Чернігівськийдержавний технологічний університет
Факультетелектронних та інформаційних технологій
Кафедраелектричних систем і мереж
ЗАТВЕРДЖУЮ
Зав. кафедри ЕСіМ
_________________ Скоробогатова В.І.
д.т.н. професор
"____" _______________ 2008р.
ПОЯСНЮВАЛЬНАЗАПИСКА
докваліфікаційної роботи на ступень бакалавра
занапрямом підготовки 0906 – “Електротехніка”
заспеціальністю «Електричні системи і мережі»
натему: Електропостачання сушильно-пічного відділення цеху вогнеупорів
ЧДТУ.565722. 005ПЗ
Виконав
студ. гр. ЕМ-041 Коломієць С.А.
Науковий керівник
д.т.н. професор Скоробогатова В.І.
2008
Чернігівськийдержавний технологічний університет
Факультетелектронних та інформаційних технологій
Кафедраелектричних систем і мереж
Затверджую
Зав. кафедри ЕСіМ
__________д.т.н.,проф. Скоробогатова В.І.
“___”_____________2008р.
ЗАВДАННЯ
накваліфікаційну роботу бакалаврів
занапрямом 0906 “Електротехніка”
студентугрупи ЕМ-041 Коломійцю Сергію Анатолійовичу
1 Тема роботи:Електропостачання сушильно-пічного відділення цеху вогнеупорів.
2 Затвердженорозпорядженням по факультету ФЕІТ: № 5 від 12 квітня 2008 р.
3 Вихідні дані дороботи: план приміщень цеху, технічні умови на приєднання до системиелектропостачання заводу, характеристика середовища в цеху, загальнахарактеристика електричного завантаження технологічних змін цеху, встановленаелектрична потужність технологічного обладнання цеху.
4 Змістрозрахунково-пояснювальної записки (орієнтовний):
– загальнахарактеристика об’єкту проектування;
– світлотехнічнийрозрахунок освітлювальних мереж цеху;
– розрахунокелектричних навантажень за тривалим нагрівом електричних мереж цеху;
– розрахунок івибір параметрів зовнішньої електричної мережі живлення цеху.
5 Перелікграфічного матеріалу (орієнтовний):
– планрозташування технологічного та електричного обладнання цеху;
– схема з’єднанняживильної мережі цеху.
6 Дата видачізавдання: 20 лютого 2008 р.
7 Термін здачістудентом закінченої роботи: 20 червня 2008 р.
Керівник роботи ______________В.І. Скоробогатова
Завдання прийнявдо виконання ______________ С.А. Коломієць
РЕФЕРАТ
Квалификационнаяработа бакалавров выполнена в объеме объяснительной записки и графическойчасти. Пояснительная записка: 42 страниц, 9 таблиц, 1 приложение, добавление16ссылок на литературу. Графическая часть: 2 чертежа черчение формата А4 в цифровом виде.
Объектпроектирования – система электроснабжения сушильно-печного отделения цехаогнеупоров.
Цель работы –формирование системы электроснабжения на уровне внешнего распределительногопункта сушильно-печного отделения цеха огнеупоров.
Методисследования – расчет нагрузки по допустимому нагреву методом упорядоченныхдиаграмм.
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕОТДЕЛЕНИЯ ЦЕХА, РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ, НАГРУЗКА ПОДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ, БАТАРЕЯ СТАТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ, ТРАНСФОРМАТОРНАЯПОДСТАНЦИЯ.
РЕФЕРАТ
Кваліфікаційнаробота бакалаврів виконана у об’ємі пояснювальної записки та графічної частини.Пояснювальна записка: 42 сторінок, 9 таблиць, 1 додаток, 16 посилань налітературу. Графічна частина: 2 креслення формату А4 в цифровому вигляді.
Об'єктпроектування – система електропостачання сушильно-пічного відділення цехувогнеупорів.
Мета роботи –формування системи електропостачання на рівні зовнішнього розподільчого пунктусушильно-пічного відділення цеху вогнеупорів.
Метод дослідження– розрахунок навантаження по допустимому нагріву методом упорядкованих діаграм.
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯВІДДІЛЕННЯ ЦЕХУ, РЕЖИМ РОБОТИ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ|сіть|, НАВАНТАЖЕННЯПО ДОПУСТИМОМУ НАГРІВУ, БАТАРЕЯ СТАТИЧНИХ КОНДЕНСАТОРІВ, ТРАНСФОРМАТОРНАПІДСТАНЦІЯ.
СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА
2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОКСУШИЛЬНО-ПЕЧНОГО УЧАСТКА ЦЕХА ПРОИЗВОДСТВА ОГНЕУПОРОВ
2.1 Расчет электрических нагрузоксиловой сети
2.2 Расчет электрических нагрузокосветительной сети
2.2.1 Светотехническая задача
2.2.2 Электрическая нагрузкаосвещения
2.3 Расчет совокупной электрическойнагрузки силового оборудования и осветительной сети
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ СЕТИ ПИТАНИЯОБЪЕКТА
3.1 Выбор количества силовыхтрансформаторов
3.2 Расчет нагрузок по допустимомунагреву по трансформаторам
3.3 Расчет мощности силовых трансформаторов понижающейподстанции с учетом компенсации реактивной мощности
3.4 Выбор выключателей на РП 10 кВ
3.5 Выбор питающего кабеля 10 кВ
ВЫВОДЫ
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ДР – длительныйрежим;
КР –кратковременный режим;
ПЭ – приемникэлектроэнергии;
НУР – нормальныйустановившийся режим;
ПКР – повторнократковременный режим;
ПУР –послеаварийный установившийся режим;
РП –распределительный пункт;
ТР – трансформатор.
ВВЕДЕНИЕ
Широкое внедрениемеханизации и автоматизации производственных процессов — одна из основповышения производительности труда. Автоматизация производственных процессовнаходит вес большее применение на предприятиях, объектах жилищно-общественногостроительства. Повсеместное ее использование позволит сократить расходыэлектроэнергии, а также повысить качество и объемы выпускаемой продукции. Втакой ситуации возникает вопрос качественного электроснабжения объектов.
Расчетэлектрических нагрузок — наиболее ответственный расчет, выполняемый припроектировании системы электроснабжения каждого предприятия любой отраслинародного хозяйства. Результаты расчета и технического решения, припроектировании системы электроснабжения, в значительной степени определяютразмеры капитальных вложений в энергетическое строительство и эксплуатацию объектаэлектроснабжения.
По этому, вданной бакалаврской работе решены одни из основных задач, которые приходитьсярешать при формировании систем электроснабжения, такие как: расчет нагрузок подопустимому нагреву, выбор трансформаторов на питающей подстанции, выбор маркипитающих кабелей и их параметров.
1 ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА
Объектомпроектирования является сушильно-печной участок цеха огнеупоров, план которогос размерами и расположением оборудования показан на рисунке А1. Высота цеха 8,5 м, материал колонн, ферм – железобетон, подкрановых балок – металл. В цехе есть служебно-бытовыепомещения в два этажа.
Источник питанияцеха – РП завода напряжением 10 кВ, расположенный в 130 м от цеха. Характеристика помещения цеха – пыльная среда. Загрузка смен – 1:0,8:0,8.
В сушильно-печномучастке цеха осуществляется сушка и отжиг огнеупоров. Перечень оборудованияприведен в таблице 1.1. Как видно на плане, в цехе размещена туннельнаясушилка, и туннельная печь. Так как характеристика помещения цеха – пыльнаясреда в нем установлены мощные вентиляторы №18 (на плане и в спискеелектроприемников). Изделия сначала попадают в сушилку, и после прохожденияпроцесса сушки попадают в печь и движется в ней с помощью толкателя тросового №9. Загрузка и выгрузка тележек с изделиями происходит с интервалом временипримерно в 1 час, что дает информацию о режиме работы некоторыхэлектроприемников. Процесс сушки осуществляется дымовыми газами от печи, тоесть если не работает печь, то сушка не может осуществляться. Дымовые газыотбираются из печи, очищаются, смешиваются с воздухом и подаются в сушилку спомощью вентилятора подачи воздуха в сушильную камеру №20 и с помощьювентилятора отбора воздуха из сушильной камеры №6 остывшая и набравшая влагусмесь воздуха и дымовых газов отбирается из сушилки. В цехе предусмотрентехнологический резерв оборудования. Так как цех работает в три смены изагрузка смен – 1:0,8:0,8 то ущерб от недоотпуска электроэнергии не может бытьвосполнен. Перерыв в электроснабжении электроприемников №6 ,№8, №11, №13, №14,№18, №20 (таблица 1.1) может привести к браку партии изделий. А выпускаемая продукцияпользуется широким спросом, как на отечественном ринке, так и на зарубежном.Исходя из этого электроприемникам, №6, №8, № 9, №11, №13, №14, №18, №20присвоим первую категорию по бесперебойности электроснабжения.
Таблица 1.1 –Перечень оборудования цеха и его категорийностьНомер электроприемника Наименование оборудования Количество, шт. Категория ПЭ по безперебойности электроснабжения 1 Толкатель цепной 1 III 2 Передняя дверь сушильной камеры 1 III 3.1, 3.2, 3.3 Подаватель механический 3 III 4 Лебедка 1 III 5 Растворомешалка 1 III 6 Вентилятор отбора воздуха из сушильной камеры 1 I 7.1, 7.2 Фрамуга 2 III 8 Вентилятор отбора воздуха из контр. коридора 1 I 9 Толкатель тросовый 1 I 10 Шиберный затвор 3 III 11.1, 11.2 Дымосос 2 I 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 Фрамуга 6 III 13.1, 13.2 Воздуходувка 2 I 14.1, 14.2 Насосы 2 I 15 Вентилятор охлаждения изделий 1 III 16 Вентилятор охлаждения изделий 1 III 17 Подаватель механический 1 III 18.1, 18.2 Вентиляторы цеха 2 I 19 Кран мостовой 1 III 20 Вентилятор подачи воздуха в сушильную камеру 1 I Номер электроприемника Наименование оборудования Количество, шт. Категория ПЭ по безперебойности электроснабжения 21.1, 21.2 Дверь задней камеры печи 2 III 22 Задняя дверь сушильной камеры 1 III 23.1, 23.2 Дверь передней камеры печи 2 III /> /> /> /> />
2 РАСЧЕТЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК СУШИЛЬНО-ПЕЧНОГО УЧАСТКА ЦЕХА ПРОИЗВОДСТВА ОГНЕУПОРОВ
2.1 Расчетэлектрических нагрузок силовой сети
Припроектировании систем электроснабжения применяют различные методы определенияэлектрических нагрузок, которые подразделяют на основные и вспомогательные. Впервую группу входят методы расчета по:
– установленноймощности и коэффициенту спроса;
– статистическийметод;
– среднеймощности и коэффициенту формы графика нагрузок;
– среднеймощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм).
Вторая группавключает в себя методы расчета по:
– удельномурасходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпускапродукции за определенный период времени;
– удельнойнагрузке на единицу производственной площади.
Применение тогоили иного метода определяется допустимой погрешностью расчетов. При проведенииукрупненных расчетов (в частности, на стадии проектного задания) пользуютсяметодами, базирующимися на данных о суммарной установленной мощности отдельныхгрупп приемников – отделения, цеха, корпуса. Методы, основанные наиспользовании данных о единичных приемниках, относят к наиболее точным [4].
Для расчетаэлектрических нагрузок от силового электрооборудования воспользуемся методомупорядоченных диаграмм. Указаний по расчету электрических нагрузок в сетяхпотребителей за 1993 г. Идея этого метода состоит в следующем: Расчет нагрузкиосуществляется для каждого узла сети расчет идет снизу вверх, от приемников спренебрежением потерь. При расчете каждого узла все приемники электроэнергииузла разделяются на две группы:
группу приемниковэлектроэнергии с постоянным или условно постоянным графиком нагрузки;
группу приемниковэлектроэнергии с переменным графиком нагрузки.
Назовем первуюгруппу – А, а вторую группу – Б. Рассчитывается нагрузка отдельно для группы Аи для группы Б. Причем расчет проводится по каждой составляющей мощности (/>, />, />, />).
Расчетнаянагрузка по полной или кажущейся мощности узла вычисляется по правилугеометрического суммирования результирующих составляющих мощностей каждойгруппы:
/>; (2.1)
где />– расчетнаянагрузка по допустимому нагреву по активной мощности ПЭ группы А;
/>– расчетная нагрузка подопустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы А;
/>– расчетная нагрузка подопустимому нагреву по активной мощности ПЭ группы Б;
/>– расчетная нагрузка подопустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы Б;
Для ПЭ группы Арасчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности рассчитываетсяпо формуле:
/>, (2.2)
где nA –количество ПЭ в группе А;
/> – индивидуальныйкоэффициент использования i-го электроприемника в группе А;
/>– продолжительностьвключения i-го электроприемника группы А (/>=100%);
/>– номинальная(установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника в группе А, взятая изспецификации на оборудование.
Среди приемниковэлектроэнергии в группе А есть приемники электроэнергии только длительногорежима (/>=100%).
Расчетнаянагрузка по допустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы А может бытьрассчитана по формуле:
/>, (2.3)
где /> – тангенс углаφ i-го электроприемника.
/> – индивидуальныйкоэффициент использования i-го электроприемника группы А;
/>– продолжительностьвключения i-го электроприемника группы А (/>=100%);
/>– номинальная(установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника в группе А.
/> – средняя нагрузка пореактивной мощности ПЭ группы А;
/> вычисляется потригонометрической функции:
/>, (2.4)
где /> –средневзвешенный коэффициент мощности (не равен номинальному).
Для ПЭ группы Брасчетную нагрузку по допустимому нагреву по активной мощности можно вычислитьпо формуле:
/>, (2.5)
где />– групповойкоэффициент максимума по активной мощности электроприемников группы Б;
/> – количество ПЭ в группеБ;
/> – средняя нагрузка поактивной мощности ПЭ группы Б;
/> – индивидуальныйкоэффициент использования i-го электроприемника группы Б;
/>– номинальная(установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника группы Б;
/>– продолжительностьвключения i-го электроприемника группы Б.
Групповойкоэффициент максимума по активной мощности ПЭ группы Б имеет следующуюзависимость:
/>, (2.6)
где />– групповойкоэффициент использования;
/>– эффективное количествоэлектроприемников группы Б.
Зависимость 2.6представлена в [3] в виде графика. Эффективное количество ПЭ может битьрассчитано по различным формулам, но наиболее точные результаты дает формула[6]:
/>, (2.7)
/>, (2.8)
где /> –индивидуальный коэффициент использования i-го электроприемника группы Б;
/>– номинальная(установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника группы Б.
Вычисленные /> и /> неокругляются.
Расчетнаянагрузка по допустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы Б выбираетсяисходя из условий:
При /> /> ;
При /> />.
В таблице 2.1приведены исходные данные для расчета, коэффициенты использования исредневзвешенные коэффициенты мощности взяты из [3].
Таблица 2.1–Исходные данные для расчета электрических нагрузок по допустимому нагревуНомер ПЭ на плане
Количе-
ство, шт.
Установ. мощность
(эл.оборудования),
кВт ПВ, %
Коэффициент мощности
(cos φ)
/> Режим работы ПЭ
График нагрузки
ПЭ 1 1 3,5 100 0,45 0,15 КР – 2 1 4,5 – 0,45 0,15 КР – 3.1, 3.2, 3.3 3 1,7 100 0,45 0,15 КР – 4 1 4,2 25 0,45 0,15 ПКР Б 5 1 1,7 – 0,8 0,5 ПКР – 6 1 55 100 0,8 0,65 Дл А 7.1, 7.2 2 1,6 – 0,7 0,1 КР – 8 1 40 100 0,8 0,65 Дл А 9 1 22 – 0,45 0,15 КР – 10 3 1 – 0,7 0,1 КР – 11.1, 11.2 2 55 100 0,8 0,65 Дл А 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6 6 2,8 – 0,7 0,1 КР – 13.1, 13.2 2 40 100 0,8 0,65 Дл А 14.1, 14.2 2 2,8 100 0,8 0,65 Дл А 15 1 20 100 0,8 0,65 Дл А 16 1 28 100 0,8 0,65 Дл А 17 1 2,8 – 0,7 0,15 КР Б 18.1, 18.2 2 14 100 0,8 0,65 Дл А 19 1 20,7 25 0,45 0,65 ПКР Б 20 1 40 100 0,8 0,65 Дл А 21.1, 21.2 2 4,5 – 0,7 0,1 КР – 22 1 4,5 – 0,7 0,1 КР – 23.1, 23.2 2 4,5 – 0,7 0,1 КР – /> /> /> /> /> /> /> /> />
Результатырасчетов занесем в таблицу 2.2. Загрузка смен в задании дана 1:0,8:0,8 такаязагрузка осуществляется не отключением каких-либо электрорпиемников, аизменением их коэффициента использования, поэтому расчет электрических нагрузокпо допустимому нагреву будем проводить для первой смены.
Расчет находитсяв приложении А.
Значениякоэффициентов мощности в таблице 2.1 выбраны из [6], где они заданныдиапазонами. В данном расчете они использованы своими максимумами, а значенияиндивидуальных коэффициентов использования по активной мощности минимумами. Этобыло сделано во избежание завышения величины расчетной нагрузки.
Таблица 2.2 – Значениерасчетных нагрузок по допустимому нагреву Условие расчета нагрузок по допустимому нагреву Нагрузка по допустимому нагреву P, кВт Q, кВАр S, кВА I, А ПЭ Первой категории 231,27 173,452 289,087 439,087 ПЭ Третьей категории 37,255 27,925 46,535 70,703 ПЭ Без разделения на категории 268,495 201,377 355,622 509,925
2.2 Расчетэлектрических нагрузок осветительной сети
2.2.1Светотехническая задача
Обоснуемкатегорию зрительных работ в цехе и служебно-бытовом помещении, пользуясь [1].Так как наименьший размер объекта различения в цехе более 5мм, а характеристиказрительных робот – общее наблюдение за ходом производственного процесса припостоянном пребывании людей, то принимаем разряд зрительных работ VIII а.Исходя из условий, что в служебно-бытовом помещении выполняются зрительныеработы малой точности, наименьший размер объекта различения находится в пределахот 1 до 5 мм, контраст объекта различения с фоном средний, фон светлый, чтосоответствует разряду зрительных работ V г. Примем, что в цехе и вслужебно-бытовом помещении будет система общего освещения. Пользуясь [1] длясоответствующих разрядов зрительных работ выбранных ранее находим нормативнуюосвещённость:
В цехе (разрядзрительных работ VIII а) /> лк.
Вслужебно-бытовом помещении (разряд зрительных работ V г) /> лк.
Для освещенияцеха применим ртутные лампы высокого давления ДРЛ со светильниками УПД, а дляосвещения служебно-бытового помещения применим люминесцентные лампы типа ЛБ сосветильниками ОДОР.
2.2.2Электрическая нагрузка освещения
Освещаться будетпомещение цеха высотой h = 8,5 м, длинной а = 240 м, шириной b = 21 м, площадью />/>, служебно-бытовое помещениевысотой h = 4 м в два этажа, длинной а = 21 м, шириной b = 6 м и площадью />/>.
Для выбранныхтипов ламп и светильников пользуясь литературой [2] определим удельную мощностьсветильников общего равномерного освещения:
– для светильниковУПД в цехе при освещенности 100 лк ω = 5,8 Вт//>приведем удельную мощность кнормативной освещенности в цехе />лк, исходя из того, что приувеличении освещенности, которую необходимо обеспечить, удельная мощностьсветильников линейно возрастает
ω = />Вт//>
– длясветильников ОДОР с люминесцентными лампами ЛБ при освещенности 100 лк ω =7,6 Вт//>
Зная площадьпомещения и удельную мощность светильников, которые его освещают, найдемнагрузку по активной мощности от осветительной сети цеха:
/> (2.9)
где /> – площадьосвещаемого помещения;
/> – удельная активнаямощность светильников.
/> Вт.
Нагрузка пореактивной мощности вычислена соответственно формуле:
/>, (2.10)
У люминесцентныхламп и ртутных ламп />(что соответствует />)[9].
/>/>.
Нагрузку отосветительной сети служебно-бытового помещения находим аналогично и умножаем надва, так как служебно-бытовое помещение в два этажа:
/>/>
/>/>.
Общую нагрузку отосветительной сети найдём как алгебраическую сумму соответствующих нагрузок отосветительной сети цеха и служебно-бытового помещения:
/>/>;
/>/>.
2.3 Расчетсовокупной электрической нагрузки силового оборудования и осветительной сети
Нагрузка подопустимому нагреву по активной и реактивной мощности цеха:
/> (2.11)
/>, (2.12)
где />, /> – нагрузка подопустимому нагреву силовой сети по активной и реактивной мощности;
/>, /> – нагрузка подопустимому нагреву осветительной сети по активной и реактивной мощности.
Нагрузка подопустимому нагреву по полной мощности цеха:
/> (2.12)
Рассчитаемнагрузку:
/> кВт;
/> кВАр;
/> кВА.
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ СЕТИ ПИТАНИЯОБЪЕКТА
3.1 Выборколичества силовых трансформаторов
Правильный,технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторовдля главных понизительных и цеховых подстанций промышленных предприятий имеетсущественное значение для рационального построения схемы электроснабжения этихпредприятий [7].
Большое количествоприемников электроэнергии сушильно-печного участка это приемники первойкатегории по бесперебойности электроснабжения. Загрузка смен такова, что нетвозможности восстановить ущерб от недоотпуска электроэнергии (1:0,8:0,8), путемдополнительной работы во вторую и третью смены. Возможности осуществлениярезервного питания от соседней трансформаторной подстанции нет.
Исходя изперечисленных выше начальных условий, выберем количество силовыхтрансформаторов на подстанции равное двум.
3.2 Расчет нагрузок по допустимомунагреву по трансформаторам
Распределимнагрузку по трансформаторам в НУР-е, стараясь добиться распределения по 50% натрансформатор:
Таблица 3.1 –Электроприемники, подключенные ктрансформатору № 1Номер ПЭ на плане Наименование технических групп оборудования 4 Лебедка 13 Воздуходувка 14,14.1 Насосы 15 Вентилятор охлаждения изделий 16 Вентилятор охлаждения изделий 17 Подаватель механический Номер ПЭ на плане Наименование оборудования 18.1,18.2 Вентиляторы цеха 19 Кран мостовой 20 Вентилятор подачи воздуха в сушильную камеру 21.1, 21.2 Дверь задней камеры печи 22 Задняя дверь сушильной камеры 23.1, 23.1 Дверь передней камеры печи Осветительная сеть 50%
Таблица 3.2 –Электроприемники подключенные к трансформатору №2Номер ПЭ на плане Наименование оборудования 1 Толкатель цепной 2 Передняя дверь сушильной камеры 3.1, 3.2, 3.3 Подаватель механический 5 Растворомешалка 6 Вентилятор отбора воздуха из сушильной камеры 7.1, 7.2 Фрамуга 8 Вентилятор отбора воздуха из контр. коридора 9 Толкатель тросовый 10.1, 10.2, 10.3 Шиберный затвор 11.1, 11.2 Дымосос 12.1, 12.2,12.3, 12.4, 12.5, 12.6 Фрамуга Осветительная сеть 50%
Расчет нагрузокпо допустимому нагреву на каждый из трансформаторов смотри в приложении А.
Таблица 3.3 – Результатырасчета нагрузок по допустимому нагреву по трансформаторам в НУР-еУзлы нагрузки P, кВт Q, кВАр S, кВА I, А На трансформатор№ 1 146,812 118,113 188,426 286,284 На трансформатор№ 2 144,817 116,611 185,93 282,492
В ПУР-е когдавыходит из строя трансформатор 2 на трансформатор 1 подключены приемники первойкатегории и освещение.
Таблица 3.4 –Электроприемники подключенные к трансформатору 1 в ПУР-еНомер ПЭ на плане Наименование оборудования 6 Вентилятор отбора воздуха из сушильной камеры 8 Вентилятор отбора воздуха из контр. коридора 9 Толкатель тросовый 11.1, 11.2 Дымосос 13 Воздуходувка 14.1 Насос 18.1, 8.2 Вентиляторы цеха 20 Вентилятор подачи воздуха в сушильную камеру Щиток рабочего освещения
В ПУР-е когдавыходит из строя трансформатор 1 на трансформатор 2 подключены приемники первойкатегории и освещение, то есть в ПУР-е когда выходит из строя трансформатор 1 ив ПУР-е когда выходит из строя трансформатор 2 нагрузки одинаковые.
Таблица 3.5 – Результатырасчета нагрузок по допустимому нагреву в ПУР-е
Нагрузка от
электроприемников Нагрузка по допустимому нагреву P, кВт Q, кВАр S, кВА I, А ПУР 254,404 206,799 327,853 498,121
3.3 Расчетмощности силових трансформаторов понижающей подстанции с учетом компенсацииреактивной мощности
Выбор мощноститрансформаторов производится на основании расчетной нагрузки в нормальномрежиме работы с учетом режима энергоснабжающей организации по реактивноймощности. В послеаварнйном режиме (при отключении одного трансформатора) для надежногоэлектроснабжения потребителей предусматривается их питание от оставшегося вработе трансформатора. При этом часть неответственных потребителей с цельюснижения загрузки трансформатора может быть отключена [4].
Так как всушильно-печном участке пыльная среда и высокая температура трансформаторырасположим с наружи.
Учитывая, чтореактивную мощность через трансформатор мы можем не пропускать, аскомпенсировать ее на низшей стороне, пользуясь значениями таблиц 3.3 и 3.5 можноопределить коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном установившемсярежиме:
/>, (3.1)
где />– коэффициентперегрузки, зависящий от системы охлаждения трансформатора (для масляных/>);
/> – расчетная загрузка подопустимому нагреву в ПУР-е по активной мощности;
/> – расчетная загрузка подопустимому нагреву в НУР-е по активной мощности;
Таким образомкоэффициент загрузки трансформатора №1 в нормальном установившемся режиме будетравен:
/>
Аналогичнокоэффициент загрузки трансформатора №2 в НУР-е :
/>
Расчетнаянеобходимая мощность трансформатора №1:
/> (3.2)
где />– коэффициентзагрузки трансформатора в НУР-е;
/> – расчетная загрузка подопустимому нагреву в НУР-е по активной мощности.
/> кВА;
расчетнаянеобходимая мощность трансформатора №2:
/> кВА;
Проведемкорректировку по температуре окружающего воздуха. Минимальная стандартнаяноминальная мощность трансформатора с учетом наружной его установки, длятрансформатора 1:
/> кВА; (3.3)
где /> –среднегодовая температура.
/>– необходимая мощностьтрансформатора.
/>
длятрансформатора 2 аналогично />. />
Из стандартногоряда трансформаторов выбираем трансформаторы марки ТМ-250/10. Параметрытрансформатора возьмем из [5].
Таблица 3.6 – Параметрытрансформатора ТМ-250/10
/>, кВА Напряжение, кВ
/>,
кВт
/>,
кВт
/>,%
/>, %
/>
/> 250 10 0,4 0,82 3,7 4,5 2,3
/> – значение оптимальнойреактивной мощности, передаваемой из энергосистемы в сеть предприятия в периодмаксимальных нагрузок энергосистемы для проектируемых и действующих предприятий[4].
/> (3.4)
где /> – такойтангенс угла /> который обеспечит устойчивую рабуэнергосистемы;
/> – расчетная нагрузка поактивной мощности потребителя.
Значение /> задаютсяэнергосистемой. В исходных данных этого значения нет, но обычно />.
/> кВАр
Рассчитаемпропускную способность трансформатора по реактивной мощности для трансформатора1:
/>, (3.5)
/> кВАр;
/>, (3.6)
/> кВАр.
длятрансформатора 2 по формулам 3.5 и 3.6:
/> кВАр,
/>кВАр.
Рассчитаемпропускную способность подстанции по реактивной мощности:
/>, (3.7)
/> кВАр
/>кВАр
Таблица 3.7 – Нагрузкаи пропускная способность трансформаторов по реактивной мощностиНомер Трансформатора Нагрузка по реактивной мощности в НУР-е Пропускная способность по реактивной мощности в НУР-е Нагрузка по реактивной мощности в ПУР-е Пропускная способность по реактивной мощности в ПУР-е 1 118,1 202,25 206,8 240,3 2 116,6 203,78 206,8 240,3
Как видим изтаблицы 3.6, пропускная способность подстанции и каждого трансформатора вотдельности позволяет не только обеспечить передачу реактивной мощности /> но иосуществлять компенсацию требуемой реактивной мощности по высокой стороне(пропуская ее через трансформатор) как в НУР-е так и в ПУР-е что, какпоказывает практика дешевле чем компенсация на нижней стороне при компенсацииреактивной мощности с помощью батарей статических конденсаторов, так какколичество сгенерированной ими реактивной мощности зависит не только от ихемкости, но и от квадрата напряжения, на котором происходит генерация. Поэтомуприменим в качестве компенсирующего устройства батареи косинусных конденсаторов(что позволит сгенерировать столько реактивной мощности сколько будетнеобходимо) установленных на высшей стороне.
Определимреактивную мощность которую необходимо скомпенсировать по формуле:
/> (3.8)
где /> – реактивнаямощность холостого хода трансформатора;
/>– значение оптимальнойреактивной мощности, передаваемой из энергосистемы в сеть предприятия в периодмаксимальных нагрузок энергосистемы для проектируемых и действующихпредприятий;
/>– реактивной мощностисуммарные потери реактивной мощности в трансформаторе.
Рассчитаем потериреактивной мощности холостого хода трансформатора :
/>, (3.4)
/>кВАр.
Активноесопротивление двухобмоточного трансформатора рассчитаем по формуле:
/>, (3.5)
/> Ом.
Реактивноесопротивление рассчитаем по формуле:
/>, (3.6)
/> Ом.
Рассчитаемзагрузочные потери реактивной мощности в трансформаторе:
/> (3.7)
где />, /> – активная иреактивная составные мощности, что протекают по сопротивлениям;
/>– напряжение ;
/>– реактивноесопротивление, потери в котором|каком| рассчитываем.
/> ВАр.
Рассчитаемсуммарные потери реактивной мощности по трансформаторах:
/> кВАр
Найдем значенияреактивной мощности, которые необходимо скомпенсировать с учетом того, чтокомпенсация будет осуществляться по каждому трансформатору в отдельности:
длятрансформатора 1:
/>кВАр;
длятрансформатора 2:
/>кВАр.
3.4 Выборвыключателей на РП 10 кВ
При выбореоборудования пренебрегаем сопротивлением шин 10 кВ. Выбор выключателя выполняемисходя из режима работы питающей сети, когда один с ТР и БСК находятся внеработоспособном состоянии.
По условиюзадания токи короткого замыкания на шинах РП />кА и /> кА. Выбираем вакуумныйвыключатель марки ВВ/TEL – 10 – 20/630 с такими параметрами: Uн=10 кВ; tС.В.=0,025 c; Iн=630 А; Іпр.скв.=52 кА; Ін.откл.=20 кА; βн=0,4; Іт=20 кА; tт=3c.
Выключателивыбираются по следующим условиям [10]:
1) Пономинальному напряжению:
/>, (3.8)
/>.
2) По рабочемутоку:
/> (3.9)
/>.
3) Покоммутационной способности на симметричный ток к.з.:
/> (3.10)
/>
где Іп(τ) –действующее значение периодической составляющей тока к.з. в момент времениτ после начала расхождения дугогасильних контактов выключателя;
Іоткл.н. –номинальный ток при к.з., какой способен выключить выключатель.
4) По коммутационнойспособности на асимметричный ток к.з.:
/> (3.11)
где іа(τ) –апериодическая составляющая тока к.з. в момент расхождения контактов;
βн –номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей втоке к.з.;
τ –наименьшее время от начала к.з. до|до| момента расхождения дугогасительных|контактов:
/> (3.12)
τ=0,4+0,025=0,425c,
где tрзmin –минимальное время действия релейной защиты;
tС.В. –собственное время отключения выключателя.
іа(τ)=Ік(τ)е-0,01/τ=12,5e-0,01/0,425=12,209кА. (3.13)
/>
5) Поэлектродинамической стойкости:
/> (3.14)
/>
где Іпр.скв. –действующее значение предельного сквозного тока к.з.;
6) По термическойстойкости:
/> (3.15)
/> (3.16)
/> (3.17)
/>, (3.18)
67,391кА2·с
Как видим,выбранный вакуумный выключатель удовлетворяет все условия.
Выключательданной марки, с его параметрами, может быть установлен в качестве секционного.
3.5 Выборпитающего кабеля 10 кВ
Выбор питающегокабеля будем производить с использованием метода экономических интервалов.Данный метод позволяет учитывать дискретность шкалы сечений КЛ, реальнуюстоимость КЛ, потери мощности, а так же амортизационные отчисления.
В НУР токпроходящий через кабель:
/>, (3.19)
/>,
/>
Данному значениютока соответствует сечение 35мм². Выбираем кабель марки ААБ2лУ-35 дляпрокладки в земле (траншеях).
В послеаварийномрежиме ток проходящий через кабель:
/>. (3.20)
Исходя издлительного допустимого тока, выбираем кабель сечением 16мм².
Проверяем кабельна термическую стойкость [10].
/>, (3.21)
где /> - интегралДжоуля (см. п 3.4);
/> - тепловой импульс.Согласно [10] /> для кабелей напряжением до 10 кВс алюминиевыми жилами.
/>.
Выбираем кабельмарки [11]/>.
ВЫВОДЫ
При выполненииквалификационной работы бакалавров были решены следующие задачи. По исходнымданным ПЭ выполнен расчет нагрузок по допустимому нагреву и оцененодостоверность полученных результатов по придельным критериям. Исходя изкатегории выполняемых работ, в помещении цеха и служебно-бытового помещения установленообщее освещение с применением ламп типа ДРЛ и ЛБ соответственно, оцененозначения нагрузок по допустимому нагреву от осветительного оборудования.Выполнено формирование электрической сети внешнего электроснабжения цеха. Приэтом для питания цеха установлена одна двухтрансформаторная подстанция. Дляосуществления компенсации реактивной мощности установлены БСК, на высшейстороне подстанции.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
Правила устройства электроустановок –7-е изд., – М.: Энергоатомиздат, 1999.
Дьяков В. И. Типовые расчеты поэлектрооборудованию: Метод, пособие.— 6-е изд., перераб. и доп. — М: Высш. шк.,1985.-143 с.
Федоров А.А. Основы электроснабженияпромышленных предприятий. – М.: Энергия, 1967. – 415с.
Дьяков В. И. Типовые расчеты поэлектрооборудованию: Метод, пособие.— 6-е изд., перераб. и доп. — М: Высш. шк.,1985.-143 с.
Алиев И. И. Справочник поэлектротехнике и электрооборудованию. 2-е изд., доп. М.: – Высш. школа., 2000.– 255с.
Волобринский С.Д., Каялов Г.М., и др.Электрические нагрузки промышленных предприятий. — М.-Л.: Энергия, 1964.-304стр.
Быстрицкий Г.Ф./ Выбор и эксплуатациясиловых трансформаторов: Учеб. Посбие для вузов.- М.: Издательский центр«Академия», 2003 – 176с.
Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочнаякнига энергетика.-5-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 588c.
СН 357-77 Инструкция попроектированию силового и осветительного электрооборудования промышленныхпредприятий.
Буйний Р.О., Ананьєв В.М., ТисленкоВ.В. Розрахунок струмів короткого замикання та вибір електрообладнання наелектричних станціях та підстанціях. Методичні вказівки для студентівспеціальності 6.090600 “Електричні системи та мережі”.– Чернігів: ЧДТУ.,2004.-70с.
Ершевич В.В, Зенлигер А. Н.,Илларионов Г. А. и др. Справочник по проектированию электроэнергетическихсистем /В. В.; Под ред. Рокотяна С.С. и Шапиро И. М. — 3-е изд., перераб. идоп. —М.: Энергоатомиздат, 1985. —352 с.
Правила устройства электроустановок –7-е изд., – М.: Энергоатомиздат, 1999.