Электроснабжение судоремонтного завода

Введение
1 Электрические нагрузки завода
2 Определение расчетных электрических нагрузок завода
3 Компенсация реактивной мощности в электрической сети предприятия
3.1 Одна подстанция
3.2 Две подстанции
4 Выбор системы питания
4.1 Выбор рационального напряжения
4.2 Выбор силовых трансформаторов на ГПП
4.2.1 Первый случай - одна трансформаторная подстанция
4.2.1.2 Выбор схемы распределительного устройства высокого напряжения
4.2.1.3 Выбор сечения линии электропередачи
4.2.2 Второй случай – 2 трансформаторные подстанции
4.2.2.1 Первая подстанция
4.2.2.2 Вторая подстанция
4.2.2.3 Выбор сечения линии электропередачи для первой подстанции
4.2.2.4 Выбор сечения линии электропередачи для второй подстанции
4.3 Технико-экономическое сравнение
5 Построение картограммы нагрузок и определение центра электрических нагрузок
6 Выбор системы распределения
6.1 Выбор схемы распределительного устройства низкого напряжения
6.2 Выбор способа канализации электроэнергии на напряжение 0,4 кВ и сечения кабельных линий
7 Расчет токов короткого замыкания
8 Выбор и проверка элементов системы электроснабжения предприятия
8.1 Выбор и проверка высоковольтных выключателей на стороне 10кВ
8.2. Выбор и проверка разъединителя на стороне 10кВ
8.3 Выбор и проверка выключателей на стороне 0,4 кВ
8.4 Проверка кабельных линий на термическую стойкость
9 Расчет релейной защиты трансформатора ГПП
9.1 Расчет токов короткого замыкания
9.2 Расчет дифференциальной защиты на основе реле РНТ-565
9.3 Расчет дифференциальной защиты на основе реле ДЗТ-11
9.4 Расчет МТЗ трансформатора
9.5 Расчет МТЗ трансформатора с пуском по напряжению
Заключение
Список литературы

WОСН=8.
Определяем число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны.
; (9.2.25)
Округляем до ближайшего целого W1=9.
Уточним ток небаланса.
.; (9.2.26)
– уточненное значение тока небаланса:
кА.; (9.2.27)
уточним значение тока срабатывания защиты:
.; (9.2.28)
Определяем окончательное значение коэффициента отстройки защиты.
; (9.2.29)
Так как Ko<1,3, то уменьшаем число витков основной обмотки реле на единицу и пункты пересчитываются. WОСН=5.
Определяем число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны.
; (9.2.30)
Округляем до ближайшего целого W1=6.
Уточним ток небаланса.
.; (9.2.31)
– уточненное значение тока небаланса:
кА.; (9.2.32)
уточним значение тока срабатывания защиты:
.; (9.2.33)
Определяем окончательное значение коэффициента отстройки защиты.
; (9.2.34)
Так как >1,3, то окончательно принимаем: ; .
10.) Для окончательно принятого числа витков НТТ реле определяется значение КЧ для тока срабатывания соответствующего окончательно принятому.
; (9.2.35)
Значение (КЧ<2) не удовлетворяет требованиям ПУЭ.
9.3 Расчет дифференциальной защиты на основе реле ДЗТ-11
1.) Определяются первичные токи на стороне ВН и НН трансформатора соответствующие его номинальной мощности, и токи в плечах защиты:
– первичные токи:
.; (9.3.1)
.; (9.3.2)
– определяем коэффициенты трансформации ТТ:
(схема соединения ()
(схема соединения Y)
TA1: ; TA2: ;
; (9.3.3)
; (9.3.4)
– вторичные токи в плечах защиты:
.; (9.3.5)
.; (9.2.6)
В качестве основной стороны защиты выбираем сторону с большим вторичным током в плечах защиты. В нашем расчете в качестве основной стороны выбираем сторону низкого напряжения.
2.) Определяем первичный расчетный ток небаланса без учета составляющей небаланса .
; (9.3.7)
А.; (9.3.8)
3.) Определяется предварительное значение тока срабатывания защиты.
– по условию отстройки от броска тока намагничивания:
; (9.3.9)
кА.; (9.3.10)
4.) Определяем число витков основной обмотки реле.
FСР=100 А – магнитодвижущая сила срабатывания реле ДЗТ-11.
.; (9.3.11)
; (9.3.12)
Округляем до ближайшего меньшего целого WОСН=10.
5.) Определяем число витков обмотки НТТ реле для не основной стороны.
; (9.3.13)
Округляем до ближайшего целого W1=11.
6.) Проверяем равенство МДС в плечах защиты:
(9.3.14)
; (9.3.15)
Условие приблизительного равенства соблюдается.
7.) Уточняется ток срабатывания защиты с учетом выбранного числа витков в обмотке:
.; (9.3.16)
8.) Определяется ток небаланса.
.; (9.3.17)
– уточненное значение тока небаланса IНБ:
; (9.3.18)
9.) Определяется число витков тормозной обмотки:
; ; ;
; (9.3.19)
Принимаем ближайшее большее из стандартного ряда (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 18, 24): .
10.) Определяется чувствительность защиты при КЗ в защищаемой зоне когда торможение отсутствует :
; (9.3.20)
Значение (КЧ<2)не удовлетворяет требованиям ПУЭ.
Округляем до ближайшего меньшего целого WОСН=12.
5.) Определяем число витков обмотки НТТ реле для не основной стороны.
; (9.3.13)
Округляем до ближайшего целого W1=13.
6.) Проверяем равенство МДС в плечах защиты:
(9.3.14)
; (9.3.15)
Условие приблизительного равенства соблюдается.
7.) Уточняется ток срабатывания защиты с учетом выбранного числа витков в обмотке:
.; (9.3.16)
8.) Определяется ток небаланса.
.; (9.3.17)
– уточненное значение тока небаланса IНБ:
; (9.3.18)
9.) Определяется число витков тормозной обмотки:
; ; ;
; (9.3.19)
Принимаем ближайшее большее из стандартного ряда (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 18, 24): .
10.) Определяется чувствительность защиты при КЗ в защищаемой зоне когда торможение отсутствует :
; (9.3.20)
Значение (КЧ>2) удовлетворяет требованиям ПУЭ.
9.4 Расчет МТЗ трансформатора
1.) Выбирается ток срабатывания МТЗ с независимой характеристикой установленной на секционном выключателе QB1.
Ток срабатывания защиты должен быть равен:
; (9.4.1)
где:
коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле и необходимый запас;
- коэффициент возврата реле;
- коэффициент самозапуска, значение которого зависит от схемы и параметров питающей сети, от вида нагрузки и ее параметров, от выбранных параметров срабатывания защиты и автоматики.
; (9.4.2)
где - коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме работы.
(9.4.3)
Приближенный расчет токов самозапуска:
Ток самозапуска определяется как ток 3-х фазного КЗ за эквивалентным сопротивлением питающей системы к подключенной к ней нагрузке:
А.; (9.4.4)
Рассчитаем сопротивление нагрузки:
Приведем параметры схемы замещения к стороне НН:
= (9.4.19)
= (9.4.20)
= (9.4.21)
= (9.4.22)
(9.4.23)
кА.; (9.4.24)
; (9.4.25)
кА.; (9.4.26)
кВ.; (9.4.27)
; (9.4.28)
Чтобы самозапуск состоялся необходимо .
Посчитаем коэффициент чувствительности:
; (9.4.29)
Значение КЧ удовлетворяет требованиям ПУЭ.
Время срабатывания защиты на QB1:
сек.; сек.; (9.4.30)
сек.; (9.4.31)
2.) Выбирается ток срабатывания МТЗ трансформатора установленной на стороне ВН. В качестве тока срабатывания МТЗ принимается наибольшее значение тока найденное по следующим расчетным условиям.
– по условию отстройки от самозапуска
; (9.4.32)
; (9.4.33)
где - коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме.
(9.4.34)
А.; (9.4.35)
Рассчитаем сопротивление нагрузки:
Сопротивление нагрузки на 0,4 кВ приведенное к высокой стороне:
Ом,; (9.4.40)
где А – ток приходящийся на нагрузку 0,4 кВ.
(9.4.43)
А.; (9.4.44)
; (9.4.45)
А.; (9.4.46)
кВ.; (9.4.47)
; (9.4.48)
– по условию отстройки от тока перегрузки при действии АВР трансформаторов в результате чего к работающему с нагрузкой трансформатору Т1 подключается затормозившаяся нагрузка трансформатора Т2:
; (9.4.49)
А.; (9.4.50)
; (9.4.51)
Сопротивление нагрузки на 0,4 кВ:
Ом.; (9.4.56)
где А – ток приходящийся на нагрузку 0,4 кВ.
(9.4.59)
А.; (9.4.60)
; (9.4.61)
А.; (9.4.62)
кВ.; (9.4.63)
; (9.4.64)
– по условию отстройки (согласования) от тока срабатывания МТЗ, установленной на секционном выключателе QB1. Защита расположение которой ближе к источнику питания (последующая) должна быть менее чувствительна, т.е. иметь больший ток срабатывания, чем защита, расположенная дальше от источника питания (предыдущая):
; (9.4.65)
где КНС – коэффициент надежности согласования, .
А.; (9.4.66)
А.; (9.4.67)
После расчета всех 3-х подпунктов выбираем наибольший IСЗ. Выбираем IСЗ2, в итоге IС1=184,36А.
3.) Определятся ток срабатывания реле и минимальные токи в реле при КЗ в основной и резервной зоне МТЗ:
А.; (9.4.68)
А.; (9.4.69)
А.; (9.4.70)
4.) Определяется коэффициенты чувствительности МТЗ в основной и резервной зоне:
; (9.4.71)
; (9.4.72)
; (9.4.73)
; (9.4.74)
Значения КЧ не удовлетворяют требованиям ПУЭ.
9.5 Расчет МТЗ трансформатора с пуском по напряжению
Для повышения чувствительности МТЗ устанавливают комбинированный пусковой орган напряжения.
1.) Выбирается IСЗ по следующим условиям:
А.; (9.5.1)
А.; (9.5.2)
А.; (9.5.3)
После расчета всех 3-х подпунктов выбираем наибольший IСЗ=136,076А.
2.) Определяем ток срабатывания реле:
А.; (9.5.4)
3.) Проверяется чувствительность МТЗ в основной и резервной зоне:
; (9.5.5)
; (9.5.6)
Значения КЧРЕЗ не удовлетворяет требованиям ПУЭ, поэтому МТЗ установленная на секционном выключателе QB1 так же выбирается с органом напряжения, то есть ток срабатывания защиты должен быть равен:
; (9.5.7)
кА.; (9.5.8)
Таким образом, ток по третьему условию:
А.; (9.5.9)
Наибольший из трех токов срабатывания IСЗ=138,7А.
4.) Определяем ток срабатывания реле:
А.; (9.5.10)
5.) Проверяется чувствительность МТЗ в основной и резервной зоне:
; (9.5.11)
; (9.5.12)
Значения КЧРЕЗ не удовлетворяет требованиям ПУЭ,
6.) Определяются напряжения срабатывания минимального реле напряжения и фильтра-реле напряжения обратной последовательности. Для минимального реле напряжения, напряжение срабатывания определяется по условию обеспечения возврата реле после отключения внешнего КЗ.
, для реле РН-50.
; (9.5.13)
UMIN – это междуфазное напряжение в месте установки защиты в условиях самозапуска после отключения внешнего КЗ.
В расчет подставляется меньшее значение полученное при расчете КСЗП.
кВ.
В.; (9.5.14)
КU=63 – коэффициент трансформации напряжения 6300/100.
В.; (9.5.15)
Напряжение срабатывания фильтра-реле обратной последовательности, выбирается из условия обеспечения отстройки от напряжения небаланса, в нормальном режиме. Для реле типа РНФ-1М:
В – номинальное вторичное напряжение трансформатора напряжения.
В.; (9.5.16)
7.) Определяется чувствительность МТЗ с пуском по напряжению для комбинированного органа напряжения.
Так как ТН подключается непосредственно к шинам НН защищаемого трансформатора, то чувствительность по напряжению в основной зоне защиты обеспечивается с большим запасом.
; (9.5.17)
– это междуфазное напряжение в месте установки ТН при 3-х фазном КЗ в расчетной точке когда указанное напряжение имеет максимальное значение.
Приведем параметры схемы замещения к стороне НН:
Ом.; (9.5.18)
Ом.; (9.5.19)
; (9.5.20)
В.; (9.5.21)
; (9.5.22)
Значение КЧU не удовлетворяет требованиям ПУЭ.
КЧ для фильтра-реле обратной последовательности:
; (9.5.23)
В.; (9.5.24)
U2min – междуфазное напряжение обратной последовательности в месте установки защиты при КЗ между 2-мя фазами в расчетной точке в режиме когда указанное напряжение минимально.
R2W2, X2W2 - сопротивления обратной последовательности. Подставляем параметры (R2W2 и X2W2) приведенные к стороне НН:
Ом.; (9.5.25)
Ом.; (9.5.26)
; (9.5.27)
В.; (9.5.28)
; (9.5.29)
Значение КЧU2 удовлетворяет требованиям ПУЭ.
6.) Время срабатывания МТЗ трансформатора.
Для первой ступени МТЗ действующей на отключение вводного выключателя НН (Q2) время срабатывания выбирается на ступень селективности больше времени срабатывания МТЗ установленного на QB1:
сек.; (9.5.30)
Для 2-й ступени действующей в нашем случае на включение выключателя на ВН (Q1), время срабатывания выбирается на больше чем время срабатывания 1-й ступени:
сек.; (9.5.31)
Обе выдержки времени могут быть выполнены одним реле времени с импульсными (проскальзывающими) и замыкающими контактами (типа РВМ).
Заключение
Спроектированная система электроснабжения станкостроительного завода имеет следующую структуру. Предприятие получает питание от энергосистемы по двухцепной воздушной линии электропередачи длиной 5 км напряжением 10 кВ. в качестве пункта приема электроэнергии используется двухтрансформаторная подстанция глубокого ввода с трансформаторами мощностью 1 000 кВА. Вся электроэнергия распределяется на напряжения 0,4 кВ по кабельным линиям. Распределительные пункты в системе распределения присутствуют.
В результате проделанной работы были определены следующие параметры электроснабжения. Расчетные нагрузки цехов определены по методу упорядоченных диаграмм. Была расчитана картограмма электрических нагрузок, по которой было определено место расположения пункта приема электроэнергии. На основании технико-экономического расчета было выбрано устройство высокого напряжения типа «мостик с неавтоматизированной перемычкой». Были выбраны силовые трансформаторы типа КТП -1000/10.
Питание цехов осуществляется кабельными линиями пущенными по воздуху. Для выбора элементов схемы электроснабжения был проведен расчет токов короткого замыкания в трех точках. На основании этих данных были выбраны аппараты на сторонах 10 кВ, 0,4 кВ, а также проведена проверка КЛЭП на термическую стойкость. Был произведен расчет дифференциальной токовой защиты трансформаторов ГПП, а также максимально токовой защиты с пуском по напряжению. В целом предложенная схема электроснабжения отвечает требованиям безопасности, надежности, экономичности.
Список литературы
1. «Справочник по проектированию электроснабжения» под редакцией Ю. Г. Барыбина, Л. Е. Федорова, М. Г. Зименкова, А.Г. Смирнова; М.: Энергоатамиздат, 1990. –576 с.
2. Никлепаев Б. Н., Крючков И. П. «Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования» М.: Энергоатамиздат, 1989. – 608 с.: ил.
3. В. К. Грунин, С. Г. Диев, В. В. Карпов, В. Ф. Небускин, В. К. Федоров, А. В. Щекочихин. «Расчет электрических нагрузок, выбор главных схем и оборудования промышленных предприятий: Учебное пособие»
4. А.А. Федоров, Г.В. Сербиновский. «Справочник по электроснабжению промышленных предприятий» М.: Энергоатомиздат, 1981.-624 с.
5. В.И. Крупович, М.Л. Самовера «Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей.» М.: Энергия, 1974.-696 с.
6. А.А. Федоров, Л.Е. Старкова «Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий» М.: Энергоатомиздат, 1987.-368 с.
7. «Правила устройства электроустановок» М.: Энергоатомиздат, 1985.-640 с.
8. Андреев В.А. «Релейная защита и автоматика СЭС» 1991г.
9. Беркович М.А. Молчанов В.В. Семенов В.А. «Основы техники релейной защиты» 1984г.
10. Чернобровов «Релейная защита» 1971г.
11. Шабад М.А. «Расчет распределительных сетей»- Л.: Энергоатамиздат, 1985-296с.,ил.
12. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 472 с.
13. Волобринский С.Д. Электрические нагрузки и балансы промышленных предприятий.-М.: Энергия, 1976.-264 с.
Разр.
Пров.
ДП.029c.140610.187.ПЗ
11
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист.
Изм.