Электроснабжение

по тексту
...

Исходные данные 4
Введение 7
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В ЦЕХЕ 8
2 ВЫБОР СХЕМЫ ЦЕХОВОЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,4 кВ 11
2.1 Выбор внутрицеховой сети 11
2.2 Выбор кабельных линий 12
2.3 Выбор автоматических выключателей 14
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРЕДПРИЯТИЯ 17
3.1 Определение расчетных нагрузок предприятия методу коэффициента спроса 17
3.2 Расчет нагрузки освещения 19
4 ВЫБОР МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ГПП (ПГВ) 24
5 ВЫБОР НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 26
5.1 Определения рационального напряжения 26
5.2. Капитальные затраты 29
5.3.Годовые эксплуатационные расходы 30
6 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 32
6.1 Выбор компенсирующих устройств 32
6.2 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности 32
7 ВЫБОР СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ПО ПРЕДПРИЯТИЮ 36
8 РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ 38
8.1 Расчет параметров схемы замещения 38
8.2 Расчет токов кз в сети 10 кВ 41
8.3 Расчет токов кз в сети 0,4кВ цеха 42
9 ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ПРОВОДНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПО УСЛОВИЯМ КЗ 44
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 46

В данном курсовом проекте рассматриваются вопросы проектирования электроснабжения текстильного комбината, а также требования к надежности электроснабжения, к электрооборудованию и мобильному управлению технологическими процессами.
Проект включает в себя расчёт электрических нагрузок предприятия, выбор цеховых ТП и трансформаторов ГПП, решение вопросов компенсации реактивной мощности в цехах. Отражены способы монтажа промышленных электроустановок, представлены новые технические решения, более современные типы электрооборудования и аппаратуры, рациональные методы электрических расчетов.
При проектировании системы электроснабжения промышленного предприятия предусмотрены гибкость системы и оптимизация параметров путём выбора номинальных напряжений, условий присоединения к энергосистеме, раци онального выбора числа и мощности трансформаторов, выбора более современных типов электрооборудования и аппаратуры, схем распределительных и цеховых электрических сетей, средств компенсации реактивной мощности, устройств регулирования напряжения и системы обслуживания.
Проект охватывает вопросы комплексного проектирования электроснабжения комбината, главной понизительной подстанции (ГПП) и цеховых подстанций на базе серии выпускаемого электрооборудования.
Большое внимание уделено вопросам, необходимой надежности электроснабжения, обеспечения качества электроэнергии, быстродействия и селективности устройств релейной защиты и оперативной автоматики. Приняты технические решения по размещению и компоновке подстанций в соответствии с требованиями ПУЭ, ПТБ, ТБ.

В качестве пиковой нагрузки от одного асинхронного двигателя принимают его пусковой ток, А:Iпик = Iпуск.дв = iпIном.дв , (11)где Iпуск.дв – пусковой ток двигателя. А, принимаем Iпуск.дв=(3–5)Iном.дв;Iном.дв – номинальный ток двигателя, А;iп – кратность пускового тока двигателя по отношению к номинальному.Iпик = Iпуск.дв = 5·68,2 =341 А.Выполняем выбор выключателей исходя из следующих условий:1. Номинальное напряжение выключателя должно соответствовать номинальному напряжению сети, В:Uном.в Uном.с , (12)где Uном.в – номинальное напряжение выключателя, В; Uном.с – номинальное напряжение сети, В.690341 – условие выполняется.2. Номинальный ток выключателя должен быть равен или превышать расчетный ток ответвления, А:Iном.в Iр ,(13)где Iном.в – номинальный ток выключателя, А;Iр – расчетный ток ответвления, А.100>68,2 – условие выполняется.3. Номинальный ток расцепителя должен быть равен или превышать расчетный ток ответвления, А:Iном.р Iр ;(14)160>68,2 – условие выполняется.4. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя должен превышать пусковой ток защищаемого двигателя, А:Iср. э kн.о Iпуск.дв , (15)где Iср. э – ток срабатывания электромагнитного расцепителя. А;kн.о – коэффициент надежности отстройки электромагнитного расцепителя от пускового тока двигателя (для выключателей серии ВА kн.о =2,1).1000 2,1·341 – условие выполняется.5. Ток срабатывания теплового расцепителя должен превышать номинальный ток двигателя, А:Iср.т = (1,21,4) Iном.дв , (16)где Iср.т – ток срабатывания теплового расцепителя. А;Iном.дв – номинальный ток двигателя, А.Iср.т = 1,354,4=6 А.Результаты оформляются в виде таблицы 5.Таблица 5 – Выбор автоматических выключателей в цехе№ п/пНаименование энергоприёмника, № на планеIр, AI пик, AТип автоматаАвтоматический выключатель I ном.рц, AI ном.в, AI ср.э, AI ср.т, A1234567891Электродвигалели (марки 4А) для пил11,758,5BA-99/125 12,5A5001624162Двигатели (марки 4А) для станков деревообработки9,145,5BA-99/125 12,5A5001624163Двигатели (марки 4А) для токарных станков4,422BA-99/125 12,5A500101494Двигатель (марки 4А) для вентиляции66,9334,5BA-99/125 12,5A5001624165Кран-балки4,321,5BA-99/125 12,5A500101496Вентиляторы5,326,5BA-99/125 12,5A500101497РЩ-168,2341BA-99/160 100A10001001711108РЩ-2107,1535,5BA-99/400 315A40004006614259Освещение (из табл.7)18,218,2ВА-99М/63 63А500241167510Всего на шинах НН221,31106,5BA-99/400 400A40004007775003 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРЕДПРИЯТИЯ3.1 Определение расчетных нагрузок предприятия методу коэффициента спросаЭтот метод применяется в проектной практике при большом числе электроприемников. В соответствии с этим методом допускается определять мощности отдельных цехов по средним значениям коэффициента спроса, кВт:(14)гдеРном – суммарная номинальная активная мощность силовых электроприемников цеха, кВт;Кс – коэффициент спроса данной группы электроприемников.Расчетная реактивная мощность при известной величине Рр.н, кВар:(15)гдеtgφ – коэффициент реактивной мощности, соответствующий заданному cosφ.Результаты расчета приведены в таблице 6.Таблица 6 – Расчетные нагрузки цехов завода№ по плануНаименование подразделенияРном,кВтКсcosφtgφРр, кВтQр, кварSр, кВАIр, A1Прядильный цех15000,60,950,339002971097,81669,92 Ткацкий цех28000,70,651,1719602293,23016,74588,83Красильный цех5500,20,451,9811022112,2170,64Котельная 6000,50,51,73300150335,4510,25Механический цех4000,450,80,7518081197,4300,36Столярный цех3000,40,51,7312048129,2196,67Электроремонтный цех2600,450,51,7311752,65128,3195,28Склад угля3000,20,42,29601261,293,19Административное здание1000,70,651,17704985,4130,010Проходная200,80,950,331612,820,531,211Компрессорная (СД, U > 1 кВ)30000,30,71,02900270939,61429,312Цех145,5   89,8114,5145,5221,3 Итого 4822,83402,26269,39536,43.2 Расчет нагрузки освещенияРасчетная активная мощность приемников освещения цеха также определяется по методу коэффициента спроса, кВт:,(16)где - удельная расчётная мощность, Вт/м2; - площадь цеха, м2; - коэффициент спроса на осветительную нагрузку; - коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА), примем для дуговых ртутных ламп (ДРЛ) ; для люминисцентных ламп (ЛЛ) ; для ламп накаливания (ЛН) ; - нормируемое значение освещённости для данного цеха, лк; - значение освещённости, к которому приведено ; принимаем ; - значение осветительной нагрузки; принимаем для ДРЛ ; для ЛЛ ; для ЛН .Полная и реактивная расчётная осветительная нагрузка определяется из выражения, кВт, кВар:,(17)где – коэффициент реактивной мощности электроприемников освещения;Произведем расчет для прядильного цеха:Реактивная составляющая равна: В курсовом проекте выбирается тип источников света для цехов и территории предприятия. Выбор количества и схемы размещения ламп не требуется. Расчеты сведены в таблицу 7.На основании предыдущих расчетов составляем сводную таблицу расчетных нагрузок цехов предприятия (таблица 8).Таблица 7 – Расчетная мощность приемников освещения№ п/пНаименование подразделения Тип лампЕнорм, лкКпраF, м2КсPуд.о Вт/м2Pном.о, кВтtgφ0Pр.о,кВтQро,квар1Прядильный цехДРЛ4001,190000,955,852,21,3218,2290,22Ткацкий цехДРЛ3001,180000,955,846,41,3145,5193,53Красильный цехДРЛ1001,180000,955,846,41,348,564,54Котельная цехДРЛ1001,124000,955,813,91,314,519,35Механический цехДРЛ1001,120000,955,811,61,312,116,16Столярный цехДРЛ1001,124000,955,813,91,314,519,37Электроремонтный цехДРЛ1501,124000,955,813,91,321,829,08Склад угляДРЛ1001,130000,955,817,41,318,224,29Административное зданиеЛЛ4001,218000,955,810,40,347,615,710ПроходнаяЛЛ2001,218000,955,810,40,323,87,911Компрессорная (СД, U > 1 кВ)ЛЛ1501,218000,655,810,40,312,24,012ЦехДРЛ1501,120000,955,811,61,318,224,213Освещение территории предприятия ДРЛ41,112540014,8601,921,3326,435,24Таблица 8 – Расчетные мощности электроприёмников предприятия№ п/пНаименование подразделения предприятияPрНН, кВтPр.о, кВтQрНН, кварQро,кварPрГПП, кВтQрГПП, кварSрГПП, кВ*А1Производство электроламп900218,2297290,21118,2587,21263,02 Цех произ. автотрак. электрооборудования1960145,52293,2193,52105,52486,73258,33Сварочный цех (ПВ=60%)11048,52264,5158,586,5180,64Обмоточный цех30014,515019,3314,5169,3357,25Деревообделочный цех18012,18116,1192,197,1215,26Сборочный цех12014,54819,3134,567,3150,47Производство мелких деталей11721,852,6529,0138,881,7161,08Испытательная станция и лаборатория6018,21224,278,236,286,29Кузнечно-штамповочный цех7047,64915,7117,664,7134,210Литейный цех (СД , U> 1кВ)1623,812,87,939,820,744,911Заготовительный цех и склады90012,22704,0912,2274,0952,512Цех89,818,2114,524,2108,0138,7175,813Освещение территории предприятия 26,4 35,2426,535,244,114Итого на стороне НН    5444,44145,37023,315Потери в трансформаторах ГПП    140,47702,33 16Итого на стороне ВН    5584,94847,67395,3Полная расчетная мощность электроприемников низкого напряжения цеха, по которой выбирают шинопроводы, кабели, электрические аппараты, кВА:;(19)Потери в трансформаторах определяем по формулам, кВт, кВар:Pт=0,02 Sрн;(20)Qт=0,1 Sрн;(21)Суммарную нагрузку на стороне 10 кВ получим с учётом потерь в трансформаторах 10/0,4 кВ, кВА:;(22)На ГПП:Pт = 0,027046 = 140,9 кВт.Qт = 0,17046 =704,6кВар.Расчетная активная нагрузка на внешнее электроснабжение, кВт:,(23)где КРМ – коэффициент разновременности максимумов, примем КРМ=0,95 [2];РР.ВН =(5444+140,9)·0,95 = 5584 кВт.QР.ВН =4145,3+704,6=4847 кВт.кВА.4 ВЫБОР МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ГПП (ПГВ)Для определения местоположения ГПП (ПГВ) на генплан предприятия наносится картограмма электрических нагрузок. Она представляет собой размещенные на генплане круги, площади которых в выбранном масштабе равны расчетным мощностям цехов, кВт:;(24)откуда радиус окружности, мм:(25)где Pp,i – расчетная активная мощность i-го цеха, кВт;m – масштаб мощности, принимается исходя из удобства геометрического построения, принимаем m = 1000 Вт/мм2.Для каждого цеха наносится своя окружность. Каждый круг имеет заштрихованный сектор, соответствующий по площади осветительной нагрузке. Результаты расчета оформляем в виде таблицы 9.Таблица 9 – Расчет центра электрических нагрузок предприятия№ цехаНаименование цехаРр, кВтX, мY, мРр∙Х, кВт∙мРр∙Y, кВт∙мR, мм123456781Прядильный цех1118,22103402348223801886,02Ткацкий цех2105,54603409685307158708,23Красильный цех158,551030080835475502,24Котельная цех314,550090157250283053,25Механический цех192,14209080682172892,56Столярный цех134,53059041023121052,17Электроремонтный цех138,81609022208124922,18Склад угля78,2500303910023461,69Административное здание117,6340303998435281,910Проходная39,815030597011941,111Компрессорная (СД, U > 1 кВ)912,21502401368302189285,412Цех10820180216019440 1,9Итого5417,91809393,51459235Картограмма активных нагрузок цехов предприятия позволяет найти центр электрических нагрузок (ЦЭН) всего предприятия. Координаты ЦЭН можно определить по формулам, м: (26) (27)где Xi, Yi – координаты центров нагрузок отдельных цехов, м.м.м.5 ВЫБОР НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ5.1 Определения рационального напряженияПри выполнении расчетов целесообразно к системе внешнего электроснабжения отнести трансформаторы, установленные на подстанции энергосистемы, а также питающие линии вместе с коммутационно-защитной аппаратурой, установленной в начале линии. Т.к. на предприятии имеются потребители второй категорий надежности, то предусматриваем сооружение двух питающих линий на стальных опорах.Выбор напряжений для питающих линий до ГПП предприятия выполняем следующим образом. Для определения рационального напряжения вычисляем нестандартное напряжение, соответствующее расчетным данным. Расчет выполняем по формуле Стилла, кВ:(28)где L – длина линии, км;Р – передаваемая мощность, кВт, принимается равной расчетной активной нагрузке предприятия Рр.п. кВ.Для технико-экономического сравнения из напряжений, имеющихся на подстанции энергосистемы, выбираем ближайшие стандартные – 35 и 10 кВ.Далее определяем технико-экономические показатели для следующих вариантов: 1) строительство ВЛ-35кВ от линии районной ПС 35кВ, находящейся на расстоянии 10 км от предприятия; 3) строительство ВЛ-10 кВ от линии районной ПС 10 кВ, находящейся на расстоянии 10 км от предприятия;Исходя из расчетной нагрузки рассчитываем номинальный ток ЛЭП ВН, А:, (29)где n – количество параллельных линий, n = 1 (рассчитаем максимальный ток, когда питание всего предприятия осуществляется по одной линии, при отключенной второй): A. А.В нормальном режиме, когда в работе оба кабеля, ток равен: А АПредварительно площадь сечения жил КЛ на напряжение 6,3 и 35 кВ определяем по методу экономических интервалов. Для этого определяем величину , (кВт/руб)1/2, (30)где Ен – нормативный коэффициент эффективности, ; - коэффициент отчислений на амортизацию, [2, табл.10.1];Для КЛ до 20 кВ проложенных в земле о.е./год - стоимость электроэнергии при одноставочном тарифе и напряжении 35 кВ,руб/МВтч;[1,табл.10.1] при одноставочном тарифе и напряжении 10 кВ,руб/МВтч;[1,табл.10.1] - время максимальных время максимальных потерь, ч/год; Для графиков нагрузок типовой формы величина τ определяется по эмпирической формуле, (31)где - годовое число часов использования потерь мощности от реактивных нагрузок, ч;Величину Тм при отсутствии данных выбираем в [6,табл.8.5] в зависимости от характера производства и числа смен (2 смены); принимаем Тм =4000; ч(кВт/руб)1/2 (кВт/руб)1/2Определим экономическое сечение провода и , мм2, (32)где jэк – экономическая плотность тока; для кабелей с бумажной и поливинилхлоридной изоляцией, при годовом числе часов использования максимума нагрузки равном 4000 ч:-с алюминиевой жилой для неизолированного линии jэк = 1,1 А/мм2[6,табл.В-4] мм2; мм2.Выбираем кабель АС-70 на напряжение для ВЛ 35 кВ и кабель АС-185 на напряжение КЛ 10 кВ по методу экономической плотности тока. По условию нагрева длительно допустимым током данным сечениям соответствуют значение 270 А, и 510 А соответственно, что является допустимым даже при работе линии в ремонтном или аварийном режиме. Далее, выбранные провода проверяем по условию допустимой потери напряжения. Определяем активные и индуктивные сопротивления для трехжильных кабелей [7, табл. П-3] АС-185 (rуд = 0,077 Ом/км, xуд = 0,071 Ом/км) → 10 кВАС-70 (rуд = 0,420 Ом/км, xуд = 0,4Ом/км) → 35 кВПотеря напряжения , В, определяется, (33)ВВΔUВЛ10=466,1 В, ΔUВЛ35=367,5 В что составляет 4,46%, и 1,04% соответственно. Таким образом, условие ∆Uмах ≤ 5%Uном. 5.2. Капитальные затратыКапитальные затраты складываются из стоимости Кв выключателей вместе с их установкой в ОРУ подстанции энергосистемы и стоимости Кл кабельных линий, тыс. руб. (34)Стоимость монтажа и материала 10 км ВЛ 10 кВ выполненной кабелем АС-185 равна 3,2 тыс.руб/км [3, табл.4.16] Стоимость монтажа и материала 6 км ВЛ 35 кВ выполненной кабелем АС-70 равна 4,85 тыс.руб/км [3, табл.4.6] Общая стоимость сооружения ВЛ 35кВ, ВЛ 10кВ с учетом длинны линии составляет: ;Стоимость выключателя Кв35, марки ВМКЭ-35Э-16/1000У3  цена 1540 т. рублей [2, табл. 5.2]. Предварительно к установке на ГПП принимаем 3 выключателя. Два перед трансформаторами и один на ремонтной перемычке. При 35 кВ общая стоимость выключателей составляет:Итого капитальные затраты на ВЛ 35 кВ составят, тыс. руб: тыс. руб.Стоимость выключателя для ВЛ 10 кВ, марки ВМП-10-20/1000У13 составляет 330 руб [2, табл.5.2]При 10 кВ общая стоимость выключателей составляет: .Итого капитальные затраты на ВЛ 10 кВ составят, тыс. руб: тыс. руб5.3. Годовые эксплуатационные расходы,(35)где - стоимость потерь электроэнергии в линиях, тыс. руб./год; (36)где Сэ – стоимость энергии;ΔWл – потери электроэнергии в линиях, тыс. кВт∙ч/год; (37)где п – число питающих линий; ΔРном – потери мощности в линии при длительно допустимой токовой нагрузке, кВт/км;, (38)кВт/км, (39) кВт/км - коэффициент загрузки линии;, (40) (37) кВт∙ч/год кВт∙ч/год - стоимость амортизационных отчислений на линии, тыс. руб./год (41)где ра.л– норма амортизационных отчислений для кабельных линий; Для ВЛ, 35 кВ о.е./год и для ВЛ 10 кВ о.е./год [2, табл.10.1]; тыс. руб./год тыс. руб./годТаким образом, экономически более выгодным получился вариант ВЛ 35 кВ.6 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ6.1 Выбор компенсирующих устройствРасчетная реактивная нагрузка на внешнее электроснабжение, реактивная мощность, которую целесообразно принимать из системы, кВар:QС = РрВН · tgφ,(39)гдеtgφ =0,328, соответствует коэффициенту мощности = 0,95.QС = 5598,9 · 0,328 =1836,2 кВар.Суммарная мощность, которую необходимо скомпенсировать на предприятии определяется исходя из соотношения, кВар:QКУ = QР – QС;(40)QКУ =5598,9-1836,2=3762,8 кВар. 6.2 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощностиДля цехов с разными удельными плотностями нагрузки могут быть приняты разные номинальные мощности трансформаторов. Однако, число типоразмеров трансформаторов, применяемых на предприятии, следует ограничить до 1-2, т.к. большое их разнообразие создает неудобство в эксплуатации и дополнительные трудности в резервировании и взаимозаменяемости. Поэтому выделяем цехи с большой плотностью нагрузки и для них выбираем трансформаторы большей мощности, чем для остальной части комбината. В этом случае близкорасположенные цехи с нагрузкой <1000 кВ∙А целесообразно подключать к общей ТП.