ВВЕДЕНИЕ
Созданиеэнергосистем и объединение их между собой на огромных территориях сталоосновным направлением развития электроэнергетики мира в 20 веке. Это обусловленоотличительной особенностью отрасли, в которой производство и потребление продукциипроисходят практически одновременно. Невозможно накопление больших количествэлектроэнергии, а устойчивая работа электростанции и сетей обеспечивается вочень узком диапазоне основных параметров режима. В этих условиях надежноеэлектроснабжение от отдельных электростанций требует резервирование каждой станции,как по мощности, так и по распределительной сети.
Известно,что объединенная работа энергосистем позволяет уменьшить необходимуюустановленную мощность в основном за счет разновременности наступления максимумовэлектрической нагрузки объединения, включая и поясной сдвиг во времени, сокращениянеобходимых резервов мощности вследствие малой вероятности одновременнойкрупной аварии во всех объединяемых системах.
Крометого, удешевляется строительство электростанций за счет укрупнения их агрегатови увеличения дешевой мощности на ГЭС, используемой только в переменной части суточногографика электрической нагрузки. В объединении может быть обеспеченорациональное использование энергомощностей и энергоресурсов за счет оптимизациирежимов загрузки различных типов электростанций.
Ноглавным преимуществом энергообъединения является возможность широкогоманеврирования мощностью и электроэнергией на огромных территориях взависимости от реально складывающихся условий. Дополнительное электросетевоестроительство, связанное с созданием энергообъединений, не требует большихзатрат, так как при их формировании используются в основном линииэлектропередачи, необходимые для выдачи мощности электростанций, а затраты наних с лихвой окупаются удешевлением строительства крупной электростанции посравнению с несколькими станциями меньшей мощности. И, следовательно, толькообъединенная работа энергосистем позволяет обеспечить более экономичное,надежное и качественное электроснабжение потребителей.
Однакопараллельная работа энергосистем на одной частоте требует создания соответствующихсистем управления их функционированием, включая и противоаварийное управление,а также координации развития энергосистем. Это обусловлено тем, что системныеаварии в большом объединении охватывают огромные территории и при современной«глубине» электрификации жизни общества приводят к тяжелейшим последствиям иогромным ущербам.
Посколькуэлектроэнергия «не складируется», при возникновении дефицита она не может бытьсвободно куплена на мировом рынке и доставлена в любое место, как и другиепродукты и товары. Поэтому обеспечение надежного и экономичного электроснабжениятребует заблаговременного начала строительства новых генерируемых источников иэлектрических сетей, так как энергетические объекты весьма дороги и трудоемки.При этом необходимо обеспечить рациональный состав этих источников по используемымэнергоресурсам, их основным техническим характеристикам; их регулировочным возможностямв суточном, недельном и годовом разрезе, а также их размещение.
Дляэтого необходима координация развития энергосистем и энергообъединений путемпрогнозирования, как на долгосрочную, так и на краткосрочную перспективу, котороедолжно периодически повторяться. Последнее обусловлено тем, что все исходныеданные для прогнозирования весьма неопределенны даже в условиях плановой экономикистраны. Очевидно, что в условиях рыночной экономики эта неопределенность многократновозрастает.
1.ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Краткаяхарактеристика электрооборудования ТП
Механическийцех машиностроительного завода предназначен для серийного производства изделий.Для этой цели установлено основное оборудование: обдирочные, шлифовальные,анодно-механические станки и др.
Настороне 10 кВ трансформатора установлена ячейка КСО-366, с выключателемнагрузки, трансформатором тока и трансформатором напряжения. Так же установленышины и изоляторы.
Защитаот токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ выполнена автоматическимивыключателями серии ВА51Г-25.
Распределительнаясеть выполнена шинопроводом марки ШМА 73У3, двумя распределительными шинопроводамимарки ШРА-4 и ШРА2, так же распределительным шкафом серии ПР85. Соединение сэлектроприемниками осуществляется проводами марки АПРТО. Соединениешинопроводов и распределительного шкафа осуществляется кабелями марки АПВГ.Наименование Количество
Pном,
кВт Ки
Cos />/
tg /> ПВ, %
Pn,
кВт
Шлифовальные
станки 5 63 0,14 0,5/1,5
Обдирочные
Станки типа РТ-341 5 35 0,17 0,65/0,76 Кран мостовой 1 38 0,1 0,5/1,5 40 60 Обдирочные станки типа РТ-250 6 28 0,17 0,65/0,76 Анодно-механические станки типа МЭ-31 8 17,2 0,17 0,65/0,76 Анодно-механические станки типа МЭ-12 9 8 0,17 0,65/0,76 Вентилятор вытяжной 1 25 0,6 0,8/0,6 Вентилятор приточный 1 28 0,6 0,8/0,6
1.2Ведомость электрических нагрузок
2.РАСЧЕТНО – ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1Определение электрических нагрузок от силовых потребителей.
Таблица2.1 Исходные данные. Наименование Количество
Pном,
кВт Ки
Cos />/
tg /> ПВ, %
Pn,
кВт
Шлифовальные
станки 5 63 0,14 0,5/1,5
Обдирочные
Станки типа РТ-341 5 35 0,17 0,65/0,76 Кран мостовой 1 38 0,1 0,5/1,5 40 60 Обдирочные станки типа РТ-250 6 28 0,17 0,65/0,76 Анодно-механические станки типа МЭ-31 8 17,2 0,17 0,65/0,76 Анодно-механические станки типа МЭ-12 9 8 0,17 0,65/0,76 Вентилятор вытяжной 1 25 0,6 0,8/0,6 Вентилятор приточный 1 28 0,6 0,8/0,6
Рассчитываемсреднесменную активную мощность: /> (2.1)
/>
Определяем коэффициент силовой сборки:
/> (2.2)
/>
Определяемсредний коэффициент использования:
/> (2. 3)
/>
Определяемсумму номинальных мощностей электроприемников: Определяем эффективное числоэлектроприемников:
/> (.2. 4)
/>
Определяемкоэффициент максимума:
/> [1., с. 54, таб. 2.13]
Определяеммаксимальную активную мощность:
/> (2. 5)
/>
Определяемсреднесменную реактивную мощность:
/> (2. 6)
/>
т.к./>, то />
Определяемполную максимальную мощность:
/> (2. 7)
/>
Таблица2.2 Расчетные данные.Наименование ∑Pном, кВт m Pсм, кВар Qсм, кВар nэ Kmax
Pmax,
кВт Qmax, кВар Smax, кВар
Шлифовальные
станки 315 - 44,1 66,1 - - - - -
Обдирочные
Станки типа РТ-341 175 - 30 22,8 - - - - - Кран мостовой 38 - 19 28,5 - - - - - Обдирочные станки типа РТ-250 168 - 28,5 21,6 - - - - - Анодно-механические станки типа МЭ-31 137,6 - 23,4 17,8 - - - - - Анодно-механические станки типа МЭ-12 72 - 12,2 9,2 - - - - - Вентилятор вытяжной 25 - 15 11,2 - - - - - Вентилятор приточный 28 - 17 12,7 - - - - - Итого: 959 8 170 190 6 2,24 381 209 255
2.2Расчет и выбор компенсирующего устройства
Передачазначительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителямнерациональна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активноймощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленныезагрузкой их реактивной мощностью, и дополнительные потери напряжения в питательныхсетях. Ввод источника реактивной мощности приводит к снижению потерь в периодмаксимума нагрузки в среднем на 0,081 кВт/квар. В настоящее время степень компенсациив период максимума составляет 0,25 квар/кВт, что значительно меньше экономическицелесообразной компенсации, равной 0,6 квар/кВт.
Привыборе средств компенсации реактивной мощности в системах электроснабженияпромышленных предприятий необходимо различать по функциональным признакам двегруппы промышленных сетей в зависимости от состава их нагрузок: первая группа — сети общего назначения (сети с режимом прямой последовательности основнойчастоты 50 Гц.); вторая группа – сети со специфическими нелинейными,несимметричными и резко переменными нагрузками.
Наибольшаясуммарная реактивная нагрузка предприятия, принимаемая для определения мощностикомпенсирующей установки равна: QM1=KHCQP, где KHC – коэффициентучитывающий несовпадения по времени наибольшей активной нагрузки энергосистемыи реактивной нагрузки предприятия.
Повходной реактивной мощности QЭ1 определяют суммарную мощность компенсирующего устройствапредприятия, а по назначению QЭ2 регулируемую часть компенсирующего устройства.
Суммарнуюмощность компенсирующего устройства QЭ1 определяют побалансу реактивной мощности на границе электрического раздела предприятия иэнергосистемы в период наибольшей активной нагрузки энергосистемы: QK1=QM1+QЭ2. Для промышленныхпредприятий с присоединяемой суммарной мощностью трансформаторов менее 750 кВ*Азначение мощности компенсирующего устройства QЭ1 задаетсяэнергосистемой и является обязательным при выполнении проекта электроснабженияпредприятия.
Посогласованию с энергосистемой, выдавшей технические условия на присоединениепотребителей, допускается принимать большую по сравнению с QЭ1 суммарную мощностькомпенсирующего устройства, если это снижает приведенные затраты на системуэлектроснабжения предприятия в целом.
Средствамикомпенсации реактивной мощности являются в сетях общего назначения батареиконденсаторов (низшего напряжения – НБК и высшего напряжения – ВБК) исинхронные двигатели в сетях со специфическими нагрузками, дополнительно куказанным средствам, силовые резонансные фильтры (СРФ), симметрирующие ифильтросимметрирующие устройства, устройства динамической и статической компенсацииреактивной мощности с быстродействующими системами управления (СТК) испециальные быстродействующие синхронные компенсаторы (ССК).
Компенсация реактивной мощности в электрических сетях общегоназначения напряжением до 1000 В
Ксетям напряжением до 1000 В. на промышленных предприятиях подключается большаячасть потребителей реактивной мощности. Коэффициент мощности нагрузки низкогонапряжения не превышает 0,8. Сети напряжением 380-660 В электрически болееудалены от источников питания, поэтому передача реактивной мощности в сетинизкого напряжения требует увеличения сечений проводов и кабелей, повышениямощности силовых трансформаторов и сопровождается потерями активной иреактивной мощностей. Затраты, обусловленные перечисленными факторами можно уменьшитьили даже устранить, если осуществляется компенсация реактивной мощности непосредственнов сети низкого напряжения.
Источникамиреактивной мощности в сети низкого напряжения являются синхронные двигателинапряжением 380-660 В. и конденсаторные батареи. При решении задачи компенсацииреактивной мощности требуется установить оптимальное соотношение междуисточниками реактивной мощности низкого напряжения и высокого напряжения, принимаяво внимание потери электрической энергии на генерацию реактивной мощности источникаминизкого напряжения и высокого напряжения, потери электрической энергии напередачу QMAX.T из сети высшего напряжения в сеть низшего напряжения иудержание трансформаторной подстанции в случае загрузки их реактивноймощностью.
Выбороптимальной мощности низшего напряжения батареи конденсаторов осуществляютодновременно с выбором цеховой трансформаторной подстанции. Расчетную мощностьнизшего напряжения батареи конденсаторов округляют до ближайшей стандартноймощности комплектных компенсирующих устройств. Основные технические характеристикинерегулируемой низшего напряжения батареи конденсаторов приведены в таблице, арегулируемые по току и напряжению.
Длякаждой цеховой трансформаторной подстанции рассчитывают возможностьраспределения найденной мощности ПБК в цеховой сети. Критерием целесообразноститакого решения является снижение приведенных затрат, обусловленное разгрузкойсети низшего напряжения от реактивной мощности.
Сущностьcosφ.
Текущийкоэффициент мощности в каждый момент времени:
/>, (2. 8)
где/>и /> - соответственно активная,кажущаяся и реактивная мощности в момент временник />,кВт, кВ*А, квар..
Активнаяи реактивная мощности предприятий изменяются не только в течении длительныхпромежутков времени (суток, месяцев), но и в течении одной производственнойсмены.
Значениекоэффициента мощности в момент времени ti наиболее точноопределяется по фазометру. При отсутствии фазометра cos φ определяетсяодним из следующих способов:
1. двумя трехфазными ваттметрами или одним ваттметром с переключателем,изменяющим в некоторый момент времени P и Q определяетзначение
/>, (2.9)
затемпо tg φ находится в таблице соответствующий ему
cos φi;
2. двумя ваттметрами измеряется активная мощность Р1 и Р2и определяется
/>, (2. 10)
гдеР1 и Р2 — показания ваттметра для фаз А и С соответственно;
3. амперметром, вольтметром и трехфазным ваттметром измеряют ток, напряжениеи активная мощность. Затем находят
/>, (2. 11)
гдеI, U и Р — соответственно действующие значения тока, напряженияи мощности, одновременно определяемые по приборам, А, кВ, кВт.
Оптимальныйкоэффициент мощности cos φ соответствует оптимальному
/>,
гдеРМ, QЭ — активная и реактивная мощности.
Расчети выбор компенсирующего устройства.
/> (2. 12)
/>
/>
/> (2. 13)
/>
/> (2. 14)
/>
/> (2. 15)
/>
/> (2. 16)
/>
2.3Выбор числа и мощности трансформаторов
Каки синхронные генераторы, они являются основным электрическим оборудованием,обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии от электростанций к потребителям.
Спомощью трансформаторов осуществляется повышение напряжение до величин (110,220, 330, 500 кВ.), необходимых для линий электропередач энергосистем, а такжемногократное ступенчатое понижение напряжений до величин, применяемых непосредственнов приемниках электроэнергии (10; 0,3; 0,66; 0,38; 0,22; 0,127 кВ.).
Длякомпенсации потерь напряжения в электрических сетях повышающие трансформаторыимеют высшее напряжение на 10 % выше номинального напряжения сети, а понижающиетрансформаторы – низкие напряжения на 5-10 % выше номинального напряжения сети.В зависимости от числа обмоток трансформаторы делят на двух — и трехобмоточные.Каждый трансформатор характеризуется номинальными данными: мощностью, токамипервичной и вторичной обмоток, потерями холостого хода, потерями короткогозамыкания, напряжением короткого замыкания и током холостого хода, а такжегруппой соединения.
Напряжениемкороткого замыкания трансформатора называется напряжение, которое необходимоподвести к одной из обмоток при замкнутой накоротко другой, чтобы в последнейпротекал ток номинальный.
Токомхолостого хода называется ток, который при номинальном напряжении устанавливаетсяв одной обмотке при разомкнутой другой.
Группойсоединения называется угловое (кратное 30 °) смещение векторов междуодноименными вторичными и первичными линейными напряжениями обмоток трансформатора.
Подноминальной следует понимать нагрузку, равную номинальному току, которыйтрансформатор может нести непрерывно в течение всего срока службы приноминальных температурных условиях. Для всех трансформаторов в зависимости отусловий эксплуатации определяется резервом трансформаторной мощности, графикомнагрузки и температурой окружающей среды, могут быть допущены перегрузки.
Вобмотках и в стали магнитопровода трансформатора, включенного под нагрузкувыделяется значительное количество теплоты. Чтобы поддерживать температурунагрева трансформатора в указанных пределах, необходимо в течение срокаэксплуатации трансформатора непрерывно отводить выделяющуюся в нем теплоту вокружающее пространство, т.е. эффективно охлаждать трансформатор.
Изусловия
/>.
Выбираемодин трансформатор, т.е. />.
Рассчитываеммощность, необходимую для выбора трансформатора:
/> (2.17)
/>
Предполагаемк установке трансформатор типа ТСЗ – 630/10
Проверяемвыбранный трансформатор по коэффициенту загрузки:
/> (2.28)
/>
/>
Рисунок2. Схема подключения цеховых трансформаторов.
2.4Выбор схемы и напряжения ТП
Дляполучения наиболее экономичного варианта электроснабжения предприятия в целомнапряжение каждого звена системы электроснабжения должно выбираться, преждевсего, с учетом напряжения смежных звеньев. Выбор напряжений основывается насравнении технико-экономических показателей различных вариантов в случаях, когда:
1) от источника питания можно получать энергию при двух напряжениях илиболее;
2) при проектировании электроснабжения предприятий приходится расширятьсуществующие подстанции и увеличивать мощность заводских электростанций;
3) сети заводских электростанций связывать с сетями энергосистем.
Предприятиепри выборе вариантов следует отдавать варианту с более высоким напряжением дажепри небольших экономических преимуществах (не превышающих 10-25%) низшего изсравниваемых напряжений.
Дляпитания крупных и особо крупных предприятий следует применять напряжение 110,150, 220, 330 и 500 кВ. На первых ступенях распределения энергия на таких крупныхпредприятиях следует применять напряжения 1000, 150 и 220 кВ.
Напряжение35 кВ в основном рекомендуется использовать для распределения энергии на первойступени средних предприятий при отсутствии значительного числа электродвигателейнапряжением выше 1000 В, а также для частичного распределения энергии накрупных предприятиях, где основное напряжение первой ступени равно 110-220 кВ.В частности, напряжение 35 кВ можно применять для полного или частичноговнутризаводского распределения электроэнергии при наличии:
а)мощных электроприемников на 35 кВ (сталеплавильных печей, мощныхртутно-выпрямительных установок и др.);
б)электроприемников повышенного напряжения, значительно удаленных от источниковпитания;
в)подстанций малой и средней мощности напряжением 35/0,4 кВ, включенных по схеме«глубокого ввода».
Напряжение10 кВ необходимо использовать для внутризаводского распределения энергии:
а)на предприятиях с мощными двигателями, допускающими непосредственное присоединениек сети 10 кВ;
б)на предприятиях небольшой и средней мощности при отсутствии или незначительномчисле двигателей на 6 кВ;
в)на предприятиях, имеющих собственную электростанцию с напряжением генераторов10 кВ.
Напряжение6 кВ обычно применяют при наличии на предприятии:
а)значительного количества электроприемников на 6 кВ;
б)собственной электростанции с напряжением генераторов 6 кВ.
Системыэлектроснабжения разделяют на систему внешнего электроснабжения (воздушныелинии от подстанции энергосистемы до главной понизительной подстанции ГПП илираспределительного пункта ЦРП) и систему внутреннего электроснабжения (распределительнойлинии от ГПП или ЦРП до цеховых трансформаторных подстанций).
Схемывнешнего или внутреннего электроснабжения выполняют с учетом особенностейрежима работы потребителей, возможностей дальнейшего расширения производства,удобства обслуживания и т.д.
Вданном курсовом проекте питание механического цеха осуществляется кабелем,который соединен с алюминиевыми шинами. Через них осуществляется питание силовоготрансформатора, который защищен от токов короткого замыкания автоматическим выключателем.Магистральная сеть 0,4 кВ выполнена магистральным шинопроводом, которыйзапивается от ввода 0,4 кВ трансформатора при помощи блока«трансформатор-магистраль». От магистрального шинопровода через кабели питаютсядва распределительных шинопровода, которые защищены от токов короткогозамыкания и токов перегруза автоматическими выключателями. Распределительныйшкаф питается от магистрального, он защищен от токов короткого замыкания итоков перегруза автоматическим выключателем. Электроприемники запитываютсячерез алюминиевые провода. Они защищены от токов короткого замыкания и токовперегруза автоматическими выключателями.
2.5Расчет токов короткого замыкания
Вэлектрических установках могут возникать различные виды короткого замыкания,сопровождающиеся резким увеличением тока. Поэтому электрическое оборудование,устанавливаемое в системах электрического снабжения, должно быть устойчивым ктокам короткого замыкания и выбираться с учетом величин этих токов.
Основнымипричинами возникновений этих коротких замыканий в сети могут быть: поврежденияизоляции от частей электрических установок; направленного действия обслуживающегоперсонала; перекрытия токоведущих частей установки.
Короткиезамыкания в сети может сопровождаться: прекращением питания потребителей,присоединенных к точкам в которых произошло короткое замыкание; нарушениемнормальной работы других потребителей, подключенные к поврежденным участкамсети, вследствие уменьшения напряжения на этих участках; нарушением нормальногорежима работы энергосистемы.
Дляпредотвращения короткого замыкания, уменьшение их последствий необходимо:устранить причины, вызывающие короткое замыкание; применить быстродействующиевыключатели; применить АРН для быстрого восстановления напряжения генераторов;правильно вычислить величины токов короткого замыкания и по ним выбрать необходимуюаппаратуру, защиту и сортировать средства для ограничения токов короткого замыкания.
Всовременных мощных электроустановках ударные токи короткого замыкания достигаюточень больших значений. Возникающие при этом механические усилия междуотдельными токоведущими частями машин, аппаратов и элементов распределительныхустройств способны вызвать значительные повреждения.
Поэтомудля надежной работы электрической установки все её элементы должны обладатьдостаточной динамикой, устойчивостью против этих максимальных механическихусилий при возникновении ударного тока.
Вмощных электрических установках токи короткого замыкания достигают большихвеличин, что электрическое оборудование электростанций и подстанций, а также сечениекабелей приходится выбирать не по условиям нормального режима, а из условияобеспечения устойчивости их при коротком замыкании, применениеэлектрооборудования и кабелей, рассчитано на большие токи короткого замыкания,приводят к значительному увеличению затрат на сооружение электрическихустановок и их сетей.
/>
Рисунок3. Расчетная схема и схема замещения.
Определяемсопротивление всех элементов схемы:
Источник:
/> (2. 29)
/>
Кабельныелинии:
/> (2. 30)
/>
Трансформатор:
/> (2. 31)
/>
/>
Определяемтоки короткого замыкания в заданных точках:
/> (2. 31)
/>
/> (2. 32)
/>
/> (2. 33)
/>
/> (2. 34)
/>
/> (2.35)
/>
/> (2. 36)
/>
Определяемударные токи в заданных точках:
/> (2.37)
/>
/> (2.38)
/>
Определяеммощность короткого замыкания в заданных точках:
/> (2. 39)
/>
/> (2. 40)
/>
2.6Расчет и выбор распределительной сети 0,38 кВ.
2.6.1Расчет и выбор защитной аппаратуры.
Выбираемвыключатель к распределительному шинопроводу ШРА-1.
/> (2. 41)
/> (2. 42)
/> (2. 43)
/>
/>
/> п= 10
Выбираемвыключатель ВА 51-39.
Выбираемвыключатель к распределительному шинопроводу ШРА-2.
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> п =10
Выбираемвыключатель ВА51-39
Выбираемвыключатель к распределительному щиту.
/>
/>
/>
/> />
/> п= 10
/>
Выбираемвыключатель ВА 51 -39
Выбираемвыключатель к распределительному шинопроводу ШРА-2.
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> п = 2
Выбираемвыключатель ВА53-41
Выбираемвыключатель к шлифовальным станкам.
/>
/>
/>
/>
/> п = 7
Выбираемвыключатель ВА51Г-25
Выбираемвыключатель к обдирочным станкам типа РТ-341.
/>
/>
/>
/>
/> п = 7
Выбираемвыключатель ВА51Г-25
Выбираемвыключатель к мостовому крану.
/>
/>
/>
/>
/> п = 7
Выбираемвыключатель ВА51Г-25
Выбираемвыключатель к обдирочным станкам типа РТ-250.
/>
/>
/>
/>
/> п = 7
Выбираемвыключатель ВА51Г-25
Выбираемвыключатель к анодно-механическим станкам типа МЭ-31.
/>
/>
/>
/>
/> п = 7
Выбираемвыключатель ВА51Г-25
Выбираемвыключатель к анодно-механическим станкам типа МЭ-12
/>
/>
/>
/>
/> п = 7
Выбираемвыключатель ВА51Г-25
Выбираемвыключатель к вытяжному вентилятору.
/>
/>
/>
/>
/> п = 7
Выбираемвыключатель ВА51Г-25
Выбираемвыключатель к анодно-механическим станкам типа МЭ-31.
/>
/>
/>
/>
/> п = 7
Выбираемвыключатель ВА51Г-25
2.6.2Расчет и выбор проводов и кабелей.
Выбираемкабель к распределительному щиту.
/> (2. 36)
/> (2. 37)
/>
Выбираемчетырехжильный кабель с алюминиевыми жилами АПВГ-70.
Выбираемпровода к шлифовальным станкам.
/>
/>
/>
Выбираемпровод АПРТО сечением 35 мм2.
Выбираемпровода к обдирочным станкам типа РТ-341.
/>
/>
/>
Выбираемпровод АПРТО сечением 16 мм2.
Выбираемпровода к мостовому крану.
/>
/>
/>
Выбираемпровод АПРТО сечением 16мм2.
Выбираемпровода к обдирочным станкам типа РТ-250.
/>
/>
/>
Выбираемпровод АПРТО сечением 10 мм2.
Выбираемпровода к анодно-механическим станкам типа МЭ-31.
/>
/>
/>
Выбираемпровод АПРТО сечением 6 мм2.
Выбираемпровода к анодно-механическим МЭ-12.
/>
/>
/>
Выбираемпровод АПРТО сечением 2,5 мм2.
Выбираемпровод к приточному вентилятору.
/>
/>
/>
Выбираемпровод АПРТО сечением 10 мм2.
Выбираемпровод к вытяжному вентилятору.
/>
/>
/>
Выбираемпровод АПРТО сечением 6 мм2.
2.6.3Расчет и выбор распределительных шинопроводов.
Выбираемшинопровод ШРА1.
Рассчитываемсреднесменную активную мощность по формуле 2.3
/>
Определяемсредний коэффициент использования по формуле 2.5
/>
Определяемэффективное количество потребителей
/>
/>
значитnэ=2.
Определяемкоэффициент максимума.
kmax=3,11. [1., с. 55, таб. 2.15]
Определяеммаксимальную активную мощность по формуле 2.7.
/>
Определяемсреднесменную реактивную мощность по формуле 2.8.
/>
т.к. пэ
Определяемполную максимальную мощность по формуле 2.9.
/>
Определяеммаксимальный ток.
/> (2. 38)
/>
Выбираемшинопровод марки ШРА-4.
Выбираемшинопровод ШРА-2.
Рассчитываемсреднесменную активную мощность по формуле 2.3.
/>
Определяемсредний коэффициент использования по формуле 2.5.
/>
Определяемэффективное количество потребителей
/>
Определяемкоэффициент максимума.
kмах = 3,11 [1., с.55, таб. 2.15]
Определяеммаксимальную активную мощность по формуле 2.7.
/>
Определяемсреднесменную реактивную мощность по формуле 2.8.
/>
т.к.пэ
Определяемполную максимальную мощность по формуле 2.9.
/>
Определяеммаксимальный ток по формуле 2.38.
/>
Выбираемшинопровод марки ШРА-4.
Выбираемраспределительный щит РШ.
Рассчитываемсреднесменную активную мощность по формуле 2.3.
/>
Определяемсредний коэффициент использования по формуле 2.5.
/>
т.к. т
/>
Определяемкоэффициент максимума
kмах = 3,11. [1., с.55, таб. 2.15]
Определяемсреднесменную реактивную мощность по формуле 2.6.
/>
Определяеммаксимальную активную мощность по формуле 2.7.
/>
т.к.пэ
Определяемполную максимальную мощность по формуле 2.8.
/>
Определяеммаксимальный ток по формуле 2.38
/>
Выбираемраспределительный шкаф ПР 85.
Токмагистральный шинопровод выбирается по сумме максимальных токов распределительныхшинопроводов.
/>
Выбираемшинопровод марки ШМА 73У3.
2.7Расчет и выбор питающего кабеля
Силовыекабели выбираются по конструктивному выполнению, по напряжению и поэкономической плотности тока, проверяют на максимальный ток нагрузки, на потерюнапряжения при номинальном и аварийном режиме и на термическую устойчивость прикоротком замыкании.
Рассчитываемдлительный ток:
/> (2. 39)
/>
Рассчитываемэкономически выгодное сечение:
/> (2. 40)
/>
гдеjэк – максимальная плотность тока А/мм2 дляалюминиевых кабелей с бумажной изоляцией. Полученное сечение округляем доближайшего стандартного по условию: Sрасч >Sэк, выбираем Sэк ст=25 мм2,марка кабеля ААБ-25.
Выбранноесечение кабеля проверяется.
1. На допустимую потерю напряжения. При этом ориентировочно можно считать,что в данном курсовом проекте считаются допустимыми следующие потери: линии напряжением6-10 кВ внутри предприятия – 5%. Необходимо учесть, что в кабельных линиях прилюбом сечении жил кабеля – активное сопротивление больше реактивного и последнимможно пренебречь. Тогда выражение упрощается:
/> (2.41)
значениеR=1,24
/> (2.42)
/>, (2. 43)
гдеcosφ – значение после компенсации; l — 0,018х3 = 0,054 м.
/>
/>
Полученозначение соответствует норме.
2. На нагрев токами нормального режима:
/>, (2.44)
гдеt0– начальная температура прокладки кабеля.
tдоп – допустимая температура нагрева для данного вида кабеля.
/> (2.45)
IДОП – длительно допустимый ток для данного вида кабелей.
/>
/>
Выбранноесечение кабеля удовлетворяет условию термической стойкости на длительный ток.Выбираем кабель марки ААБ сечением 25 мм2.
2.8.Расчет и выбор высоковольтного оборудования
Выбираемтрансформатор тока.
Таблица2.3 Выбор трансформатора тока.Табличные данные Расчетные данные
/>
/>
Трансформатортока с номинальным током 50 А не проходит по условию, т.к. ударный токзначительно превышает допустимый. Поэтому предполагаем к установке трансформатортока с номинальным током 100 А. Данный трансформатор тока удовлетворяет условиюпо ударной стойкости.
Выбираемтрансформатор тока типа ТПЛК-10.
Выбираемтрансформатор напряжения.
Выясним,какую мощность потребляют катушки напряжения счетчиков активной и реактивнойэнергии.
Счетчикактивных ватт часов: />
Счетчикреактивный: />
Еслик трансформатору напряжения подключаются счетчики, класс точности 0,5. Sпредполагаемого трансформатора 75 ВхА, класс точности 0,5.
/>
Выбираемтрансформатор напряжения типа НОМ-10-66 ТЗ.
Навысокой стороне ставим ячейку КСО-366Табличные данные Расчетные данные
/>
/>
Устанавливаемвыключатель нагрузки ВНМ-10 с приводом пружинным серии ПП-16. Выключательдопускает автоматическое отключение при перегорании одного из предохранителей.
Принципдействия выключателя основан на гашении электрической дуги, возникающей приразмыкании дугогасительных контактов, потоком газа, образующегося в результатевоздействия высокой температуры дуги на твердое газогенерирующее вещество.
Выборшин.
Определяемноминальный ток.
/> (2. 46)
/>
Выбираемшины: 15х3 мм., IДОП = 165 А.
Релейная защита
Нацеховых подстанциях обычно устанавливают силовые трансформаторы мощностью до1000 кВ*А. На них устанавливают максимально-токовую защиту, защиту от однофазныхзамыканий на землю на стороне низшего напряжения; газовую защиту – длятрансформаторов внутрицеховых подстанций мощностью от 400 кВ*А и выше.
Указанныезащиты применяют в зависимости от типа аппаратов, установленных на стороневысшего напряжения: высоковольтный выключатель, выключатель нагрузки илипредохранители. Применение последних значительно удешевляет установку иупрощает защиту.
Защитупредохранителями и выключателями нагрузки выполняют для трансформаторовмощностью до 1000 кВ*А напряжением до 10 кВ с предохранителями ПК на 100 А имощностью не более 2500 кВ*А напряжением 35 кВ с предохранителями ПК-35Н на 40А; отключаемая мощность короткого замыкания не должна превышать 200 МВ*А.
Высоковольтныепредохранители типа ПК при установке на них соответствующих плавких вставокобеспечивают защиту трансформатора от внутренних повреждений и междуфазныхкоротких замыканиях на выводах.
Защитуот однофазных замыканий на землю осуществляют автоматическим выключателем смаксимальным расцепителем, установленным на стороне низшего напряжения, илитрансформатором тока ТТ на нулевом проводе при прямом присоединении трансформаторас глухозаземленной нейтралью к шинопроводу.
2.10Выбор защитного заземления
Заземлениекакой-либо части электроустановки – преднамеренное соединение её с заземляющимустройством с целью сохранения в ней низкого потенциала и обеспечение нормальнойработы системы или её элементов в выбранном режиме. Различают три видазаземлений: рабочее, защитное и заземление молниезащиты.
Рабочеезаземление сети – соединение с землей некоторых точек сети со следующей целью:снижение уровня изоляции элементов электроустановки, эффективная защита сетиразрядниками от атмосферных перенапряжений, снижение коммутационных перенапряжений,упрощение релейной защиты от однофазных коротких замыканий, возможностьудержания поврежденной линии в работе.
Теили другие перечисленные свойства сети приобретают в зависимости от способа еёзаземления, в соответствии, с чем различают:
1. Незаземленные сети, в которых с землей соединяются только нейтрали первичныхобмотках измерительных трансформаторов напряжения, сопротивление которых оченьвелико;
2. Заземление через дугогасящие реакторы, или компенсированные сети;
3. Эффективно заземленные сети.
Изоляцияоборудования в эффективно заземленных сетях выбирается по фазному напряжению.
Рабочеезаземление осуществляется непосредственно или через специальные аппараты:пробивные предохранители, разрядники и резисторы.
Электроустановкипеременного тока напряжением до 1000 В. допускаются к применению как сглухозаземленной, так и с изолированной нейтралью, а – тока – с глухозаземленнойили изолированной средней точкой. В четырехпроводных сетях трехфазного тока итрехпроводных сетях – тока обязательное глухое заземление нейтрали или среднейточки.
Вэлектрических установках напряжением 110 кВ и выше нейтрали заземляютсянаглухо, а нейтрали напряжением – 3, 6, 10, 20, 35 кВ не заземляются илизаземляются через конденсаторные установки.
Призаземлении электрических установок особое внимание необходимо обращать назаземление металлических корпусов передвижных и переносных электроприемников, передвижныхустановок и механизмов.
Вэлектрических установках напряжением до 1000 В, с изолированной от землинейтралью, используемой для заземления электрического оборудования,сопротивление заземляющего устройства не должно быть более 4 Ома.
Вэлектрических установках напряжением до 1000 В. с глухозаземленной нейтральюсопротивление заземляющего устройства, к которым присоединяются нейтрали генераторовили трансформаторов, должно быть не более 2, 4, 8 Ом.
Отклонениеэлектрических установок при однофазных замыканиях на землю может осуществлятьсяпри помощи защитного отключения, которое выполняется в дополнение к заземлениюили занулению.
Еслиневозможно выполнить заземление, или зануление, и обеспечить защитное отключениеэлектрической установки, то допускается обслуживание электрического оборудованияс изолирующих площадок. При этом должна быть исключена возможность одновременногоприкосновения к незаземленным частям электрического оборудования и частямзданий или оборудованию имеющем соединение с землей.
Вданном курсовом проекте внешний контур защитного заземления выполнен электродами,в количестве 9 штук. Электроды соединены между собой в общий контур полосовойстальной шиной по периметру. Соединение внутреннего контура с внешним контуромвыполняется полосовой сталью на сварке, выход полосы через стену в асбестоцементнойтрубе. Заземление электрических приемников выполняется гибким проводником насварке.
Выбираемпрутковые электроды.
Рассчитываемудельное сопротивление грунта.
/> (2. 47)
Выбираемгрунт – глина,
Выбираемкоэффициент повышенного удельного сопротивления
Определяемсопротивление одиночного заземлителя:
/> (2. 48)
/>
Определяемсопротивление заземляющего устройства при условии, что оно является общим длянапряжения 6 и 0,4 кВ.
/> (2. 49)
/>
Берем/>по ПУЭ для напряжения 0,38кВ.
Определяемколичество электродов:
/> (2. 50)
/>
2.11Учет и контроль электроэнергии
Расчетнымучетом электроэнергии называется учет выработанной, а также отпущеннойпотребителям электроэнергии для денежного расчета за неё. Счетчики, устанавливаемыедля расчетного учета, называются расчетными счетчиками (класса 2), с классомточности измерительных трансформаторов — 0,5.
Техническим(контрольным) учетом электроэнергии называется учет для контроля расходаэлектроэнергии электростанций, подстанций, предприятий, зданий, квартир и т.п.Счетчики, устанавливаемые для технического учета, называются контрольными счетчиками(класса 2,5) с классом точности измерительных трансформаторов – 1.
Приопределении активной энергии необходимо учитывать энергию: выработаннуюгенераторами электростанций; потребленную на собственные нужды электростанций иподстанций; выданную электростанциями в распределительные сети; переданную в другиеэнергосистемы или полученную от них; отпущенную потребителям и подлежащуюоплате.
Крометого, необходимо контролировать соблюдение потребителями заданных им режимовпотребления и баланса электроэнергии, установления удельных норм расходаэлектроэнергии и проведения хозрасчета.
Расчетныесчетчики активной электроэнергии на подстанции энергосистемы должныустанавливаться:
1) для каждой отходящей линии электропередачи, принадлежащей потребителям;
2) для межсистемных линий электропередачи – по два счетчика со стопорами,учитывающих полученную и отпущенную электроэнергии;
3) на трансформаторах собственных нужд;
4) для линий хозяйственных нужд или посторонних потребителей (поселок ит.п.), присоединенных к шинам собственных нужд.
Расчетныесчетчики активной электроэнергии на подстанциях потребителей должныустанавливаться:
1) на вводе (приемном конце) линии электропередачи в подстанцию:
2) на стороне высокого напряжения трансформаторов при наличии электрическойсвязи с другой подстанцией энергосистемы;
3) на границе раздела основного потребителя и субабонента.
Контрольныесчетчики технического учета. Эти счетчики включают в сеть низшего напряжения(до 1000 В), что имеет ряд преимуществ:
установкасчетчика обходится дешевле (чем на стороне высшего напряжения);
появляетсявозможность определить потери в трансформаторах и в сети высшего напряжения;
монтажи эксплуатация счетчиков значительно проще.
Требования,предъявляемые к контрольным счетчикам в отношении класса точности, значительнониже, чем требования, предъявляемые к расчетным счетчикам, поскольку поконтрольным счетчикам не производят денежных расчетов. Поэтому контрольныесчетчики могут подключаться к измерительным трансформаторам тока классаточности 1.
Допускаетсяустановка контрольных счетчиков технического учета на вводе предприятия, еслирасчетный учет с ним ведется по счетчикам, установленным на подстанцияхэнергосистем.
Дляизмерения активной энергии в трехфазных сетях при неравномерной нагрузкеприменяют двух- и трех системные счетчики. В трехфазных сетях с нулевымпроводом сумма токов отдельны фаз не равна нулю и поэтому двухсистемные счетчикинепригодны.
Вчетырехпроводных сетях при неравномерной нагрузке применяют трехсистемныесчетчики или двухсистемные счетчики с тремя токовыми катушками.
/>
Рисунок5. Схема включения трехфазного счетчика типов СА4, СА4У для измерения активнойэлектроэнергии в четырехпроводной сети напряжением до 1000 В.