ВН-НН)=10,5%, Іх=0,55%) ([5], табл. 3.6) с регулировкой напряжения под нагрузкой (РПН) и делаем проверку на перегрузку в ПАР.

Коэффициент начальной загрузки в нормальном режиме: ,

так как все значения мощности лежат выше мощности трансформатора.

Коэффициент перегрузки в ПАР: .

Коэффициент максимальной нагрузки: .

Так как условие К2>0,9Кмах=1,27 не выполняется, то пересчитываем время перегрузки: ч.

Из справочника ([5], табл. 1.36) для тп=24 и ?охл=100 С определяем K2доп=1,4. Условие K2> K2доп выполняется, следовательно, трансформатор проходит.

Выбор питающей линии электропередач

Проведем выбор провода в следующей последовательности: 1. Определяем ток в линии в линии в нормальном и послеаварийном режимах: А, где Sз=56227 КВА - расчетная мощность завода;

n=2 - количество подходящих линий;

Uc=110 КВ - напряжение питания от системы.

А.

2. Рассчитываем сечение провода по экономической плотности тока: мм2, где jэк=1,1 А/мм2 - экономическая плотность тока ([4], табл. 1.3.36).

По полученному сечению выбираем алюминиевый провод со стальным сердечником марки АС-150/24.

3. Проверяем сечение провода по условию допустимого нагрева. Предельно допустимый ток для провода 110 КВ сечением 150/24 мм2 равен 450 А ([4], табл. 1.3.29), следовательно ІПАР=295,1 А < Ідоп=450 А. Сечение по данному условию проходит.

4. Проверяем сечение провода по падению напряжения в линии в нормальном и послеаварийном режимах: %;

%, где R=l·R0=12·0,198=2,38 Ом - активное сопротивление линии (для АС-150/24 R0=0,198 ([5], табл. 7.38));

X=l·X0=12·0,42=5,04 Ом - индуктивное сопротивление линии (для АС-150/24 X0=0,42 ([5], табл. 7.38));

Uн=110 КВ - номинальное напряжение линии.

Так как ?UН.р.=1,05% < 10% и ?UПАР=2,10% < 15%, то провод по падению напряжения подходит.

Выбор распределительных устройств высшего и низшего напряжения пункта приема электроэнергии

Схема распределительного устройства высокого и низкого напряжения

В качестве пункта приема электрической энергии устанавливаем ПГВ.

8. Расчет и выбор системы распределения

Выбор класса напряжения распределительной сети

Произведем выбор рационального напряжения распределительной сети. Доля нагрузки 6 КВ в общем по заводу: ,

где S6КВ=18783 КВА - суммарная мощность потребителей на 6 КВ;

Sз=56227 КВА - полная мощность завода.

Исходя из полученного соотношения, так как мощность нагрузки на 6 КВ близка к 40% от общей мощности завода, то принимаем напряжение распределения 6 КВ.

Выбор числа РП, ТП и мест их расположения

Произведем выбор цеховых трансформаторных подстанций. Будем принимать к установке комплектные трансформаторные подстанции (КТП) и располагать их внутри цехов (т. е. встроенными в цех). При выборе числа и мощности трансформаторов будем учитывать условия резервирования питания потребителей, и соблюдать экономически целесообразный режим работы.

Устанавливаем распределительный пункт в блоке №1.

Рассчитаем и выберем ТП для блока №1. Результаты расчета для остальных цехов сведем в таблице 11.

Расчетная мощность с учетом компенсации реактивной мощности: КВА, где Р"р=11451,6 КВТ - расчетная активная мощность цеха (табл.7);

Q"р=16594 квар - расчетная реактивная мощность цеха (табл.7);

QБСК=3600 квар - мощность компенсирующих устройств, установленных в данном цехе (табл. 8).

Удельная нагрузка блока №1: КВА/м2, где F=18354 м2 - площадь блока №1.

Так как удельная мощность более 0,3 КВА/м2, то максимальная мощность устанавливаемых трансформаторов может достигать 2500 КВА. Исходя из того, что в блоке №1 присутствуют потребители II категории, устанавливаем двухтрансформаторные КТП. Устанавливаем 5 КТП 2?ТМ-2500. Нагрузку распределим следующим образом: на 3 КТП по 3700 КВА, на 2 КТП по 3110 КВА.

Коэффициент загрузки трансформаторов ТМ-2500 первых трех КТП в нормальном режиме: , где St=2500 КВА - установленная мощность трансформатора;

n=2 - количество трансформаторов в КТП.

Коэффициент загрузки в послеаварийном режиме: .

Коэффициент загрузки трансформаторов ТМ-2500 остальных двух КТП в нормальном режиме: , в послеаварийном режиме: .

Определим потери мощности в трансформаторах в нормальном и послеаварийном режимах. Для трансформаторов ТМ-2500 первых трех КТП в нормальном режиме: КВТ, где ?PХХ=3,85 КВТ - потери активной мощности на холстом ходу ([5], табл. 3.4);

?PКЗ=23,5 КВТ - потери активной мощности при КЗ ([5], табл. 3.4). квар, где квар - потери реактивной мощности на холстом ходу (Іхх%=1 ([5], табл. 3.4));

квар - потери реактивной мощности при коротком замыкании (Uкз%=6,5 ([5], табл. 3.4)).

В послеаварийном режиме: КВТ;

квар.

Для трансформаторов остальных двух КТП в нормальном режиме: КВТ, квар, В послеаварийном режиме: КВТ;

квар.

Выбор способа канализации электрической энергии и сечения проводников

В качестве основного способа канализации электрической энергии применяем кабельные линии электропередач. Для питания РП1 применяем шинопровод.

Схема канализации электрической энергии

Рассчитаем и выберем кабельную линию питающую ТП1.1, результаты расчета для других линий сведем в таблице 13.

Распределим активную и реактивную нагрузки блока №1 по цеховым подстанциям. На долю ТП1.1 приходится P=2446,4 КВТ и Q=3545,8 квар. На ТП1.1 установлены 2 БСК по 300 квар каждая, следовательно Q=3545,8-600=2945,8 квар.

Расчетная мощность, протекающая по кабельной линии в нормальном режиме:

Расчетная мощность, протекающая по линии в послеаварийном режиме:

Расчетный ток, протекающий в линии в нормальном режиме: А, где n=2 - количество кабельных линий, питающих ТП (так как присутствуют потребители II категории, то ТП необходимо питать по двум линиям);

Uc=6 КВ - номинальное напряжение сети.

Расчетный ток, протекающий в линии в послеаварийном режиме:

А.

Рассчитаем сечение кабеля по экономической плотности тока: мм2, где jэк=1,4 А/мм2 - экономическая плотность тока ([4], табл. 1.3.36).

Принимаем ближайшее стандартное значение сечения - 120 мм2, с допустимым длительным током 260 А. Определяем допустимые токи нормального и послеаварийного режимов: А > Ірн.р.=188,2 А;

А < ІРПАР=400,5 А, где k1=1 - поправочный коэффициент на токи для кабелей в зависимости от температуры земли ([4], табл. 1.3.3);

k2=0,9 - поправочный коэффициент на количество кабелей, работающих рядом в земле ([4], табл. 1.3.26);

кп=1,3 - коэффициент перегрузки (при послеаварийном режиме работы для кабелей с бумажной изоляцией - 30%);

Ітабл=260 А - допустимая токовая нагрузка на жилу кабеля ([4], табл. 1.3.16).

Так как допустимое значение тока в послеаварийном режиме для выбранного кабеля меньше расчетного тока послеаварийного режима, то выбираем кабель большего сечения - 240 мм2. Определяем допустимые токи нормального и послеаварийного режимов:

А > Ірн.р.=188,2 А;

А > ІРПАР=400,5 А.

Окончательно принимаем кабель ААШВ-3?240.

9. Расчет токов короткого замыкания

Произведем расчет токов короткого замыкания (трехфазное КЗ) в следующих точках: на линейных вводах высшего напряжения трансформатора ППЭ (К-1); на секции шин 6 КВ ППЭ (К-2) и РП1 (К-3); на шинах 0,4 КВ наиболее мощной цеховой подстанции ТП1.1 (К-4) (рис. 7а).

Расчет токов короткого замыкания в точке К-1

Схема замещения для расчета токов КЗ в сети выше 1000 В приведена на рисунке 7б.

Примем за базисные условия Sб=Sc=850 МВА; Uб=115 КВ. Из условия задания хс=0,65 о.е., Ес=1 о.е.

Определим базисный ток: КА.

Сопротивление воздушной линии: о.е., где x0=0,42 Ом/км - удельное индуктивное сопротивление линии ([5], табл. 7.38).

Полное сопротивление от системы до точки К-1: о.е.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-1: КА.

Ударный ток КЗ: КА, где куд=1,92 - ударный коэффициент ([8], табл. 6.3).

Расчет токов короткого замыкания в точке К-2

Примем за базисные условия Sб=Sc=850 МВА; Uб=6,3 КВ. Из условия задания хс=0,65 о.е., Ес=1 о.е.

Определим базисный ток: КА.

Сопротивление трансформатора 110/6: о.е. о.е о.е о.е

Полное сопротивление от системы до точки К-2: о.е.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-2: КА.

Найдем токи подпитки от синхронных двигателей. На одной шине с ТП1.1 подключены синхронные двигатели блока №1 (2 синхронных двигателя СТД-3150-2ЗУХЛ4, Рн=3150 КВТ, Sн=3680 КВА).

Сопротивление синхронного двигателя:

о.е., где x""d=0,2 - сверхпереходное сопротивление двигателя по продольной оси ([8], табл. 6.1).

Сопротивление кабельной линии, питающей СД: о.е.;

о.е., где r0кл=0,167 Ом/км - удельное активное сопротивление кабельной линии ([6], табл. 3.5);

x0кл=0,073 Ом/км - удельное индуктивное сопротивление кабельной линии ([6], табл. 3.5);

l=0,14 км - длина кабельной линии.

Сопротивление шинопровода питающего РП1: о.е.

Ток подпитки от СД блока №1: КА, где Е""сд=1,1 - сверхпереходная ЭДС синхронного двигателя.

Ударный ток КЗ в точке К-2:

КА.

Расчет токов короткого замыкания в точке К-3

Сопротивление шинопровода питающего РП1: о.е.

Полное сопротивление от системы до точки К-3:

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-3: КА.

Ударный ток КЗ: КА, где куд=1,37 - ударный коэффициент ([8], табл. 6.3).

Расчет токов короткого замыкания в точке К-4

Схема замещения для расчета токов КЗ в сети 0,4 КВ приведена на рис. 7в. Систему принимаем системой бесконечной мощности, сопротивление системы равно 0 (Sc=?; xc=0).

Сопротивление силового трансформатора ТП1.1:

rtp=0,64 МОМ; хтр=3,46 МОМ ([2], табл. 2.48).

Сопротивление трансформатора тока: RTA=0,05 МОМ; ХТА=0,07 МОМ ([2], табл. 2.49).

Сопротивление автоматического выключателя: rкв=0,41 МОМ; хкв=0,13 МОМ ([2], табл. 2.54).

Сопротивление контактов: rk=0,01 МОМ - для соединений шинопроводов, rk=1 МОМ - для контактных соединений коммутационных аппаратов [8].

Сопротивление шин: rш=0,1 МОМ; хш=0,13 МОМ ([2], табл. 2.52).

Сопротивление дуги: rд=3 МОМ ([8], табл. 6.4).

Результирующее сопротивление схемы замещения:

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-4: КА.

Ударный ток КЗ в точке К-4: КА, где куд=1,1 - ударный коэффициент ([8], табл. 6.3).

Результаты расчета токов короткого замыкания сведены в таблицу 14. таблица 14

Точка КЗ Іп0, КА іуд, КА

К-1 4,33 11,75

К-2 15,10 48,64

К-3 13,20 25,58

К-4 35,85 55,76

10. Выбор проводников, основного и вспомогательного электрооборудования

При курсовом проектировании должны быть выбраны и проверены на действие токов короткого замыкания следующие элементы электрической сети: аппаратура распределительного устройства высшего напряжения ППЭ;

ячейки РУ низшего напряжения 6 КВ, ПГВ и РП;

выключатели вводов межсекционные выключатели и выключатели отходящих линий на ПГВ и РП - 6 КВ;

вводные (секционные) автоматические выключатели на цеховых КТП;

трансформаторы тока и напряжения на вводах ПГВ;

приборы учета и контроля потребления электрической энергии на вводах 6 КВ ПГВ.

Выбор высоковольтных выключателей.

Ток в питающей ЛЭП в нормальном режиме Ін.р.=147,6 А, в послеаварийном режиме ІПАР=295,1 А. Выбираем выключатель марки ВМТ-110Б-20/1000УХЛ1 ([5], табл. 5.2) (выключатель маломасляный, трехполюсный, категория изоляции Б, для регионов с умеренным и холодным климатом). Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 15.

Расчетный импульс квадратичного тока короткого замыкания: КА2·с, где Та=0,115 с - постоянная времени цепи короткого замыкания ([8], табл. 6.3);

?=(0,1 0,2) с - время выключения выключателя (0,1 с - время срабатывания релейной защиты; 0,05 с - собственное время отключения выключателя). таблица 15

Условия выбора Расчетные данные Каталожные данные

Uном?Uyct Uyct=110 КВ Uном=110 КВ

Іном?Іраб.max Іраб.max=295,1 А Іном=1000 А Іоткл.ном?Іп0 Іп0=4,33 КА Іоткл.ном=20 КА im.дин?іуд іуд=11,75 КА im.дин=52 КА

Bk?I2т·тт Bk=4,97 КА2·с I2т·тт=1200 КА2·с

Выключатель по условиям проверки проходит, принимаем его к установке.

Выбор разъединителей.

Предварительно выбираем разъединитель РНД-110/1400ХЛ1 ([5], табл. 5.5) (разъединитель наружной установки, двухколонковый, для районов с холодным климатом). Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 16.

таблица 16

Условия ВЫБОРАРАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕКАТАЛОЖНЫЕ данные

Uном?Uyct Uyct=110 КВ Uном=110 КВ

Іном?Іраб.max Іраб.max=295,1 А Іном=1000 А im.дин?іуд іуд=11,75 КА im.дин=80 КА

Bk?I2т·тт Bk=4,97 КА2·с I2т·тт=3969 КА2·с

Разъединитель по условиям проверки проходит, принимаем его к установке.

Выбор выключателей на 6 КВ

Выбираем выключатель на отводе трансформатора ТРДН-63000/110. Суммарная присоединенная к отводу мощность Sp.отв=23996,9 КВА. Максимальный рабочий ток: А;

А.

Предварительно выбираем выключатель марки ВЭЭ-6-40/2500У3 ([5], табл. 5.1) (выключатель с электромагнитным приводом, для районов с умеренным климатом). Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 18.

Расчетный импульс квадратичного тока короткого замыкания: КА2·с, где Та=0,065 с - постоянная времени цепи короткого замыкания ([8], табл. 6.3);

?=(0,1 0,08) с - время выключения выключателя (0,08 с - время срабатывания релейной защиты; 0,08 с - собственное время срабатывания выключателя). таблица 18

Условия ВЫБОРАРАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕКАТАЛОЖНЫЕ данные

Uном?Uyct Uyct=6 КВ Uном=6 КВ

Іном?Іраб.max Іраб.max=2199,1 А Іном=2500 А Іоткл.ном?Іп0 Іп0=15,10 КА Іоткл.ном=40 КА im.дин?іуд іуд=48,64 КА im.дин=128 КА

Bk?I2т·тт Bk=78,59 КА2·с I2т·тт=4800 КА2·с

Выключатель по условиям проверки проходит, принимаем его к установке.

Для установки на распределительном устройстве низшего напряжения ПГВ, а также на распределительном пункте №1 принимаем ячейки марки КЭЭ-6 ([5], табл. 9.6).

Проверка кабельных линий 6 КВ на термическую стойкость

Определим минимальное сечение кабельной линии отходящей от РП1 к ТП1.1. мм2, где Вк=154,84 КА2·с - расчетный импульс квадратичного тока КЗ;

С=85 - коэффициент ([5], табл. 1.15).

Кабельная линия РП1-ТП1.1 по условию термической стойкости проходит.

Выбор и проверка трансформаторов напряжения

Схема подключения приборов приведена на рисунке 8. Перечень приборов, подключенных к ТН, и подсчет вторичной нагрузки приведены в таблице 19. таблица 19

Прибор Тип Количество Потребляемая мощность

P, Вт Q, Вар

Ваттметр Д-335 1 3 -

Варметр Д-335 1 3 -

Счетчик активной энергии И-681 1 4 9,74

Счетчик реактивной энергии И-678 2 6 ? 2 = 12 29,2

Фазометр Д-362 1 4 -

Вольтметр Э-335 4 2 ? 4 = 8 -

Всего: 34 38,84

Вторичная нагрузка: .

Выбираем трансформатор напряжения марки НТМИ-6-66У3 ([5], табл. 5.13) (трансформатор напряжения трехфазный с естественным масляным охлаждением для измерительных цепей). Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 20. таблица 20

Условия выбора Расчетные данные Каталожные данные

Uном=Uyct Uyct=6 КВ Uном=6 КВ

S2ном?S2расч S2расч =51,69 ВА S2ном =150 ВА класс точности 1

Трансформатор удовлетворяет условиям выбора, принимаем его к установке.

Выбор и проверка трансформаторов тока

По напряжению сети и току вторичной обмотки трансформатора выбираем трансформатор тока марки ТШЛ-10У3 (кт=35, тт=3)([5], табл. 5.9) (трансформатор тока шинный с литой изоляцией, для районов с умеренным климатом). Схема подключения приборов приведена на рисунке 8. Перечень приборов, подключенных к ТТ, и подсчет вторичной нагрузки приведены в таблице 21. таблица 21

Прибор Тип Нагрузка, ВА

А В С

Амперметр Э-335 - 0,5 -

Ваттметр Д-335 0,5 - 0,5

Варметр Д-335 0,5 - 0,5

Счетчик активной энергии И-681 2,5 - 2,5

Счетчик реактивной энергии И-678 2,5 х 2 - 2,5 х 2

Всего: 8,5 0,5 8,5

Наиболее загружены ТТ фаз А и С. Общее сопротивление приборов:

rприб = Ом.

Допустимое сопротивление проводов: Ом.

Принимаем кабель с алюминиевыми жилами, ориентировочная длина l=50 м, ТТ соединены в полную звезду, поэтому lрасч = l, тогда минимальное сечение: мм2, где =0,283 Ом/м - удельное сопротивление алюминия.

Принимаем кабель АКРВГ с жилами сечения 4 мм2.

Ом.

Уточним полное сопротивление приборов: Ом.

На динамическую стойкость трансформатор не проверяется, так как это шинный трансформатор тока. Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 22.

таблица 22

Условия выбора Расчетные данные Каталожные данные

Uном?Uyct Uyct=6 КВ Uном=10 КВ

Іном?Іраб.max Іраб.max=2199,1 А Іном=3000 А Bk?I2т·тт Bk=154,84 КА2·с (кт · Іном1)2·тт = 315000 КА2·с z2ном? z2 z2=0,79 Ом z2ном =1,2 Ом

Трансформатор удовлетворяет условиям выбора, принимаем его к установке.

Выбор и проверка вводных выключателей 0,4 КВ

Выбираем автоматический выключатель на стороне 0,4 КВ ТП1.1. Максимальный рабочий ток: А, где Sp=3700 КВА - расчетная мощность ТП1.1 (табл. 11).

Выбираем выключатель серии ВА-5,5. Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 23. таблица 23

Uном?Uyct Uyct=400 В Uном=400 В

Іном?Іраб.max Іраб.max=5340,5 А Іном=5500 А Іоткл.ном?Іп0 Іп0=35,85 КА Іоткл.ном=115 КА

Выключатель удовлетворяет условиям выбора, принимаем его к установке.

Уставка тока срабатывания защиты от перегрузки: А.

Принимаем уставку Ірасц=1,2·Іном=1,2·6000=7200 А.

Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети./ Под ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. - М.: Энергия, 1980 г.

Справочник по проектированию электроснабжения промышленных предприятий./ Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.:Энергоатомиздат, 1990 г.

Справочная книга по светотехнике./ Под ред. Ю.Б. Айзенберга. - М.:Энергоатомиздат, 1995 г.

Правила устройства электроустановок. СПБ., 1999 г.

Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. Электрическая часть электростанций и подстанций: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. Пособие для Вузов. - М.:Энергоатомиздат, 1989 г.

А.А. Федоров, Л.Е. Старкова. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. - М.:Энергоатомиздат, 1987 г.

Справочник по проектированию электроэнергетических систем./ Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. - М.:Энергоатомиздат, 1985 г.

Расчет электрических нагрузок, выбор главных схем и оборудования промышленных предприятий. Учебное пособие./ под ред. В.К. Грунина, - ОМГТУ, 2001 г.