Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий

Оглавление

 

Введение

Техническое задание

.        Краткая характеристика электроприемников инструментального завода

.        Определение расчетной мощности электроприемников

.        Расчет осветительной нагрузки предприятия

.        Определение местоположения подстанции

.        Определение потерь мощности при передаче электроэнергии к цехам

.        Выбор числа и мощности трансформаторов

.        Расчет токов короткого замыкания

.        Выбор коммутационной аппаратуры

Список использованной литературы

Приложение 1 - Картограмма электрических нагрузок

Приложение 2 - Картограмма осветительной нагрузки

Приложение 3 - Местоположение ГПП и ТП

Приложение 4 - Принципиальная электрическая схема

 

Введение

Система электроснабжения - совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии.

Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приёмники электроэнергии.

Завод по производству огнеупоров располагается в Мурманской области, которая относится по ПУЭ [3] к III климатическому району по гололеду и V по ветровым нагрузкам. Данные по климатическому району (скоростной напор ветра, приближенная скорость ветра, толщина стенки гололеда и т.д.) определяются в зависимости от повторяемости (1 раз в 5 лет, в 10 лет, 15 лет), которая выбирается в соответствии с принятым номинальным напряжением сети.

Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий в условиях Севера имеет свои особенности. Тяжелые климатические условия Севера предъявляют повышенные требования к качеству электрических проектов и надежности оборудования. Качество электроэнергии в удаленных регионах всегда оставляло желать лучшего. Этим критерием так же обуславливаются дополнительные сложности.

Предприятие специализируется на изготовлении огнеупорной продукции.

К огнеупорным относятся материалы и изделия, способные выдерживать температуру более 1580 градусов. В большинстве своем огнеупорные материалы производятся из минерального сырья. Потребность в огнеупорных материалах значительно возросла за последние несколько десятилетий.

Огнеупорность - это свойство материала длительное время выдерживать очень высокие температуры, не меняя при этом своей структуры и свойств. Главной областью применения огнеупорных материалов, на которую приходится до 60% всех выпускаемых видов огнеупоров, является черная и цветная металлургия. Также некоторые огнеупорные материалы используются в качестве противопожарной изоляции.

Технологический процесс производства включает следующие стадии: карьерные работы, подготовка глиняной массы, формирование изделий, сушку отформованных изделий, обжиг изделий и упаковку.

Техническое задание

Исходные данные на проектирование:

.        Генеральный план завода - рис. 1.

.        Сведения об электрических нагрузках завода - табл. 1.

.        Ведомость электрических ремонтно-механического цеха (вариант задания указывается преподавателем).

.        Питание возможно осуществить от подстанции энергосистемы, на которой установлены два трехобмоточных трансформатора мощностью 10000 кВА каждый, с первичным напряжением 110 кВ и вторичным - 35, 20, 10, 6 кВ.

.        Мощность системы 750 МВА; реактивное сопротивление системы на стороне 110 кВ, отнесенное к мощности системы, 0,5.

.        Стоимость электроэнергии 1,4 коп/кВт×ч.

.        Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 9,5 км.

Освещение цехов и территории завода определить по площади.

Таблица 1 - Ведомость электрических нагрузок завода

№ по плану	Наименование цеха	Установленная мощность, кВт.
1	Цех антрацитовых красителей	370
2	Бытовой корпус №1	50
3	Цех азокрасителей №2	800
4	Цех азокрасителей №3	1000
5	Цех бромаминовой кислоты №1	630
6	Цех бромаминовой кислоты №2	320
7	Цех ацетонанила	500
8	Бытовой корпус №2	50
9	Цех красителей	500
10	Цех текстильно-вспомогательных веществ	300
11	Цех полупродуктов №1	3180
12	Бытовой корпус №3	50
13	Холодильная установка	120
	Холодильная установка(6кв- синхронные двигатели)	4420
14	Цех полупродуктов №2	625
15	Выпускной цех	2770
16	Вспомогательный цех	1090
17	Бытовой корпус №4	50
18	Ремонтно-механический цех
19	Компрессорная	100
	Компрессорная (6кв- синхронные двигатели)	3640
20	Цех тиурама	1000

Рисунок 1 - Генеральный план завода

1. 
Краткая характеристика электроприемников химического завода

Все потребители в соответствии с ПУЭ [3] делят на потребители первой, второй и третьей категории. Потребители третьей категории допускают перерыв электроснабжения на время доставки складского резерва, для их питания достаточно одного источника. Потребители второй категории допускают непродолжительные перерывы электроснабжения на время автоматического включения резерва или на время включения резервного питания оперативным персоналом, их рекомендуется обеспечить электроэнергией от двух независимых источников питания. У потребителей первой категории перерыв в их электроснабжении допустим на время автоматического включения резерва, их питание обеспечивается от двух взаимно резервирующих источников питания. Среди потребителей первой категории выделена особая группа: перерыв в электроснабжении, который недопустим вовсе. Потребители этой группы должны иметь третий автономный источник питания (например: больницы, шахты).

По требуемой степени бесперебойности электроснабжения электроприемники завода относятся к первой и второй категориям.

Все здания и сооружения находятся на территории завода, за территорией завода потребителей электроэнергии нет.

Все электроприемники завода низковольтные, рассчитаны на напряжение 380 В, за исключением компрессорной (цех 19),и холодильной установки(цех 13) оборудование которых имеет номинальное напряжение 6 кВ.

 

2.  Определение расчетной мощности электроприемников

Основой рационального решения комплекса технико-экономических вопросов при проектировании электроснабжения современного промышленного предприятия является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в схеме электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. Ошибки при определении электрических нагрузок приводят к ухудшению технико-экономических показателей промышленного предприятия.

При проектировании применяют несколько методов определения расчетных (ожидаемых) электрических нагрузок:

) по установленной мощности и коэффициенту, меньшему единицы,

Р_Р = К₁Рном ;

) по средней мощности и коэффициенту, большему или равному единице,

Р_Р = К₂Рср ;

или путем добавления к средней мощности некоторой величины, характеризующей отклонение расчетной нагрузки от средней,

_Р = Рср + s.

К первой группе следует отнести метод определения расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса. Ко второй группе относят следующие методы определения расчетной нагрузки: по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки, по средней мощности и коэффициенту максимума нагрузки (метод упорядоченных диаграмм показателей графиков нагрузки), по средней мощности и среднеквадратическому отклонению (статистический метод).

Особую группу составляют методы определения расчетных нагрузок по удельным показателям производства, а именно: по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период, по удельной нагрузке на единицу производственной площади.

В данной курсовой работе для определения расчетных нагрузок электроприемников цехов воспользуемся методом определения расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса Kc. Данные об установленной мощности электроприемников известны, а значения Kc определим по справочным данным [1] для каждого цеха. Реактивную и полную мощность определим, используя значения Cos для каждого, выбранные по цеха по справочнику [1].

Используем для этого следующие формулы:

 

 

 

где  - установленная мощность цеха, кВт,

 - коэффициент спроса, определяется по справочным данным в зависимости от назначения производства.

Результаты расчётов заносим в таблицу 2.

Таблица 2 - Определение координат центра электрических нагрузок

№ по плану	Ру, кВт	Кс	Рр,кВт	Qр, кВАp	Cosφ	Sp, кВА
1	370	0,6	222	226	0,70	316
2	50	0,6	30	14,5	0,90	33
3	800	0,6	420	428	0,70	600
4	1000	0,6	600	612	0,70	857
5	630	0,6	378	385	0,70	539
6	320	0,6	192	195	0,70	273
7	500	0,6	300	306	0,70	428
8	50	0,6	30	14,5	0,90	33
9	500	0,6	300	306	0,70	428
10	300	0,6	180	183	0,70	256
11	3180	0,6	1908	1431	0,80	2385
12	50	0,6	30	14,5	0,90	33
13	120	0,8	96	128	0,60	160
13*	4420	0,8	3536	4714	0,60	5892
14	625	0,6	375	382	0,70	535
15	2770	0,6	1662	1695	0,70	2373
16	1090	0,6	654	667	0,70	934
17	50	0,6	30	14,5	0,90	33
18	-	0,6	-	-	0,70	-
19	100	0,8	80	106	0,60	132
19*	3640	0,8	2912	3882	0,60	4852
20	1000	0,6	600	612	0,70	857

 

.        Расчет осветительной нагрузки предприятия

На производственном предприятии выделяют следующие виды освещения:

·        рабочее освещение, обеспечивающее необходимые условия работы при нормальном режиме работы осветительной установки, обязательно во всех помещениях и на открытых пространствах. Основные источники освещения - газоразрядные или люминесцентные лампы;

·        охранное освещение - разновидность рабочего освещения, устраивается по линии охраняемых заводских или иных территорий.

·        аварийное освещение, предназначаемое для временного продолжения работы при аварийном погасании рабочего освещения, должно устраиваться в помещениях и на открытых пространствах в случаях, когда прекращение нормального обслуживания оборудования из-за отсутствия рабочего освещения может вызвать взрыв, пожар, отравление, травматизм в местах большого скопления людей, длительное расстройство технологического процесса, а также нарушение работы жизненных центров предприятий и узлов обслуживания массовых потребителей (установки электро-, водо- и теплоснабжения, узлы связи и радиопередачи т.п.). Для аварийного освещения могут использоваться лампы накаливания и люминесцентные лампы.

Существуют два основных метода расчета осветительной нагрузки:

.        метод коэффициента использования светового потока;

.        метод удельной мощности (упрощенный).

Осуществим расчет нагрузки искусственного освещения цехов и территории завода по методу удельной мощности.

Расчетная нагрузка осветительных приемников цеха:

,

где  - коэффициент спроса по освещению, определяется по справочным данным в зависимости от назначения помещения,

Рносв- установленная мощность приемников электрического освещения [кВт], которая определяется из соотношения

 

где  - удельная осветительная нагрузка, [кВт], определяется по справочным данным в зависимости от назначения помещения,

- площадь цеха [м²], которая определяется из генплана с учетом масштаба.

 и  находятся по справочнику.

Для графического обозначения доли, которую занимает активная осветительная нагрузка во всем потреблении активной мощности, ее принято изображать в виде сектора с углом:

 

Результаты расчётов заносим в таблицу 3.

Таблица 3 - Расчет осветительной нагрузки завода

№ по плану	Ксо	Рудосв, Вт/м2	F, м2	Рн осв, кВт	Рросв, кВт	Qросв, кВАр	Sросв, кВА	Рр, кВт	, кВт
1	0,85	10	1509	15,1	12,8	13	18,2	222	234,8	19,7
2	0,95	12	906	10,9	10,35	5,01	11,5	30	40,3	92,7
3	0,85	10	1881	18,8	16	16,3	22,8	420	436	13,2
4	0,85	10	2708	27,1	23	23,4	32,7	600	623	13,2
5	0,85	10	1080	10,1	8,6	12	378	386,5	7,9
6	0,85	10	362	3,6	3,06	3,1	4,2	192	195	5,5
7	0,85	10	665	6,65	5,6	5,7	8	300	305,6	6,6
8	0,95	12	301	3,6	3,4	1,6	3,7	30	33,4	36,6
9	0,85	10	1200	12	10,2	10,4	14,5	300	310,2	11,6
10	0,85	10	1059	10,6	9	9,2	12,9	180	189	17,1
11	0,85	10	1820	18,2	15,5	11,3	19,1	1908	1923,5	3
12	0,95	12	751	9	8,5	4,2	9,5	30	38,5	79
13	0,85	12	1301	15,6	13,2	17,6	22	96	109,2	43,5
13*	0,85	12	1301	15,6	13,2	17,6	22	3536	3549,2	1,3
14	0,85	10	932	9,3	7,9	8	11,3	375	382,9	7,5
15	0,85	10	1801	18	15,3	15,5	21,8	1662	1677,3	3,2
16	0,85	10	1203	12	10,2	10,4	14,6	654	664,2	5,5
17	0,95	12	458	5,5	5,2	2,4	5,7	30	35,2	53
18	0,85	6	623	3,7	3,1	3,2	4,4	-	3,1	360
19	0,85	12	1371	16,5	14	18,6	23,3	80	94	53
19*	0,85	12	1371	16,5	14	18,6	23,3	2912	2926	1,7
20	0,85	10	1089	10,8	9,2	9,4	13,1	600	609,2	5,4

 

.        Определение местоположения подстанции

На промышленных предприятиях главные понизительные подстанции предприятия (ГПП) и цеховые трансформаторные подстанции (ТП) максимально, насколько это позволяют производственные условия, приближают к центрам нагрузок соответствующих групп потребителей электроэнергии. Приближение подстанций позволяет построить экономичную и надежную систему электроснабжения. Такие подстанции называются подстанциями глубокого ввода.

Выбор места расположения подстанций производится в такой последовательности: на схематический генплан предприятия наносится картограмма электрических нагрузок, затем выявляются сосредоточенные нагрузки и определяются центры тяжести групп распределенных нагрузок. Нагрузки обозначаются в виде кругов, площадь которых пропорциональны величине нагрузки.

Для начала необходимо определить местоположение подстанции - это значит найти координаты центра электрических нагрузок для каждого цеха завода, а затем и для всего предприятия в целом.

Для этого по исходным данным строим оси X и Y на генплане и наносим центры энергетических нагрузок (ЦЭН) каждого цеха. Масштаб генплана завода m = 20 м/см.

С учетом размеров территории генплана выбираем масштаб нагрузок, ориентируясь на наибольшую и наименьшую, приняв удобный радиус:

 

где m- масштаб нагрузок, кВт/м² или кВАр/м² ;

Р_нм, Q_нм- наименьшая мощность цеха, кВт или кВАр;_нм - наименьший визуально воспринимаемый радиус картограммы нагрузки, примем его равным 15 м.

Величина т округляется и принимается как для активных, так и для реактивных нагрузок. С использованием вышеуказанных формул получаем:

 

Определяем радиусы окружностей активных и реактивных нагрузок для каждого цеха:

 

где R_a и R_p- радиусы реактивной и активной нагрузок, м;

Р и Q- активная и реактивная нагрузки цехов, кВт и кBАр;

m_а, m_р- масштаб нагрузок активной и реактивной, кВт/м² или кВАр/м².

Определяем условные координаты ЦЭН всего предприятия

 

где Х_a, У_a- координаты ЦЭН активных, км;

Х_p, У_p- координаты ЦЭН реактивных, км;

По вышеприведенным формулам определяем местоположение ГПП (координаты центра нагрузок).

Результаты расчётов заносим в таблицу 4.

Таблица 4 - Определение координат центра электрических нагрузок

№	, кВт	Q р осв + Q р, кВАp	S=(S р осв + S р,), кВА	Ra, м	Rp, м	X, м	Y, м
1	234,8	239	334,2	32,6	33	160	205
2	40,3	19,6	44,5	13	9,5	135	200
3	436	444,3	622,8	44,5	45	160	140
4	623	635,4	889,7	53	53,7	135	130
5	386,5	393,6	551	41,9	42,2	100	180
6	195	198,1	277,2	29,7	30	100	120
7	305,6	311,7	436	37	37,6	75	200
8	33,4	16,1	36,7	12	8,5	75	170
9	310,2	316,4	442,5	37,5	38	75	120
10	189	192,2	268,9	29,3	29,5	33	172
11	1923,5	1442,3	2404,1	93,5	81	10	185
12	38,5	18,7	42,5	13	9	20	145
13	109,2	145,6	182	22	25,6	30	120
13*	3549,2	4731,6	5914	127	146	30	120
14	382,9	390	546,3	41	42	10	120
15	1677,3	1710,5	2394,8	87	88,2	145	50	664,2	677,4	948,6	55	55,5	160	40
17	35,2	16,9	38,7	12	8,8	125	47
18	3,1	3,2	4,4	3,7	3,7	100	23
19	94	124,6	155,3	20	23,7	75	60
19*	2926	4000,6	4873,3	115	134	75	60
20	609,2	621,4	870,1	52	53,1	77	18

Координаты ЦЭН активной нагрузки: А (72,2; 106,1).

Координаты ЦЭН реактивной нагрузки: В (71,6; 105,2).

Картограмма нагрузок см. Приложение 1.

5.      Определение потерь мощности при передаче электроэнергии к цехам

При передаче электрической энергии от ГПП к цеховым ТП неизбежными являются потери электроэнергии при ее трансформации на низшее напряжение и передаче по кабельным линиям.

Потери мощности в трансформаторах разделяются на потери в стали и потери в меди (нагрузочные потери). Потери в стали - это потери в проводимостях трансформаторов; они зависят от приложенного напряжения. Нагрузочные потери - это потери в сопротивлениях трансформаторов; они зависят от тока нагрузки.

Потери активной мощности на участке кабельной линии обусловлены активным сопротивлением проводов и кабелей, а также несовершенством их изоляции. Потери реактивной мощности обусловлены индуктивными сопротивлениями проводов и кабелей.

Приближенно потери мощности при передаче к цехам можно рассчитать по ниже приведённым формулам:

 

 

 

Затем определяем суммарную полную мощность нагрузки по формуле:

 

Результаты расчётов заносим в таблицу 5.

Таблица 5 - Потери мощности при передаче электроэнергии к цехам

№	Название цеха	S, кВА	∆P, кВт	∆Q, кВАр	∆S, кВА	, кВА
1	Цех антрацитовых красителей	334,2	6,7	33,4	33,8	368
2	Бытовой корпус №1	44,5	0,9	4,45	4,6	49,1
3	Цех азокрасителей №2	622,8	12,4	62,2	63,4	686,2
4	Цех азокрасителей №3	889,7	17,8	88,9	90,6	980,3
5	Цех бромаминовой кислоты №1	551	11	55,1	56	607
6	Цех бромаминовой кислоты №2	277,2	5,5	27,7	27,5	304,5
7	Цех ацетонанила	436	8,7	43,6	45	491
8	Бытовой корпус №2	36,7	0,7	3,6	3,7	40,4
9	Цех красителей	442,5	8,8	44,2	45	487,5
10	Цех текстильно-вспомогательных веществ	268,9	5,3	26,8	26,5	295,4
11	Цех полупродуктов №1	2404,1	48	240,4	244	2648,1
12	Бытовой корпус №3	42,5	0,8	4,2	4,3	46,8
13	Холодильная установка	182	3,6	18,2	18,3	200,3
13*	Холодильная установка(6кв- синхронные двигатели)	5914	118	591,4	602	6516
14	Цех полупродуктов №2	546,3	10,9	54,6	55	601,3
15	Выпускной цех	2394,8	47,8	239,4	244	2638,8
16	Вспомогательный цех	948,6	19	94,8	96	1044,6
17	Бытовой корпус №4	38,7	7,7	3,8	8,6	47,3
18	Ремонтно-механический цех	4,4	0,08	0,4	0,4	4,8
19	Компрессорная	155,3	3,1	15,5	15,8	171,1
19*	Компрессорная (6кв- синхронные двигатели)	4873,3	97,5	487,3	496	5369,3
20	Цех тиурама	870,1	17,4	87	88,6	958,7

 

.        Выбор числа и мощности трансформаторов

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из важных вопросов электроснабжения и построения рациональных сетей. В нормальных условиях трансформаторы должны обеспечивать питание всех потребителей предприятия при их номинальной нагрузке.

Число трансформаторов на подстанции определяется требованием надёжности электроснабжения. С таким подходом наилучшим является вариант с установкой двух трансформаторов, обеспечивающий бесперебойное электроснабжение потребителей цеха любых категорий электроприемников.

Учитывая, что основную нагрузку инструментального завода составляют электроприемники 2 категории, принимаем для питания всех цехов встроенные и отдельно стоящие двухтрансформаторные ТП.

Мощность цеховых трансформаторов определяется следующим образом:

 

где 0,7 = коэффициент загрузки.

По справочнику выбираем тип трансформатора заданной мощности для каждого цеха.

Несколько цехов, расположенных в непосредственной близости, с малыми нагрузками объединяем в группу и выбираем для них общую ТП, рассчитанную на суммарную нагрузку цехов группы. Для всех остальных цехов выбираем трансформаторы, соответствующих типов, которые расположены непосредственно внутри цехов.

После выбора типа трансформатора и определения его номинальной мощности проверяем значение коэффициентов загрузки для нормального и аварийного режимов. Как известно, перегрузка трансформатора в аварийном режиме не должна превышать 140 %.

Для этого используем следующие формулы:

-        коэффициент загрузки номинальный

 

-        коэффициент загрузки в аварийном режиме

 

Результаты выбора цеховых трансформаторов представлены в таблице 6. В таблице 7 представлены паспортные данные выбранных цеховых трансформаторов.

Таблица 6 - Расчет и выбор цеховых трансформаторов

№ по плану	№ ТП	Категория потребителя	, кВА	Кол-во, шт.	, кВА			Тип
10,11,12,13,14	1	2	3791,9	2	4000	0,47	0,95	ТМ-4000/10
7,8	2	2	531,4	2	400	0,66	1,32	ТМ-400/10
5,6	3	2	911,5	2	630	0,71	1,42	ТМ-630/10
16,17,19,20	4	2	2221,7	2	1600	0,69	1,38	ТМ-1600/10
3,4,15	5	2	4305,3	2	4000	0,54	1,08	ТМ-4000/10
1,2	6	2	417,1	2	400	0,53	1,06	ТМ-400/10

Таблица 7 - Паспортные данные цеховых трансформаторов

Тип Т	Sн, кВА	Потери, кВт		Uкз, %	Ток ХХ, %
		ХХ	КЗ
ТМ-400/10	400	0,95	5,5	4,5	2,1
ТМ-630/10	630	1,31	7,6	5,5	2
ТМ-1600/10	1600	2,8	18	5,5	1,3
ТМ-4000/10	4000	6,4	33,5	6,5	0,9

ТМ - трансформатор масляный, двухобмоточный, охлаждение с естественной циркуляцией масла и воздуха.

Трансформатор для ГПП выбираем по суммарной нагрузке завода, равной

 

Через коэффициент загрузки определяем требуемую мощность для трансформатора ГПП

,

где 0,7= коэффициент загрузки;

- число трансформаторов.

По шкале стандартных мощностей выбираем номинальную мощность трансформатора ГПП равную 25000 кВА. Проверяем для выбранной мощности трансформатора ГПП коэффициенты загрузки:

-        коэффициент загрузки номинальный

 

коэффициент загрузки в аварийном режиме

 

В таблице 8 представлены паспортные данные выбранного трансформатора ГПП.

Таблица 8 - Выбор трансформаторов ГПП

Тип	Количество, шт	Sн, МВА	Uннн, кВ	Потери, кВт		Uкз, %	Ток ХХ, %
					ХХ	КЗ
ТД-25000/110	2	25	115	6,3	31,5	121	10,5	0,75

ТД - трансформатор масляный, двухобмоточный, охлаждение с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха.

электроприемник замыкание осветительный подстанция

Рисунок 2 - Структурная схема электроснабжения

7.      Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания (КЗ) необходим для выбора аппаратуры и проверки элементов электроустановок (шин, изоляторов, кабелей и т. д.) на электродинамическую и термическую устойчивость, а также уставок срабатывания защит и проверки их на чувствительность срабатывания. Расчетным видом КЗ для выбора или проверки параметров электрооборудования обычно считают трехфазное КЗ.

В зависимости от назначения расчета токов КЗ выбирают расчетную схему сети, определяют вид КЗ, местоположение точек КЗ на схеме и сопротивления элементов схемы замещения.

При определении токов КЗ используют, как правило, один из двух методов:

·        метод именованных единиц - в этом случае параметры схемы выражают в именованных единицах (омах, амперах, вольтах и т. д.);

·        метод относительных единиц - в этом случае параметры схемы выражают в долях или процентах от величины, принятой в качестве основной (базисной).

В данной курсовой работе будем использовать метод именованных единиц, т.к. его применяют при расчетах токов КЗ сравнительно простых электрических схем с небольшим числом ступеней трансформации. При этом необходимо привести все электрические величины к напряжению ступени, на которой имеет место КЗ.

Составим схему замещения для расчета токов короткого замыкания.

Рисунок 3 - Схема замещения энергосистемы до точки короткого замыкания

Сопротивлением воздушной ЛЭП от энергосистемы до ГПП завода, а также сопротивлениями кабельных линий от ГПП до цеховых ТП можно пренебречь в виду их малости по сравнению с сопротивлением системы.

Расчет токов короткого замыкания в точках под номерами К3 - К8, т.е. за цеховыми трансформаторами, проводится для проверки защитной аппаратуры, установленной на отходящих линиях от ГПП. В этом расчете точки короткого замыкания выбраны таким образом, чтобы определить параметры для проверки защитных аппаратов для выбранных трансформаторов (причем с принятыми допущениями очевидно, что для однотипных трансформаторов одинаковой мощности токи короткого замыкания одинаковы).

Расчет токов короткого замыкания для точки К1

Принимаем:

-       Базисное напряжение U_б=115 кВ;

-       Мощность системы по заданию 600 МВА;

-       Реактивное сопротивление системы на стороне 110 кВ, отнесенное к мощности системы, Х_С* = 0,8.

Реактивное сопротивление системы на стороне 110 кВ:

 

Значение тока трехфазного короткого замыкания в точке К1:

 

Значение ударного тока трехфазного короткого замыкания в точке К1:

 

где К_у - ударный коэффициент, для выводов генератора энергосистемы примем К_у = 2.

Расчет токов короткого замыкания для точки К2

Принимаем:

-       Базисное напряжение U_б = 6,3 кВ;

-       Базисная мощность S_б = 25000 МВА.

Реактивное сопротивление системы:

 

Реактивное сопротивление трансформатора ГПП:

 

Значение тока короткого замыкания в точке К2:

 

Значение ударного тока короткого замыкания в точке К2:

 

где К_у = 1,5 для выводов низкого напряжения трансформатора ГПП с номинальной мощностью 25 МВА.

Расчет токов короткого замыкания для точки К3

Принимаем:

-       Базисное напряжение U_Б = 0,4 кВ;

-       Базисная мощность Sб = 25000 МВА.

Реактивное сопротивление системы:

 

Реактивное сопротивление трансформатора ГПП:

 

Реактивное сопротивление трансформатора ТП-1:

 

Значение тока короткого замыкания в точке К3:

 

Значение ударного тока короткого замыкания в точке К3:

 

где К_у = 1,4 для выводов низкого напряжения трансформатора ТП-1 с номинальной мощностью 100 кВА.

Для точек К4-К8 расчет аналогичный, результаты расчета токов короткого замыкания представлены в таблице 9.

Точка К8 находится за трансформатором 6/3 кВ.

Таблица 9 - Расчет токов короткого замыкания

Точка КЗ	Хс, Ом	Х т ГПП, Ом	Хт, Ом	Iкз(3), кА	Iуз(3), кА
К1	17,63	-	-	3,76	10,63
К2	0,001	0,17	-	21,27	45,12
К3	0,00001	0,00029	0,0018	109,97	186,62
К4			0,018	12,61	21,4
К5			0,011	20,43	34,6
К6			0,0045	48,1	81,6
К7			0,0018	109,97	186,62
К8			0,018	12,61	21,4
К9 (6 кВ)	0,001	0,17	-	21,27	45,12
К10 (6 кв)	0,001	0,17	-	21,27	45,12

 

.        Выбор коммутационной аппаратуры

Произведем выбор защитных аппаратов (ЗА), установленных на низкой стороне трансформаторов ГПП и, соответственно, на высокой стороне цеховых трансформаторов (номинальное напряжение 6 кВ).

Работа электрических коммутационных аппаратов без повреждений может быть обеспечена только при правильном выборе их по условиям работы в длительном режиме при максимальной нагрузке и в режиме короткого замыкания в сети. Электрические аппараты выбирают по каталогам, исходя из условий нормального режима. Затем выбранные аппараты следует проверить по режиму максимальных токов КЗ для точек, где предполагается установка коммутационного аппарата.

В качестве защитных коммутационных аппаратов используем высоковольтные выключатели, устанавливаемые с разъединителями с двух сторон.

Высоковольтный выключатель - защитно-коммутационный аппарат <#"657272.files/image051.gif"> 

По справочнику подбираем тип выключателя и разъединителя, используя условия, представленные в таблице 10.

Для трансформаторов ГПП выбираем по справочнику, кроме того, трансформаторы тока.

Кроме того, необходимо выбрать секционный выключатель и разъединители для коммутаций на шинах 6 кВ. Так как эти аппарат включаются в работу на нагрузку, равную полной нагрузке завода, то их можно принять такими же как и для ГПП.

Таблица 10 - Условия выбора коммутационных аппаратов

Расчетные данные	Каталожные данные	Условие выбора
Uн.у , кВ	Uн.за. , кВ	Uн.у ≤ Uн.за.
Iн.у , А	Iн.за. , кВ	Iн.у ≤ Iн.за.
I(3)кз , кА	Iном.откл. , кА	Iном.откл. ≥ I(3)кз
iуд , кА	iск , кА	iуд ≤ iск

Результаты расчета сведены в таблицах 11 - 13.

Таблица 11 - Выбор выключателей и разъединителей и трансформаторов тока трансформаторов ГПП

Тип аппарата	Каталожные данные		Расчетные данные		Условие выбора
ВМПЭ-11-1250-31,5Т3	Uн.за. , кВ	11	Uн.у , кВ Iн.у , А I(3)кз , кА iуд , кА	6 1154,7 21,27 45,12	Uн.у ≤ Uн.за. Iн.у ≤ Iн.за. Iном.откл. ≥ I(3)кз iуд ≤ iск
	Iн.за. , кВ	1250
	Iном.откл. , кА	31,5
	iск , кА	80
РВР-10/2000 У3	Uн.за. , кВ	10
	Iн.за. , кВ	2000
	Iном.откл. , кА	-
	iск , кА	85
ТЛ - 10 - 1	Uн.за. , кВ	10
	Iн.за. , кВ	1500
	Iном.откл. , кА	-
	iск , кА	128

ВМПЭ - выключатель маломасляный, подвесное исполнение полюсов, электромагнитный привод.

РВР - разъединитель внутренней установки рубящего типа.

ТЛ - трансформатор тока опорные-проходные, предназначенный для передачи сигнала к электрическим измерительным приборам и/или устройствам защиты и управления, а также для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения в электрических установках переменного тока частоты 50 на класс напряжения до 10 кВ.

Таблица 12 - Выбор выключателей и разъединителей цеховых трансформаторов

Номер ТП	Тип аппарата	Каталожные данные		Расчетные данные		Условие выбора
1, 5	МГГ-10-3150-45	Uн.за. , кВ	10	Uн.у , кВ Iн.у , А I(3)кз , кА iуд , кА	6 414,2 109,97 186,62	Uн.у ≤ Uн.за. Iн.у ≤ Iн.за. Iном.откл. ≥ I(3)кз iуд ≤ iск
		Iн.за. , кВ	3150
		Iном.откл. , кА	45
		iск , кА	120
	РВФ - 10/1000	Uн.за. , кВ	10
		Iн.за. , кВ	1000
		Iном.откл. , кА	-
		iск , кА	100
4	ВК-630-31,5	Uн.за. , кВ	10	Uн.у , кВ Iн.у , А I(3)кз , кА iуд , кА	6 217,6 48,1 81,6	Uн.у ≤ Uн.за. Iн.у ≤ Iн.за. Iном.откл. ≥ I(3)кз iуд ≤ iск
		Iн.за. , кВ	630
		Iном.откл. , кА	31,5
		iск , кА	80
	РВЗ - 10/1000	Uн.за. , кВ	10
		Iн.за. , кВ	1000
		Iном.откл. , кА	-
		iск , кА	81
2,6	ВПМ-10-20/630	Uн.за. , кВ	10	Uн.у , кВ Iн.у , А I(3)кз , кА iуд , кА	6 51,4 12,61 21,4	Uн.у ≤ Uн.за. Iн.у ≤ Iн.за. Iном.откл. ≥ I(3)кз iуд ≤ iск
		Iн.за. , кВ	630
		Iном.откл. , кА	20
		iск , кА	52
	РВ - 6/400	Uн.за. , кВ	10
		Iн.за. , кВ	400
		Iном.откл. , кА	-
		iск , кА	41
13*,19*	МГГ-10-3150-45	Uн.за. , кВ	10	Uн.у , кВ Iн.у , А I(3)кз , кА iуд , кА	6 627,2 21,27 45,12	Uн.у ≤ Uн.за. Iн.у ≤ Iн.за. Iном.откл. ≥ I(3)кз iуд ≤ iск
		Iн.за. , кВ	3150
		Iном.откл. , кА	45
		iск , кА	120
	РВФ - 10/1000	Uн.за. , кВ	10
		Iн.за. , кВ	1000
		Iном.откл. , кА	-
		iск , кА	100
3	ВПМ-10-20/630	Uн.за. , кВ	10	Uн.у , кВ Iн.у , А I(3)кз , кА iуд , кА	6 87,2 20,43 34,6	Uн.у ≤ Uн.за. Iн.у ≤ Iн.за. Iном.откл. ≥ I(3)кз iуд ≤ iск
		Iн.за. , кВ	630
		Iном.откл. , кА	20
		iск , кА	52
	РВ - 6/400	Uн.за. , кВ	10
		Iн.за. , кВ	400
		Iном.откл. , кА	-
		iск , кА	41

ВММ - выключатель маломасляный со встроенным пружинным приводом и блоком релейной защиты.

МГГ - выключатель масляный, горшковый (малообъёмный), генераторный.

ВК - выключатель маломасляный концевой.

РВ - разъединитель внутренней установки, без заземляющих ножей.

РВЗ - Разъединитель внутренней установки с заземляющими ножами.

РВФ - разъединитель внутренней установки, фигурный (проходные изоляторы).

Список использованной литературы

1.      Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения / А.В. Кабышев, С.Г. Обухов. - Томск, 2005. - 168 с.

.        Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Учеб. Пособие для электроэнергетических специальностей вузов / Крючков И.П., Кувшинский Н.Н, Неклепаев Б.Н.; Под ред. Неклепаева - 3-е издание., перераб. и доп. - М.: энергия, 1978. - 456 с., ил.

.        Правила устройства электроустановок. - 7-е изд. М.: Энергоатомиздат, 2002.

.        Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети./ Под общ. ред. А. А. Федорова и Г. В. Сербиновского. - М.: Энергия, 1980. - 576 с.

.        Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. - М.: ФОРУМ: ИНФРА - М, 2005. - 214 с. ил. - (Профессиональное образование).

.        Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

 

Приложение 1 - Картограмма электрических нагрузок

 

Приложение 2 - Картограмма осветительной нагрузки

 

Приложение 3 - Местоположение ГПП и ТП

Приложение 4 - Принципиальная электрическая схема