Министерство образования и науки РФ
Саратовский Государственный Технический Университет
Кафедра ЭПП
Контрольная работа
По курсу «Электроснабжение»
Выполнил: студент ЭФ, гр. ЭПП-51
Проверил: доцент кафедры ЭПП
Озерский В.М.
Саратов 2010г.
Вариант № 0
Задание 1
Для энергоцеха подшипникового завода рис.1. определить расчетную нагрузку по средней мощности и коэффициенту максимума.
Энергоцех должен быть запитан от цеховой трансформаторной подстанции, которая размещена в другом цехе на расстоянии 150м.
На щите 380 ТП на каждой секции шин имеются по четыре свободных рубильника на 400А и четыре автомата АВМ-4 с разъединителем типа З.
Для электродвигателя:
/>, />, />.
/>
Рис 1.
Ведомость потребителей электроэнергии энергоцеха представлена в таблице 1.
Таблица 1
Наименование приводного механизма
Ном. Мощность ЭД, Рн, кВт
Кол-во n, шт
Кu
cosφ
tgφ
Рсм, кВт
Qсм, кВАр
1.Насос водяной
20
4
0,65
0,8
0,75
52
39
2.Насос водяной
4,5
3
0,65
0,8
0,75
8,8
6,6
3.Вентилятор
2,8
3
0,65
0,8
0,75
5,46
4,1
4.Токарный станок
4,6
4
0,14
0,5
1,73
2,58
4,46
5.Кран мостовой ПВ=25%
24,2
1
0,3
0,75
0,88
3,6
3,2
6.Ножницы
7
2
0,14
0,5
1,73
1,96
3,4
7.Станок трубогибный
7
1
0,14
0,5
1,73
0,98
3,4
8.Трансформатор сварочный
25кВА
2
0,2
0,4
2,29
4
9
9.Электропечь сопротивления
45
1
0,8
0,95
0,33
36
11,88
10.Компрессор
100
1
0,75
0,85
0,62
75
46,5
11.Освещение
0,9
0,95
0,33
Рассчитаем, средние максимальные, активные и реактивные мощности:
/>
где />-коэффициент использования,
/>— количество однотипных электроприемников
/>
Для электроприемников, работающих в ПКР, приводим их работу к длительному режиму:
— электрический кран:
/>
— сварочный трансформатор:
/>
Результаты расчёта приведены в таблице 2.
Определим средневзвешенный коэффициент использования для ЭП длительного режима (группа А).
/>
Определим эффективное число электроприёмников.--PAGE_BREAK--
/>
При />и />
/>
/>— суммарная номинальная мощность группы А электроприёмников.
Определим коэффициент максимума по табл.[2]
/>
Определим расчетные активные и реактивные мощности для электроприемников группы А:
/>
Определим средневзвешенный коэффициент использования для ЭП ПКР (группа Б).
/>
Определим эффективное число электроприёмников.
/>
/>
Определим коэффициент максимума по табл.[2]
/>
Определим расчетные активные и реактивные мощности для электроприемников группы Б:
/>
Определим расчетную осветительную нагрузку для ламп газоразрядных
/>,
где />— удельная мощность,
/>— площадь помещения.
/>
/>
Определим полную расчетную мощность:
/>
Разместим оборудование на плане. Рис.2.
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>
Учитывая количество электроприемников и расположение на плане устанавливаем четыре распределительных пункта.
Исходные данные и расчетные параметры приведены в таблице 2.
Таблица 2
Наименование ЭП
Рн, кВт
Кол-во, шт.
Кu
cosφ
tgφ
Iном, А
Рсм, кВт
Qсм, кВАр
ПР-1
1.Насосы
20
2
0,65
0,8
0,75
39
26
19,5
2.Насосы
4,5
2
0,65
0,8
0,75
9,3
5,85
4,4
3.Токарный станок
4,6
2
0,14
0,5
1,73
15
1,3
2,2
ПР-2
1.Насосы
20
2
0,65
0,8
0,75
39
26
19,5
2.Насосы
4,5
1
0,65
0,8
0,75
9,3
2,9
2,2
3.Токарный станок
4,6
2
0,14
0,5
1,73
15
1,3
2,2
ПР-3
продолжение
--PAGE_BREAK--
1.трансформатор сварочный
10
1
0,2
0,4
2,29
38
2
4,5
2.Ножницы
7
2
0,14
0,5
1,73
23
2
3,4
3.Станок трубогибный
7
1
0,14
0,5
1,73
23
1
1,7
4.Кран мостовой
12
1
0,3
0,75
0,88
50
7,26
3,2
5.Вентилятор
2,8
1
0,65
0,75
0,75
5,8
1,82
1,36
ПР-4
1.Электропечь
45
1
0,8
0,95
0,33
79
36
12
2.вентиляторы
2,8
2
0,65
0,75
0,75
5,8
3,64
2,73
3.Трансформатор сварочный
10
1
0,2
0,4
2,29
38
2
4,5
Определим расчетную мощность и расчетный ток распределительных пунктов.
/>
Результаты расчета сведем в таблицу 3.
Таблица 3
№ПР
nэф
Км
Рр, кВт
Qр, кВАр
Sр, кВА
Iр, А
Тип ПР-22
Вводной АВ
Линейные АВ
тип
кол
ПР1
3
1,55
51
26,1
57
86
А3734С
А3714Б
6
ПР2
2
1,6
48
23,9
53,6
81
А3734С
А3714Б
6
ПР3
2
1,6
22,5
14,16
26,8
40,6
А3734С
А3714Б
6
ПР4
2
1,6
66
19,23
317
68,7
А3734С
А3714Б
6
Произведем расчет и выбор установок автоматических выключателей:
Условия выбора:
/> для ПР
/> для двигателей
Условия выбора кабельных линий
/>
Где />— ток срабатывания защиты
/>=1 – коэффициент защиты продолжение
--PAGE_BREAK--
Результаты расчёта сведём в таблицу 4.
Таблица 4
Наименование электроприёмника
Рн, кВт
I, А
Номинальный ток выкл., А
Номинальный ток расцепителя
Тип автоматического выключателя
Марка КЛ
Насос
20
39
160
63
А3714Б 63/315
АВВГ3х25+1х10 (Iдоп=
75А)
Насос
4,5
9,3
160
16
А3714Б 16/80
АВВГ
4х4 (Iдоп=
27А)
Токарный станок
4,6
15
160
16
А3714Б 16/80
АВВГ
4х4 (Iдоп=
27А)
Ножницы
7
23
160
25
А3714Б 25/250
АВВГ
4х6 (Iдоп=
35А)
Станок трубогибный
7
23
160
25
А3714Б 25/250
АВВГ
4х6 (Iдоп=
35А)
Вентиляторы
2,8
5,8
160
10
А3714Б 10/50
АВВГ
4х4 (Iдоп=
27А)
Электропечь
45
79
160
80
А3714Б 80/240
АВВГ3х35+1х16 (Iдоп=
95А)
Трансформатор сварочный
10
38
160
63
А3714Б 63/315
АВВГ3х25+1х10 (Iдоп=
75А)
Кран
12
50
160
63
А3714Б 63/315
АВВГ3х25+1х10 (Iдоп=
75А)
Рассчитаем уставки вводных автоматических выключателей в ПР.
Результаты расчёта сведём в таблицу 5.
Таблица 5
№ПР
Iр, А
Ном. ток выкл., А
Ном. ток расцепителя, А
Iуст.кз, А
Тип выключателя
Iдл.доп.КЛ
Марка КЛ
ПР1
86
400
160
480
А3734С
160/480
2х140=280А
2АВВГ3х70+1х35
ПР2
81
400
160
480
А3734С
160/480
2х140=280А
2АВВГ3х70+1х35
ПР3
40,6
400
160
480
26,8 А3734С
160/480
280А
2АВВГ3х70+1х35
ПР4
68,7
400
160
480
317 А3734С
160/480
280А
2АВВГ3х70+1х35
Распределительные пункты ПР1, ПР3 и ПР2, ПР4 запитаем от щита подстанции шлейфом.
Фидерные автоматические выключатели серии АВМ-4С будем выбирать по сумме токов
/> и />
/>
/>
Примем к установке автоматические выключатели с номинальными токами расцепителя />; с током уставки от перегрузки продолжение
--PAGE_BREAK--
/>;
с током уставки от КЗ
/>.
Выбранные автоматические выключатели АВМ 250/750 обеспечат селективность.
Кабельные линии, запитывающие распределительные пункты выбираем по условиям:
/> где />
Выбранные автоматические выключатели проверим на отключающую способность однофазного тока КЗ:
/>
где />— полное сопротивление трансформатора току замыкания (для ТМ 630/6)
/>— фазное напряжение
/>— полное сопротивление петли фаза-нуль кабельной линии.
/>,
где />— для кабеля 2АВВГ3х70+1х35
/>
/>
Условие проверки:
/>
Автоматические выключатели будут срабатывать при однофазном коротком замыкании.
Выберем фидерные автоматические выключатели для двигателей мощностью 100кВт.
Номинальный ток двигателя:
/>
/>
Принимаем к установке АВМ-4С 250/1250.
Для запитки двигателя выбираем кабель 2АВВГ3х70+1х35 с
/>
Выберем магнитные пускатели к электродвигателям.
Условия выбора:
/>
Результаты расчёта сведём в таблицу 6.
Таблица 6
Номинальная мощность, кВт
Iном, А
Iн.пуск, А
Тип пускателя (контактора)
100
184
250
КП-6032
45
79
110
ПА-511
20
39
63
ПА-411
12
50
63
ПА-411
10
38
63
ПА-411
7
23
25
ПМЕ-211
4,5
9,3
25
ПМЕ-211
4.6
15
25
ПМЕ-211
2,8
5,8
10
ПМЕ-111
Рис 3. Схема электроснабжения
/>
Задание 2
Определить необходимое число устанавливаемых в цехе трансформаторов и цеховых подстанций ТП, суммарную мощность конденсаторов БК на напряжение 380В и на каждой ТП со стороны 380В, если в цехе имеется распределительный пункт (РП) 10кВ, на каждую секцию шин РП 10кВ работают два синхронных двигателя СД по 3200кВт с частотой вращения 1000 об/мин, коэффициент загрузки СД 0,8.
Определить реактивную мощность от СД, которая будет передаваться в сеть 380В.
/>
СД1: 2х1600кВт Q1=800кВАр
СД2: 6х3200кВт Q2=1600кВАр
Решение
Определяем минимальное число трансформаторов в цехе:
/> — трансформатора
где />— расчётная нагрузка цеха
/> — коэффициент загрузки продолжение
--PAGE_BREAK--
/> — Номинальная мощность трансформаторов; кВА
Оптимальное число трансформаторов />
Определим наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передавать через трансформаторы в сеть с напряжением до 1кВ.
/>
Суммарная мощность конденсаторов в сети до 1кВ можно определить так:
/>
/>
Мощность конденсаторов в сети до 1кВ для снижения потерь мощности в трансформаторах цеховых ТП определяется:
/>
где />=0,48 – расчётный коэффициент
Принимаем ККУ мощностью 450кВАр
(/>)
Определим суммарную реактивную мощность всех двигателей
/>
СД с Р=3200кВт экономически целесообразно использовать как источник реактивной мощности
/>
где/>— коэффициент допустимой перегрузки СД, зависящий от его загрузки по активной мощности.
Экономически целесообразная реактивная мощность СД с Р=1600кВт принимается равной:
/>
Суммарная располагаемая мощность всех СД
/>
Суммарная реактивная нагрузка на шинах 10кВ:
/>
где />
Задача 3
Для подшипникового завода, генплан которого изображен на рис. 1, необходимо выполнить следующее:
а) определить расчетную нагрузку по цехам по методу коэффициента спроса и установленной мощности;
б) определить центр электрических нагрузок для цехов и завода; нанести картограмму электрических нагрузок на генплан завода;
в) указать место цеховых подстанций и главной понизительной подстанции (ГПП), считая, что источником питания завода является районная понизительная подстанция, расположенная сверху чертежа генплана.
Заданные величины представлены в табл. 1.
/>
/>/>/>
/>
/>/>/>/>
/>/>
/>/>/>/>/>
/>/>/>/>
/>/>/>
/>/>
/>
/>
/>
Таблица № 1 — Данные, согласно варианта
наименование
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Установленная мощность по цехам, кВт
1800
2900
1400
850
900
2000
950
870
880
950
2010
2100
Расчётная нагрузка освещения, кВт
100
180
200
120
130
150 продолжение
--PAGE_BREAK--
135
140
120
130
125
120
Число трансформаторных подстанций в цехах
1
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Установленная мощностьпо цехам, кВт( с учётом коэф.=0,9)
1800
2900
1400
850
900
2000
950
870
880
950
2010
2100
Расчётная нагрузка освещения, кВт
100
180
200
120
130
150
135
140
120
130
125
120
Коэффициент: 1
Решение
Расчетную нагрузку группы однородных по режиму работы приемников определяют по формулам:
Рр = Кс×Рном;
Qр = Рр×tg j;
Sр = />.
Для нашего случая представлены только активные мощности приемников. Составим таблицу расчетных нагрузок.
Наименование
Номер цеха по генплану
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Установленная мощность по цехам, кВт (силовых электроприемников)
1800
2900
1400
850
900
2000
950
870
880
950
2010
2100
Расчетная нагрузка освещения в цехах, кВт
100
180
200
120
130
150
135
140
120
130
125
120
/>
0,48/0,9
0,88/0,79
0,75/0,8
0,8/0,6
0,88/0,75
0,48/0,9
0,75/0,8
0,75/0,8
0,75/0,8
0,75/0,8
0,88/0,75
0,48/0,9
Число трансформаторных подстанций в цехах
1
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Полная расчетная нагрузка в цехах, кВа
1788
2070
1303
967
941
1800
706
769
869
820
1970
1856
Kc
0,85
0,5
0,65
0,8
0,7
0,75
0,5
0,6
0,7
0,6
0,7
0,75
Проводим произвольно оси координат и находим координаты центров нагрузок цеха (в мм по чертежу):
х1 = 55 мм; х2 = 86 мм; х3 = 55 мм; х4 = 86 мм;
х5 = 55 мм; х6 = 86 мм; х7 = 26 мм; х8 = 26 мм;
х9 = 26 мм; х10 = 55 мм; х11 = 113 мм; х12 = 102 мм;
у1 = 100 мм; у2 = 102 мм; у3 = 66 мм; у4 = 67 мм;
у5 = 30 мм; у6 = 35 мм; у7 = 98 мм; у8 = 65 мм;
у9 = 32 мм; у10 = 14 мм; у11 = 64 мм; у12 = 117 мм.
Х0= /> продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
у0= />
/>
r0= /> = />
ГПП должна находится в пределах окружности радиуса r0с центром в точке О(73;72).
/>
Рис.2
Задача 4
Определить мощность компенсирующих устройств предприятия, на котором имеется распределительный пункт (РП) 6 кВ. От РП питаются двигатели 6 кВ асинхронные (АД), синхронные (СД) и цеховые подстанции ТП. Питание РП раздельное (секционный выключатель в нормальном режиме отключен).
Реактивная мощность от энергосистемы по каждому вводу Qэ = 400 кВар.
Не скомпенсированная мощность в сети 380 В цеховых подстанций на каждую секцию шин 6 кВ 180 кВар.
Мощность каждого из асинхронных двигателей АД1-АД6 - 400 кВт.
Мощность каждого из синхронных двигателей СД1, СД2 - 250 кВт.
Решение
Выбираем тип СД. Принимаем синхронный двигатель СДН-14-44-10.
Из справочника выписываем необходимые данные для выбранного СД.
Тип двигателя - СДН-14-44-10.
Номинальное напряжение Uном = 6 кВ.
Активная мощность Рном.СД = 800 кВт.
Реактивная мощность Qном.СД = 325 квар.
Частота вращения n = 600 об/мин.
К.п.д. h = 93,8.
Коэффициент мощности tg jном = 0,48 (cos j = 0,9).
Коэффициент загрузки КСД = 0,8 (выбрано самостоятельно).
Количество рабочих СД - 2.
Определяем суммарную реактивную мощность всех СД:
QСДå = /> = 2×(0,8×325) = 520 квар.
Целесообразно использовать полностью располагаемую реактивную мощность СД, у которых КСД
QСДэ = aм×/> = 185 квар,
где aм = 0,45 (по рис. 9.4 [1, стр. 227]).
Так как имеем два ввода, то реактивная мощность от энергосистемы
Qэå = 2×400 = 800 квар.
Полная реактивная мощность от энергосистемы и от СД:
Qполн = QСДэ + Qэå = 2×185 + 800 = 1170 квар.
Определим реактивную мощность потребителей.
Выбираем асинхронные двигатели ДАЗ02 с параметрами:
- напряжение питания Uн = 6000 В;
- номинальная мощность на валу Рн = 300 кВт;
- число оборотов ротора n = 375 об/мин;
- коэффициент мощности cos j = 0,86;
- к.п.д. h = 0,89.
Определим суммарную реактивную мощность асинхронных АД:
QАД = 6×Рн×tg j = 6×400×0,593 = 1423,2 квар.
Полная нескомпенсированная реактивная мощность
Qнеск = 1423,2 + 5×180 = 2323,2 квар.
Определяем суммарную мощность ВБК из условия баланса реактивной мощности:
QВБК = Qнеск- Qполн = 2323,2 - 1170 = 1153,2 квар.
Список использованной литературы
Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин «Электрооборудование станций и подстанций», Москва «Энергия» 1980.
И.И. Артюхов, В.Д.Куликов, В.В.Тютьманова «Электрооборудование электрических станций и подстанций», Саратов 2005.
Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков «Электрическая часть электрических станций и подстанций», Москва. Энергоатомиздат. 1989.
Г.Н. Ополева «Схемы и подстанции электроснабжения» Москва ФОРУМ-ИНФРА-М 2006.