Реконструкция электроснабжения г. Барнаула - Дипломная работа

В настоящем проекте освещены следующие вопросы: 1) определение расчетных нагрузок элеватора и района электроснабжения в целом; 2) определение центра электрических нагрузок на основе картограммы нагрузок; 3) выбор числа и мощности трансформаторов потребителей; 4) выбор числа и мощности трансформаторов ГПП; 5) расчет токов короткого замыкания; 6) на основе рассчитанных токов короткого замыкания выбор оборудования, кабелей; 7) расчет продольной дифференциальной защиты, МТЗ, защита от перегрузки, газовая защита трансформатора; 8) технико-экономический расчет; 9) рассмотрен вопрос охраны труда, который включил в себя вопросы пожаробезопасности на зерноперерабатывающем предприятии и расчет потребного количества огнетушащих средств для тушения пожаров.

Непрерывный рост городов и численности их населения вызывает увеличение потребления электрической энергии. Огромные масштабы жилищного и промышленного строительства, осуществленного в городах, обуславливает необходимость непрерывного развития и совершенствования городских электрических сетей, являющихся связующим звеном между источниками и городскими потребителями электроэнергии.

В области электроснабжения потребителей эти задачи предусматривают повышение уровня проектно-конструкторских разработок, внедрение и рациональную эксплуатацию высоконадежного электрооборудования, снижение непроизводственных расходов электроэнергии при ее передаче, распределении и потреблении.

Решение ряда этих вопросов рассматривается в данном дипломном проекте. Предпринята попытка выявления оптимального варианта, на основе требований ПУЭ, ПТЭ и ТТБ, реконструкции схемы электроснабжения промышленного узла одного из районов.

Поводом для решения этой задачи явилось: 1) нерациональное расположение главной понижающей подстанции по отношению к потребителям;

2) положение о том, что в качестве основного напряжения для городских сетей среднего напряжения в России принято 10 КВ. В тех городах, где имеются сети 6 КВ, они, как правило, переводятся на напряжение 10 КВ;

3) и наконец, принципиальным вопросом построения схемы электроснабжения города является выгоднейшее число трансформаций энергии, т.е. количество ее преобразований между напряжением 110 КВ и 10 КВ.

Практика проектирования показывает, что введение промежуточного напряжения 35 КВ увеличивает капиталовложения и потери в сетях. Это является причиной отказа от применения в проектируемых сетях и системах электроснабжения городов этого напряжения и ликвидации его сетей в тех городах, где они существовали ранее. Таким образом, для городских сетей следует считать предпочтительной систему электроснабжения 110/10 КВ.

1 Определение расчетных электрических нагрузок

Потребители электрической энергии системы электроснабжения района представлены двумя группами: промышленные потребители и коммунально-бытовые потребители.

Котельный завод специализируется на выпуске котлов малой мощности. Значительная часть их идет на экспорт.

Производство осуществляется в две смены. Характерен резкопеременный график электрических нагрузок. Перерыв в электроснабжении предприятия повлечет за собой массовый недоотпуск продукции, простой оборудования и крупные штрафы за недопоставку продукции на договорной основе. В связи с вышеизложенным, и согласно требованиям ПУЭ котельный завод отнесен по степени надежности электроснабжения к потребителям первой категории.

Маслосыркомбинат (МСК) специализируется на выпуске сыров и другой молочной продукции.

Режим работы трехсменный. График электрических нагрузок по часам суток и временам года относительно равномерный. Перерыв в электроснабжении повлечет за собой недовыпуск и массовую порчу продукции. По степени бесперебойности электроснабжения МСК отнесен к первой категории.

Элеватор выполняет заготовительные функции (прием, подработка, хранение и отпуск зерна). Характеризуется переменным графиком электрических нагрузок по временам года. В период заготовки зерна (август, сентябрь, октябрь) максимальное использование мощности установленного оборудования. Перерыв в электроснабжении в этот период влечет за собой не только простой собственного оборудования элеватора, но и транспортных средств доставки зерновых культур с полей. Кроме того, простой зерносушильных агрегатов при наличии высокой влажности зерна, ведет к резкому ухудшению бесперебойности последнего. Предприятие по степени бесперебойности электроснабжения отнесено к потребителям II категории.

Моломаш. Основное направление - производство аппаратов, машин и оборудования для хранения и переработки молока и молочных продуктов. Режим работы предприятия двухсменный. Электроприемников I категории нет. Перерыв в электроснабжении связан с существенным недовыпуском продукции, простоем людей и механизмов. По степени бесперебойности в электроснабжении Молмаш относится к потребителям II категории.

Показатели бесперебойности электроснабжения, приведенные для завода Молмаш характерны и для фанерно-спичечного комбината (ФСК), Маслоэкстрационного завода (МЭЗ), Авторемзавода (АРЗ).

Потребители распределительной городской сети (РП-5, РП-8, ТП-6) рассматриваемого района города являются: жилые дома одноэтажной (индивидуальной) и многоэтажной (до 9 этажей) застройки, оборудованные преимущественно электрическими плитами, предприятия общественного питания, магазины, детские дошкольные учреждения, школы, автовокзал.

Перерыв в электроснабжении влечет за собой нарушения нормальной жизнедеятельности значительного количества городских жителей. Согласно требованиям ПУЭ, данная городская распределительная сеть относится к электроприемникам II категории надежности.

1.2 Определение расчетных осветительных нагрузок по 2 цеху элеватора и МИС

Расчетную нагрузку осветительных нагрузок приемников определяем по установленной мощности и коэффициенту спроса: , (1.1) где - коэффициент спроса для освещения, принимаемый по справочным данным [2]

- установленная мощность приемников электрического освещения, находится по формуле [2].

, (1.2) где - удельная нагрузка по площади пола;

- площадь пола здания, сооружения, определяемая по генплану.

Производим расчет осветительной нагрузки для механической мастерской. Тип применяемых светильников ОДРЛ. Высота подвеса 4 м. Требуемая освещенность 200 лх, согласно [3]. По таблице [4] для принятого типа светильников определяем удельную мощность = 11,2 Вт/м2.

Отсюда имеем: =11,2 ? 800 = 8,96 КВТ

=8,96 ? 0,7 = 6,27 КВТ

Аналогично рассчитываем осветительную нагрузку для каждого здания. При этом учитываем этажность зданий и сооружений. Производственно-бытовой корпус (ПБК) - 3 этажа, рабочая башня (элеватор) - 6, рабочая башня (МИС) - 5, лабораторный корпус - 2, бытовой корпус - 2, столовая - 2, стенд конвейеров, административное здание - 2, зерносушилка - 4, в силкорпусах освещению подлежат верхняя и нижняя транспортная галереи.

Результаты расчетов заносим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

№ по генплану Наименование Потребителей Осветительная нагрузка

F, м2 , Вт/м2 , КВТ , КВТ

1 2 3 4 5 6 7

1 Склад 230 18,8 4,3 0,7 3,0

2 Мех. Мастерская 800 11,2 8,96 0,7 6,27

3 Бытовой корпус 240 5,7 1,4 0,6 0,8

4 Приемная башня 96 9,5 0,9 0,8 0,7

5 Насосная 92 6,2 0,6 0,85 0,5

6 ПБК 1596 4,5 7,2 0,6 4,3

7 Рабочая башня 160 8,1 1,3 0,8 1,0

8 Стенд конвейеров 512 8,1 4,1 0,8 3,3

9 Зерносушилка 312 8,1 2,5 0,8 2

10 Рабочая башня 1344 12,1 16,2 0,8 12,9

11 Силкорпус 1 960 11,7 11,2 0,8 8,9

12 Силкорпус 2 960 11,7 11,2 0,8 8,9

13 Силкорпус 4 1200 11,7 14,0 0,8 11,2

Освещение территории 20802 5 104 1,0

1.3 Определение расчетных максимальных электрических нагрузок по 2 цеху элеватора

В основу расчета положен метод упорядоченных диаграмм [1]. Данный метод является основным при разработке технических и рабочих проектов электроснабжения.

Распределительные пункты РП-1, РП-2, РП-3, РП-4 рабочего здания стендов (РЗС) питаются отдельными линиями от распределительного шкафа трансформаторной подстанции (ТП). Отсюда же запитан ряд РП других подразделений предприятия.

Определяем расчетные максимальные нагрузки на каждом РП. Исходные данные и результаты расчетов приведены в таблице 1.2.

Расчет выполняем в следующем порядке. Определяем суммарную номинальную мощность , подключенную к РП-1, которая составляет 525 КВТ; отношение номинальной мощности наибольшего электроприемника к номинальной мощности наименьшего имеет следующие значения >3.

Для группы электроприемников по таблице [5] принимаем значение 0,6 и по значению cos j находим tg j.

Определяем активную и реактивную нагрузки (средние) за наиболее загруженную смену: = 0,6 ? 525 = 315 КВТ (1.3)

= 315 ? 1 =315 КВТ (1.4)

Т.к. m>3 и 0,6 приведенное (эффективное) число электроприемников определяем по формуле:

(1.5) в зависимости от и по таблице [5] находим коэффициент максимума Км =1,2, по которому определяем максимальную активную мощность на питающей линии

1,2 ? 315 = 378 КВТ максимальная реактивная мощность мощность при >10 равна

= 315 квар определим полную расчетную мощность

КВА максимальный расчетный ток в питающей линии составит

А (1.6)

Аналогичнй расчет производим для всех групп электроприемников (ЭП).

ЭП, работающие эпизодически и кратковременно (перекидные клапаны, подбункерные задвижки) при определении нагрузок не учитываются. Для ЭП длительного режима работы (порт, транспортеры и т.п.) номинальная активная мощность Рном = Руст. Для ЭП с повторном кратковременным режимом работы (сварочные аппараты и т.д.) номинальную мощность, указанную в паспорте, приводим к ПВ=1 по формулам для сварочных трансформаторов КВТ (1.7)

Таблица 1.2 - Определение расчетных нагрузок по 2 цеху элеватора

Наименование питания и групп электроприемников Количество рабочих приемников Установленная мощность, приведенная к ПВ=1, КВТ Коэффициент использования Ки Средняя нагрузка за max загруженную СМЕНУЭФФЕКТИВНОЕ число электроприемников nэ Коэффициент максимума Км Максимальные нагрузки Расчетный ток, Ip,, А Рсм, KBTQCM, КВАРРР, KBTQP, КВАРSP, КВА

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

РП-1 Ленточные транспортеры 15 35 525 >3 0,6 315315141,2378315492748,4

РП-2 Ленточные и цепные транспортеры, таль, тележки 35 9 8,4 2,7 295 24 >3 0,6 0,35 0,7/1 0,6/1,33 177 8,4 177 11,7

Итого по РП-2 44 7,25 319 >3 0,58 0,69/1,02 185,4 188,17 44 1,11 205,8 188,17 278,8 424,2

РП-3 Скребовые транспортеры 5 5,5 27,5 0,6 0,55/1,51 16,5 24,91

Зерноочистительное оборудование (триера, сепараторы) 22 10,8 239 0,6 0,8/0,75 143,4 107,5

Аспирационное оборудование (вентиляторы, затворы шлюзные) 20 5,05 101 0,65 0,8/0,75 65,65 49,23

Итого по РП-3 47 7,8 367,5 >3 0,61 0,78/0,8 225,5 181,69 43 1,12 252,6 181,69 311,16 473,31

Итого: силовые приемники 198 1211,5 1211,5 0,6 0,73/0,94 725,95 684,86 836,4 684,86 1106,2

Осветительные 40,6 32,4 32,4

Всего по РЗС 1252,1 758,35 684,86 868,8 684,86 1106,2

РП-4 Вентиляторы 8 17,37 139 >3 0,65 0,8/0,75 90,35 67,76 8 1 90,35 67,76 112,9

Освещение 0,5 0,4 0,4

Итого по РП-4 139,5 90,75 67,76 90,75 67,76 113,25 172,23

РП-5 Ленточные транспортеры 6 9,3 5,6 >3 0,6 0,7/1 33,6 33,6

Триера 4 5,5 22 0,6 0,8/0,75 13,2 9,9

Итого 10 7,8 78 >3 0,6 0,73/0,9 46,8 43,5 9 1,28 59,9 47,85 76,66

Вентиляторы 2 4 8 0,65 0,8/0,75 5,2 3,9 1 5,2 3,9 6,5

Освещение 1,3 1,0 1,0

Всего по РП-5 86 0,74/0,89 53 47,4 66,1 51,75 83,9 127,68

Лабораторный корпус

Лабораторное оборудование (моечные машины, шелушитель) 5 2,26 11,3 0,25 0,8/0,75 2,85 2,11

Испытательный стенд 2 14 28 0,5 0,8/0,75 14 10,5

Печь сопротивления, сушильный шкаф 2 16 32 0,7 0,95/0,33 22,4 7,39

Итого 9 7,9 71,3 >3 0,55 0,88/0,52 39,25 20,29 6 1,47 57,69 22,3 61,85

Компрессор, сантехнические вентиляторы 5 5,9 29,5 0,8 0,8/0,75 23,6 17,7 23,6 17,7

Итого: силовое оборудование 14 100,8 62,85 37,99 81,29 40,02 90,61

Освещение 5,0 3,0 3,0

Всего по лабораторному корпусу 05,8 65,85 37,99 84,29 40,02 93,31 141,94

ПБК Металлорежущие станки (токарные, строгальные, фрезерные) 8 6,97 55,8 0,14 1,3 0,6/1,33 7,81 10,33

Деревообрабатывающие станки 2 13,5 27 0,16 0,6/1,33 4,32 5,74

Сварочные трансформаторы (Sпаст=32 КВА, ПВ=0,25) 2 8,8 17,6 0,35 0,55/1,51 6,16 9,3

Итого 12 8,36 100,4 >3 0,18 0,58/1,38 18,29 25,36 12 1,75 32 25,36

Сантехнические вентиляторы 8 3,25 26 0,8 0,8/0,75 20,8 15,6 20,8 15,6

Итого 20 1 122,9 44,22 48,88 52,8 40,96

Освещение 7,2 4,3 4,3

Всего по ПБК 130,1 48,52 48,88 57,10 40,96 70,27 106,89

РП-6 (РБ)

Транспортеры, шнеки, нории 25 16,12 403 0,6 0,7/1 241,8 241,8

Сепараторы, триера 12 10,6 128 0,6 0,8/0,75 76,8 57,6

Шлюзовые затворы 10 6,4 64,4 0,65 0,8/0,75 41,86 31,39

Итого: силовые электроприемники 547 1,09 595,4 >3 0,61 0,74/0,91 360,46 329,99 22 1,15 415,68 329,9 530,7

Осветительные, включая силкорпуса 1, 2, 3 49,8 39,6 39,6

Всего по РБ 645,2 400,06 329,99 455,28 329,99 562,99 856,38

Зерносушилка РП-7

Транспортеры 3 17 51 0,6 0,7/1 30,6 30,6

Вентиляторы (технол.) 5 16 80 0,65 0,8/0,75 52 39

Вентиляторы высокого давления 2 3,5 7 0,8 0,8/0,75 5,6 4,2

Вентиляторы (аспир.) 4 5,5 22 0,65 0,8/0,75 14,3 10,72

Итого: силовые электроприемники 14 11,4 160 >3 0,64 0,77/0,82 102,5 84,52 15 1,18 120,9 84,52 147,5 осветительные 2,5 2 2

Всего по зерносушилке 162 162,5 104,5 122,9 84,52 149,2 226,95

Силкорпус №4, РП-8

Транспортеры, нории 8 28,5 228 >3 0,6 0,7/1 136,8 136,8 6 1,37 187,41 150,48

Вентиляторы (аспир.) 4 4,0 16 0,65 0,8/0,75 10,4 7,8 10,4 7,8

Итого 12 244 147,2 144,6 197,81 158,28 253,35

Освещение 14,0 11,2 11,2

Всего по силкорпусу 258 158,4 144,6 209,1 458,2 262,18 398,8

Механическая мастерская

Металлорежущие станки (токарные, фрезерные, сверлильные) 5 6,6 33 0,2 0,6/1,33 6,6 8,78

Таль (Рпасп=7,5 КВТ; ПВ=0,4) 1 4,7 4,7 0,5 0,6/1,33 2,35 3,12

Сварка (Sпасп=64 КВА) 1 17,05 17,05 0,35 0,55/1,51 5,97 9,01

Итого 7 7,8 54,75 >3 0,27 0,57/1,44 14,92 20,91 6 1,88 28,05 23

Вентиляторы (сантех.) 2 5 10 0,65 0,8/0,75 6,5 4,87 6,5 4,87

Итого: силовые электроприемники 9 64,75 21,42 25,78 34,55 24,87 осветительные 8,96 6,27 6,27

Всего по механической мастерской 73,71 27,69 25,78 40,82 27,87 49,42 76,17

Прием с автотранспорта и приемная башня

Автомобилеразгрузчик 6 18 108 0,35 0,55/1,51 37,8 57,08

Нории, транспортеры 6 10,6 64 0,6 0,7/1 38,4 38,4

Итого 12 14,33 172 >3 0,44 0,62/1,25 76,2 95,48 12 1,32 100,58 95,48 ентиляторы (асп.) 2 4 8 0,65 0,8/0,75 5,2 3,9 5,2 3,9

Итого: силовые электроприемники 14 180 81,4 99,38 105,78 99,38 145,14 осветительные 3,3 2,6 2,6

Всего по ПБ 183,3 94,0 99,38 108,38 99,38 147,04 223,67

Насосная

Насосы 2 10 20 0,7 0,8/0,75 14 10,5 14 10,5 17,5

Освещение 0,6 0,5 0,5

Всего 20,6 14,5 10,5 14,5 10,5 17,9 27

Столовая

Электрические печи 3 5 15 0,6 0,95/0,33 9 2,97

Водогрейный бак 1 13 13 0,7 0,95/0,33 9,1 3

Итого: силовые электроприемники 4 7 28 <3 0,65 0,95/0,33 18,1 5,97 4 1,4 25,34 6,56 осветительные 6,2 5,6 5,6

Всего 34,2 23,7 5,97 30,94 6,56 31,63 48,11

Осветительные электроприемники по позициям 1, 4, 5, 8, 10, 15, 18, 24 генплана и территории 133,9 133,46 125,06

Всего на стороне НН без компенсации 3224 0,61 196,38 1587,67 2273,9 1602,4 2781,8 4231,62

1.4 Определение расчетной нагрузки по району электроснабжения в целом

Определим расчетные нагрузки методом упорядоченных диаграмм. Для этого суммируем количество фактически установленных рабочих приемников предприятия, их номинальные мощности, выбираем номинальную мощность наибольшего приемника, выбираем средневзвешанный коэффициент использования, характерный для данной отрасли предприятия, вычисляем средние нагрузки узла, определяем nэ и Км, а затем Pp и QP. Суммируем установленные мощности и расчетные нагрузки. Суммируем расчетные активные и реактивные потери мощности в рабочих трансформаторах, входящих в узел.

Потери мощности трансформаторов ТП предприятий ориентировочно принимаем равными , .

.

Для узла элеватор - МИС

PP=2273,9 КВТ; QP = 1602,45 квар; PP.O = 242,33 КВТ.

Тогда КВА;

= 0,02? 2681,87 = 55,78 КВТ;

= 0,1? 2681,87 = 287,91 квар.

Аналогичный расчет производим для остальных предприятий. Данные расчетов заносим в таблицу 1.3.

Суммарные расчетные нагрузки промышленных потребителей равны: КВТ; квар.

Суммарные нагрузки трансформаторных подстанций городской распределительной сети, по данным районных электрических сетей, составляют: по РП-8 РТ = 6500 КВТ;

по РП-5 РТ = 4200 КВТ;

по ТП-6 РТ = 3700 КВТ.

При определении полной мощности распределительных пунктов напряжением 10 КВ в период максимума нагрузки коэффициент мощности принимаем равным 0,93, соответственно tgw = 0,39. Тогда реактивные наргузки составляют по РП-8 QT = 2535 квар;

по РП-5 QT = 1638 квар;

по ТП-6 QT = 1554 квар.

Расчетные нагрузки распределительных пунктов определяем по формуле: , где - расчетная нагрузка i-го трансформатора трансформаторной подстанции, присоединенный к данному элементу сети;

- коэффициент, учитывающий совмещение максимумов нагрузок, указанных трансформаторов.

При nt = 6 ? 10 = 0,8

Для РП-8 PP = 0,8 . 6500 = 5200 КВТ, QP = 2028 квар.

Для РП-5 PP = 0,8 . 4200 = 3360 КВТ, QP = 1310,4 квар.

Для ТП-6 PP = 0,9 . 3700 = 3330 КВТ, QP = 1298,7 квар.

Суммарные расчетные активные и реактивные нагрузки по городской распределительной сети равны: КВТ; квар.

Суммарные расчетные нагрузки по району электроснабжения в целом составляют: = 26644, 8 ? 0,9 = 23980,32 КВТ;

= 16980,4 ? 0,9 = 15282,36 квар, где 0,9 - коэффициент одновременности максимумов нагрузок промышленных и коммунально-бытовых потребителей.

Необходимая мощность компенсирующих устройств по району в целом определяем по формуле: , где = 0,64 (cos j = 0,84) - расчетное значение

= 0,39 (cos j = 0,93) - нормативный коэффициент, заданный энергоснабжающей организацией.

Qk.y = 23980,32 (0,64 - 0,39) = 5995,08 квар.

В качестве компенсирующих устройств принимаются батареи статических конденсаторов, суммарные потери активной мощности которых составляют 0,2 % от .

DPK.y = 11,99 КВТ.

Общая активная мощность с учетом компенсирующих устройств

Р = (РР DPK.y) = 23980,32 12 = 23982,32 КВТ.

Расчетная нагрузка на шинах НН ПГВ (ГПП) с учетом компенсации реактивной мощности КВА

Потери мощности в трансформаторах ГПП

= 0,02 ? 25727,125 = 514,54 КВТ;

= 0,1? 25727,125 = 2572,71 квар.

Полная расчетная мощность на стороне ВН ГПП: Расчетный ток на шинах ВН ГПП

А.

Таблица 1.3 - Определение расчетных нагрузок по предприятиям

Исходные данные Расчетные данные

Наименование предприятия n Pyct, КВТ AP, КВТ Ки Рсм, KBTQCM, КВАРNЭKMPP, KBTQP, КВАРSP, КВА

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

2 цех элеватора - МИС

Силовая нагрузка 359 0,6-75 2952,35 0,58 0,74/0,91 1720,46 1576,9 79 1,18 2273,9 1602,45 2781,87

Осветительная 285,8 242,3 242,3

Итого на стороне НН 3238,2 1962,79 1576,96 2282,87 1602,45 2789,87

Потери в трансформаторе 55,78 287,91

Итого на стороне ВН 2338,65 1890,36 3007,11

Завод Молмаш (ТП-2)

Силовая нагрузка 98 4,0-60 1300 0,35 0,85/0,62 455 282,1 43 1,18 536,9 282,1 606,49

Осветительная 20 17 17

Итого на стороне НН 1320 472 282,1 553,9 282,1 621,59

АРЗ

Силовая нагрузка 395 1,5-40 1725 0,25 0,76/0,86 431,25 370,8 86 1,18 508,87 370,87

Осветительная нагрузка 193 464,05 164,05

Итого на стороне НН 1918 595,3 370,8 672,92 370,87 768,35

Потери в трансформаторе 15,36 76,83

Итого на стороне ВН 688,28 447,71 821,08

МЭЗ

Силовая нагрузка 325 2,2-55 3540 0,55 0,7/1,02 1947 1885,9 128 1,08 2144,81 1985,94

Осветительная 61,90 309,54

Итого на стороне ВН 2436,21 2295,48 3347,29

ФСК

Силовая нагрузка 238 2,2-60 2685 0,54 0,73/0,93 1417,5 1318,27 87 1530,8 1318,27 2128,51

Осветительная 1720 1634 1634

Итого на стороне НН 2790 1557,7 1318,27 1671,15 1318,27 2128,51

Потери в тарнсформаторе 42,57 212,85

Итого на стороне ВН 1713,72 1531,12 2298,07

БИКЗ

Силовая нагрузка 1820 4-320 8640 0,45 0,68/1,08 3888 4199,04 54 1,1 4276,8 4199,04

Осветительная 1720 1634 1634

Итого на стороне НН 10360 5544 4199,04 5910,8 4199,04 7250,48

Потери в трансформаторе 145,01 725,05

Итого на стороне ВН 6055,8 4924,09 7805,09

Элеватор (3 цех)

Силовая нагрузка 297 2-40 2210 0,61 0,8/0,75 1348,1 1011,07 110 1,07 1442,47 1011,07

Потери в тарнсформаторе 12,42 62,16

Итого на стороне ВН 566,32 344,26 662,74

МСК

Силовая нагрузка 211 4-32 2205 0,42 0,75/0,88 926,1 814,97 138 1,06 981,66 814,97

Осветительная 210 178,5 178,5

Итого на стороне НН 2415 1104,6 814,97 1160,16 814,97 1417,79

Потери в трансформаторе 28,35 141,78

Итого на стороне ВН 1188,51 956,75 1525,75

Молмаш (ТП-1) 670 2,0-80 3970 0,35 0,85/0,62 1389,5 861,49 99 1,1 1528,45 861,49

Осветительная нагрузка 180 171 171

Итого на стороне НН 4150 1560,5 861,49 1699,45 861,49 1905,3

Потери в трансформаторе 38,1 190,53

Итого на стороне ВН 1737,55 1052,02 2031,21

Продолжение таблицы 1.3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Осветительная 155 131,75 131,75

Итого на стороне НН 2365 1479,8 1011,07 1574,22 1011,07 1870,94

Потери в трансформаторе 37,42 187,09

Итого на стороне ВН 1611,64 1198,16 2008,22

Итого промышленные

Потребители на стороне НН 32366 16453,3 12320,7 14754,6 12343,3 19236,9

Городская распределительная сеть 11890 4637,1 12762,2

Всего по району на стороне НН бе компенсации с учетом Код = 0,9 23980,3 15282,34 28436 с учетом компенсации 23992,3 9287,28 25727,12

Потери в трансформаторе ГПП 514,5 2572,7

Всего на стороне ВН ГПП 24306,8 11860 27225,8

2 Определение центра электрических нагрузок

2.1 Картограмма нагрузок

Геометрическое изображение средней интенсивности распределения нагрузок на картограмме выполняем с помощью окружностей. В качестве центра окружности выбираем центр электрической нагрузки (ЦЭН) приемника электроэнергии нагрузок. В данном случае предполагаем, что центры нагрузок совпадает с месторасположением ТП и РП потребителей.

Значение радиуса круга находим из условия равенства расчетной мощности площади круга

(2.1) где - радиус круга, мм;

- масштаб, КВТ/мм;

, отсюда

(2.2)

Силовые и осветительные нагрузки изображаем в виде сектора круга. Угол сектора a определяем из соотношения активных расчетных и осветительных нагрузок предприятия.

Выбираем масштаб m=1 КВТ/мм2. Расчетные значения приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Определение центра электрических нагрузок

№ по генплану , КВТ , м , м , мм , КВТ?м , КВТ?м

1 2 3 4 5 6 7

1 2338,65 204 788 27 715627 1842856

2 566,32 1034 914 13 585574 517616

3 1188,51 1274 940 19 151416 117199

4 5200 900 930 41 7020000 4836000

5 1737,55 1300 580 23 2258815 1007779

6 688,28 1080 600 15 743342 412968

7 1713,72 1090 160 23 1867954 274195

8 6055,81 650 480 44 3936276 2906788

9 1611,64 466 358 23 751024 576967

10 2436,21 420 60 28 1023208 146160

11 3330 124 340 33 412920 1132200

На генплане района произвольно наносим оси координат. Координаты ЦЭН района определяем по формулам:

(2.3)

(2.4)

2.2 Определение центра зоны рассеяния

Каждый приемник электроэнергии (ТП, РП, промышленное предприятие) работают в соответствии со своим графиком нагрузки. Нагрузки приемников с течением времени изменяются в соответствии с технологическим процессом производства. Поэтому нельзя говорить о ЦЭН как о стабильной точке, координаты ЦЭН в каждый момент времени будут принимать значение, определенные нагрузками графика.

Рассмотрим приемники электроэнергии района электроснабжения, для каждого приемника существуют графики нагрузок , тогда координаты ЦЭН являются значениями функции времени:

(2.5)

(2.6)

Эти функции описывают перемещения ЦЭН, значения их, вычисленные в дискретные моменты времени t=1, 2, 3…24Т, образуют множество точек, заполняющих некоторую область, которую называют зоной рассеяния ЦЭН.

3 3 Выбор числа и мощности трансформаторов потребителей с учетом компенсации реактивной мощности

Выбор оптимальной мощности низковольтных батарей конденсаторов (НБК) осуществляется одновременно с выбором трансформаторов потребителей электрической энергии, т.е. при выборе числа и мощности трансформаторов должен решаться вопрос об экономически целесообразной мощности реактивной энергии, передаваемой через трансформатор в сеть напряжением 0,4 КВ.

Рассчитаем мощность трансформаторов, устанавливаемых на подстанции 2 цех элеватора - МИС, при числе трансформаторов N равное 2.

Определяем мощность трансформаторов по формуле: , (3.1) где - число трансформаторов, - коэффициент загрузки трансформаторов; принимаем равным 0,7 (для потребителя 2-й категории). КВА

Принимаем к установке два трансформатора мощностью КВА.

Находим реактивную мощность, которую можно предать через трансформаторы в сеть 0,4 КВ. квар (3.3)

Мощность НБК по первому этапу расчета

(3.4)

1577,3 - 1441,677 = 135,623 квар

Определяем дополнительную мощность НБК по условию снижения потерь по формуле

, (3.5) где - расчетный коэффициент, зависящий от расчетных параметров Кр1 и Кр2 и схемы питания.

Значение Кр1 зависит от удельных потерь, приведенных затрат на НБК и потерь активной мощности. Значение Кр1 принимаем по таблице [4] равным15. Значение Кр2 принимаем по таблице равным 10. В зависимости от выбранных Кр1 и Кр2 по кривым определяем значение =0,45, тогда , т.е. =1,7, тогда = 135,6 1,7=137,3 КВАР.

Расчетную мощность НБК округляем до ближайшей стандартной мощности комплектных конденсаторных установок (ККУ). Принимаем к установке ККУ типа ККУ-0,38-1-150 НУЗ левого и правого исполнения вводных ячеек суммарной мощности КВАР.

Реактивная нагрузка, отнесенная на шины НН ГПП с учетом потерь в трансформаторах составит: = 1577,3 - 150 13,6 = 1440,9 КВАР (3.6)

Аналогичный расчет проведен для всех предприятий района. Данные расчетов занесены в таблицу 3.1.

Согласно исходным данным для РП-8, РП-5, ТП-6 установка БК не требуется.

Суммарная реактивная нагрузка на шинах НН ГПП составит:

(3.7)

=1440,9 280,97 359,19 246,1 260,87 516,27

1597,44 503,07 1523,94 = 6729,05 КВАР

= 2028 1310,4 1298,7 = 4637,1 КВАР

(3.8)

= 6729,05 4637,1 = 11356,15 КВАР

Это удовлетворяет условию поддержания коэффициента мощности района на уровне cosj = 0,93.

Следовательно, установка высоковольтных батарей конденсаторов не требуется.

Таблица 3.1 - Расчет мощности трансформаторов потребителей и конденсаторных установок

Потребители , КВА b ,квар принятая, квар , квар , квар

2 цех - МИСС 1600 2 0,7 136 150 1577,3 1430,9

МСК 630 2 0,8 66 600 814,97 280,97

МОЛМАШ ТП-1 1000 2 0,8 98 600 861,49 359,49

МОЛМАШ ТП-2 630 1 0,9 39 75 282,1 246,1

АРЗ 400 2 0,77 40 150 370,87 260,87

ФСК 1000 2 0,8 98 900 1318,27 516,27

БИКЗ 630 13 0,7 364 2620 3853,44 1597,44

3 цех (элеватор) 1000 2 0,75 92 600 1011,07 503,07

МЭЗ 1600 2 0,8 138 600 1985,94 1523,94

4 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП

Учитывая наличие потребителей I и II категории надежности, принимаем к установке на ГПП два трансформатора.

Для определения номинальной мощности трансформаторов найдем среднюю нагрузку по суточному графику в соответствии с выражением

, (4.1)

Рассчитаем коэффициент y: , (4.2) где - стоимость 1 КВТ?ч потерь энергии к.з.

Так как y > 0,1, то мощность трансформаторов выбирается по перегрузочной способности.

На графике выделим типовую часть из условия Sпик > Scp и определим коэффициент начальной нагрузки Кз и коэффициент перегрузки Кп" по формулам:

(4.3)

, (4.4) где вместо принимаем среднее значение мощности .

Полученное значение меньше, чем 0,9 Кмах = 1,3, поэтому принимаем = 1,3 и корректируем продолжительность перегрузки по формуле:

(4.5)

Расчет показывает, что уточненные значения Н незначительно отличается от определенного Н’ по графику, поэтому в дальнейшем будем считать, что Н=14.

По полученным значениям = 0,59 и Н= 14 по графику [5] определяем допустимое значение перегрузки Кп = 1,05.

Определим номинальную мощность трансформатора в соответствии с формулой: КВА (4.6)

На основании выполненного расчета принимаем к рассмотрению два варианта трансформаторов: вариант 1 - трансформаторы номинальной мощностью 16000 КВА, вариант 2 - с номинальной мощностью25000 КВА.

Проверим возможность перегрузки намеченных трансформаторов при выходе из строя одного из них.

Вариант 1. При отключении одного трансформатора мощностью 16000 КВА оставшийся в работе трансформатор сможет пропустить мощность, равную 1,4 SH = 1,4?16000 = 22400 КВА, т.е. 76% всей потребляемой районом мощности.

Коэффициент 1,4 учитывает допустимую предельную перегрузку трансформатора в аварийном режиме.

Вариант 2. При отключении одного трансформатора мощностью 25000 КВА оставшийся в работе может пропускать мощность, равную 1,4 SHT2 = 1,4?25000 = 35000 КВА, т.е. всю потребляемую районом мощность. Расчет токов короткого замыкания

5.1 Расчет токов короткого замыкания в электроустановках выше 1000 В

Питание потребителей осуществляется от системы бесконечной мощности.

Расчет выполнен в базисных единицах. Принимаем за базисные единицы номинальную мощность трансформатора районной подстанции МВА и Иб=115 КВ.

Находим базисный ток: КА (5.1)

Составляем схему замещения и нумеруем ее элементы в порядке их расположения от системы бесконечной мощности в направлении к точкам к.з.

Определяем в соответствии с таблицей сопротивления элементов схемы замещения в базисных единицах.

Трансформатор Т1

(5.2)

(5.3) линия ВЛ-110

(5.4) где - протяженность линии, км.

К расчету токов к.з.

SC = ?

Xc = 0

220 КВ

125 МВА

220/110

DPK = 315 КВТ

Ur = 11%

115 КВ

ВЛ ry= 0, 26 Ом/км xy = 0,4 Ом/км

К1

115 КВ

25 МВА

110/10

DPK = 120 КВТ

Ur = 10,5%

К2

10,5 КВ

КЛ ry= 0,320 Ом/км xy = 0,08 Ом/км

К3

10,5 КВ

1,6 МВА

DPK = 18 КВТ

Ur = 5,5%

К1

К2

К3

Рисунок 1 - Расчетная схема Рисунок 2 - Схема замещения

(5.5) где худ - удельное реактивоное сопротивление на 1 км длины линии Ом/км;

- активное сопротивление на 1 км длины линии, определяемое как

(5.6) где - удельная проводимость проводов, принимаемое равным 32 м/Ом?мм2 по справочным данным;

- сечение проводов, равное 120 мм2. Тогда Ом/км

Суммарное сопротивление для точки К1

Т.к. , активное сопротивление не учитывается.

Таким образом

КА (5.7)

Ударный ток в рассматриваемой точке составит

КА, (5.8) где - ударный коэффициент.

Для точки короткого замыкания принимаем Uб=10,5 КВ, Sб=125 МВА

КА

С учетом влияния сопротивления нагрузки хнагр = 1,2 суммарное сопротивление до точки К2 составит:

(5.9)

(5.10)

КА (5.11)

КА

МВА (5.12)

Для точки короткого замыкания расчетные точки достаточно взять на шинах ГПП (точка К2), т.к. протяженность линии незначительна (l = 0,84 км).

Для расчета заземлания ГПП (К1) необходимо определить ток однородного к.з. в точке К1. Для этого составляем схему нулевой последовательности до точки К1, в которую войдет лишь линия 110 КВ своим индуктивным сопротивлением. Сопротивление нулевой последовательности линии определяется из соотношения [7]. Отсюда = 3 , где Ом, = 3?2 = 6 Ом.

Сопротивление трансформатора 125 МВА в именованных единицах равно Ом (5.13)

Ом.

Результирующее сопротивление схем обратной и прямой последовательности равны

= =14 Ом

Ток однофазного к.з. в точке К1 составит: КА (5.14)

5.2 Расчет токов короткого замыкания в электроустановках до 100

В элеватора

Расчет токов к.з. в сети напряжением 0,4 КВ выполняем в именованных единицах. Все элементы сети на стороне ВН трансформатора рассматриваются как источник неограниченной мощности. Работа трансформаторов предприятия раздельная. Сопротивление элементов схемы высшего напряжения до трансформатора предприятия в именованных единицах составляет

Ом, = 0,07 Ом.

Приводим сопротивление ситемы электроснабжения к напряжению 0,4 КВ

МОМ (5.15)

МОМ (5.16)

Определяем сопротивление трансформаторов предприятия

МОМ (5.17)

МОМ (5.20)

Рассчитаем ток к.з. в точке К1 (рисунок 2) на вводе низшего напряжения ТП.

Суммарное реактивное сопротивление равно МОМ (5.21)

Суммарное сопротивление активное (кроме сопротивлений элементов системы электроснабжения высшего напряжения и трансформатора ТП) должно учитывать переходные сопротивления контактов. Для этой цели в расчет вводим добавочное сопротивление, которое на шинах подстанции составит 15 МОМ. МОМ (5.22)

Ток в точке К1 равен: КА (5.23)

Ударный ток в точке К1

КА (5.24)

Аналогично рассчитываем ток к.з. в других точках цеховой сети, при этом учитываем сопротивление контактов. Результаты расчетов приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Расчетные значения токов к.з. в низковольтной сети

Точка XS, МОМ rдоб, МОМ RS, МОМ ІК, КА іуд, КА

К2 13,22 20 70,23 3,23 4,56

К3 13,22 20 70,23 3,23 4,56

К4 13,22 20 70,23 3,23 4,56

К5 13,22 20 70,23 3,23 4,56

К6 9,72 25 98,83 2,32 3,28

К7 8,58 25 71,33 3,21 4,53

К8 9,11 25 67,83 3,38 4,76

К9 5,71 25 42,83 5,35 7,5

К10 13,22 20 70,23 3,23 4,56

К11 13,22 20 70,23 3,23 4,56

К12 10,21 25 75,53 3,03 4,28

К13 13,11 20 69,73 3,24 4,57

К14 13,22 25 116,83 1,96 2,77

К15 8,9 25 53,94 4,23 5,96

К расчету току к.з.

Целью данного дипломного явилось разработка системы электроснабжения района города. В настоящем проекте освещены следующие вопросы: 1) определение расчетных нагрузок элеватора и района электроснабжения в целом; 2) определение центра электрических нагрузок на основе картограммы нагрузок; 3) выбор числа и мощности трансформаторов потребителей; 4) выбор числа и мощности трансформаторов ГПП; 5) расчет токов короткого замыкания; 6) на основе рассчитанных токов короткого замыкания выбор оборудования, кабелей; 7) расчет продольной дифференциальной защиты, МТЗ, защита от перегрузки, газовая защита трансформатора; 8) технико-экономический расчет; 9) рассмотрен вопрос охраны труда, который включил в себя вопросы пожаробезопасности на зерноперерабатывающем предприятии и расчет потребного количества огнетушащих средств для тушения пожаров.

В специальном вопросе рассмотрены микропроцессорная система дуговой защиты КРУ напряжением 6-10 КВ.

1. Порошенко А.Г. Проектирование электроснабжения с применением ПЭВМ. Учебное пособие / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 1994. - 162 с.

2. Справочник по оборудованию элеваторов и складов. - Изд.2-е, перераб. и доп. - М.: Колос, 1978. - 240 с.: ил.

3. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов: Уч. пособие для студентов электроэнергет. спец. вузов, 2-е изд., перераб. и доп../В.М.Блок, Г.К. Обушев и др.; Под ред. В.М. Блок. - М.: Высш.шк., 1990. - 383с.:ил.

4. Федоров А.А., Стракова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.: ил.

5. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети. 2-е изд., перераб. и доп. /Под общ. ред. АА.Федорова и Г.В. Сербинского. - М.:Энергия, 1980. - 576 с.

6. Основы техники релейной защиты / М.А. Беркович, В.В. Молчанов, В.А. Семенов. - 6-е изд., перераб и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 376 с.

7. Родина Г.Е. Экономические и организационные вопросы разработки варианта электроснабжения объекта: Методические указания к выполнению дипломных работ констр.-технологического характера для студентов специальности 1004 всех форм обучения/Алт. политехн. ин-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Б.И., 1990. - 35 с.

8. Теплов А.Ф. Галкина А.В. Охрана труда на хлебоприемных предприятиях. - М.: Колос, 1984. - 207 с., ил