РАСЧЕТНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ: НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

РАСЧЕТНАЯ РАБОТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ: НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ.
Тема: Электроснабжение завода
...

Введение
Расчетная часть
список литературы

Понятие надежности объекта основано на сохранение во времени в установленных пределах значений всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения, транспортирования.
Надежность объекта: его безотказность (свойство непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой нароботки); ремонтопригодность ( приспособленность к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений, а так же к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов); долговечность (свойство сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной систе ме технического обслуживания и ремонта); сохраняемость ( свойство сохранять показатели безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течении и после сохранения и / или транспортирования).

153
17
Склад №3
150
0,55
0,65
1,17
83
97
3000
17
51
0,6
51
114
97
150
 
Итого по нагрузке до 1кВ
13890
 
 
 
6898
8470
64000
 
1048
 
890
7788
8470
11506
 
 
Освещение территории
 
 
 
 
 
 
158000
2
316
1
316
316
 
 
 
Итого по заводу
13890
 
 
 
6898
8470
222000
 
1364
 
1206
8104
8470
11722
Расчетная нагрузка
Потери мощности в цеховых трансформаторах
Расчёт активной мощности с учётом потерь трансформаторов и освещение территории.
Мощность компенсирующих устройств.
Потери мощности в компенсирующем устройстве
Расчётная мощность на шинах ГРП или ГПП
Полная расчётная мощность на шинах ГПП
Потери мощности в трансформаторе ГПП
Полная расчетная нагрузка с учётом потерь мощности в трансформаторе ГПП
Картограмма нагрузок и определение центра электрических
нагрузок.
Картограмма нагрузок предприятия представляет собой размещение по генеральному плану окружности, причём площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчётным нагрузкам цехов.
Центр нагрузок цеха или предприятия является символическим центром потребления электрической энергии цеха (предприятия).
Картограмма электрических нагрузок позволяет проектировщику достаточно наглядно представить распределение нагрузок на территории промышленного предприятия
Проводя аналогию между массами и электрическими нагрузками цехов Pi, координаты их центра можно определить в соответствии со следующими формулами:
;
Рассчитаем координаты ЦЭН по предприятию.
Результаты расчётов по цехам предприятия занесём в таблицу 3
Пример расчета произведём на цехе № 1деревообрабатывающий цех.
Рассчитаем радиус, определяющий величину активной расчетной нагрузки
где: m – коэффициент, характеризующий принятый масштаб.
Рассчитаем угол сектор круга, характеризующий величину осветительной нагрузки в цехе.


Картограмма электрических нагрузок.
Выбор напряжения питающей и распределительной сети.
Выбор напряжения питающей линии.
Комплекс главных вопросов при проектировании системы электроснабжения промышленного предприятия наряду с выбором общей схемы питания и определением целесообразной мощности силовых трансформаторов включает в себя выбор рациональных напряжений для схемы, поскольку их значениями определяются параметры линий электропередачи и выбираемого электрооборудования подстанций и сети, а следовательно, размеры капиталовложений, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы.
Выбор напряжения питающей линии осуществляется согласно номограмме напряжения, т.е. зависимости напряжения
либо по аналитическим формулам.
В Германии:
В США:
В Швеции:
Среднеарифметическое значение.
Из справочников по номограммам принимаем значение напряжения: 110 кВ
из двух выбранных значений напряжения выбираем 110кВ
Выбор напряжения распределительной сети.
Выбор напряжения распределительной сети тесно связан с решением вопросов электроснабжения предприятия. Окончательное решение принимают в результате технико-экономического сравнения вариантов, учитывающих различие сочетания напряжений отдельных звеньев системы.
Напряжение 10 и 6 кВ широко используется на промышленных предприятиях средней мощности – для питающих и распределительных сетей, на крупных предприятиях – на второй и последующих ступенях.
Напряжение 10 кВ является наиболее экономичным по сравнению с напряжение 6 кВ. напряжение 6 кВ допускается только в тех случаях, если на предприятии преобладает нагрузка с напряжением 6 кВ или когда значительная часть нагрузки питается от заводской ТЭЦ, где стоят генераторы напряжением 6 кВ.
Напряжение 35 кВ применяют для питания предприятий средней мощности и для распределения электроэнергии на первой ступени электроснабжения таких предприятий при помощи глубоких вводов. На предприятиях большой мощности напряжение 35кВ не рационально использовать в качестве основного. Оно может быть применено для питания потребителей электроэнергии, имеющих номинальное напряжение 35 кВ, и для питания удалённых приёмников электроэнергии.
Преимущество напряжения 20 кВ по сравнению с напряжением 35 кВ заключается в более простом устройстве сети и более дешевых коммутационных аппаратах.
По сравнению с напряжением 10 кВ при напряжении 20 кВ снижаются потери электроэнергии в элементах системы электроснабжения и токи КЗ в сетях. Однако напряжение 20 кВ, как и напряжение 35 кВ и 10 кВ, не целесообразно применять в качестве основного.
Необходимо отметить, что, несмотря на имеющиеся преимущества, применения напряжения 20 кВ сдерживается отсутствием оборудования на это напряжение.
Исходя из приведённых выше условий, и принимая во внимание то, что расчётная нагрузка, имеющейся на предприятии высоковольтной нагрузки 6 кВ, составляет менее 40% от общей полной расчётной нагрузки предприятия, отсутствует собственная электростанция с номинальным напряжением генераторов 6 кВ, принимаем напряжение распределительной сети 10 кВ.

Определение типа приемной подстанции ГПП.
Проектирование подстанций с высшим напряжением 6—750 кВ (главные понизительные подстанции, подстанции глубокого ввода, опорные и другие подстанции), осуществляется на основе технических условий, определяемых схемами развития энергосистемы (возможностями источников питания) и электрических сетей района, схемами внешнего электроснабжения предприятия, присоединением к подстанции энергосистемы или к ВЛ. схемами организации электроремонта, проектами системной автоматики и релейной защиты.
Исходные данные: район размещения подстанции и загрязненность атмосферы; значение и рост нагрузки по годам с указанием их распределения по напряжениям; значение питающего напряжения; уровни и пределы регулирования напряжения на шинах подстанции, необходимость дополнительных регулирующих устройств; режимы заземления нейтралей трансформаторов; значение емкостных токов в сетях 6(10) кВ; расчетные значения токов короткого замыкания; надежность и технологические особенности потребителей и отдельных электроприемников.
На подстанциях принимают, как правило, установку не более двух трансформаторов, большее количество допускается на основе технико-экономических расчетов и в тех случаях, когда требуются два средних напряжения.
Для ряда производств необходима установка электродвигателей (электроприемников) мощностью от 200—300 до 600—800 кВт. По технологическим соображениям асинхронные электродвигатели на 10 кВ.
Выбирают такую мощность трансформаторов, чтобы при отключении наиболее мощного из них оставшиеся обеспечивали питание нагрузки во время ремонта или замены этого трансформатора с учетом допустимой перегрузки как оставшихся в работе, так и резерва по сетям среднего и низкого напряжений.
Трансформаторы должны быть оборудованы устройством регулирования напряжения под нагрузкой, при их отсутствии допускается использование регулировочных трансформаторов.
Предохранители на стороне высокого напряжения подстанций 35—110 кВ с двухобмоточными трансформаторами можно применять при условии обеспечения селективности предохранителей и релейной защиты линий высокого и низкого напряжений, а также надежной защиты трансформаторов с учетом режима заземления нейтрали и класса ее изоляции.
Подстанции 10 – 110 кВ спроектирована комплектной, заводского изготовления блочной конструкции. Распределительные устройства на 6 кВ выполнены в виде комплектных шкафов закрытого типа из-за количества ответвлений более 25 и из-за нахождения в районах со снежными бурями
Главная понизительная подстанция выполнена с открытой частью 110 кВ и ЗРУ на 10 кВ
Выбор числа и мощности трансформаторов на ГПП.
Выбор мощности трансформаторов ГПП производится на основании расчетной нагрузки предприятия в нормальном режиме работы. В после аварийном режиме для надёжного электроснабжения потребителей предусматривается их питание от оставшегося в работе трансформатора.
Мощность ГПП определяется расчётной мощностью предприятия.
1. Выбор количества трансформаторов.
где: n – количество трансформаторов на ГПП
кЗ – коэффициент загрузки в нормальном режиме
2 Проверка по послеаварийному режиму
Принимаем к установке трансформаторы 2хТДН – 10000 ⁄ 10
3 Фактический коэффициент загрузки трансформаторов.
Выбор сечения воздушной линии, питающей завод.
Передачу электроэнергии от источника питания до приёмного пункта промышленного предприятия осуществляется воздушными или кабельными линиями. Сечение проводов и жил выбирается по техническим и экономическим условиям.
Выбор по длительно допустимому току.
1. Определяем расчётный ток
где: Uном – напряжение питающей линии согласно номограмме.
В зависимости от величины расчётной мощности, удаленности
предприятия от источника и стоимости электроэнергии.
Условие выбора
Согласно этому условию выбираем сечение ВЛ. сталеалюминиевый провод марки АС – 35/6,2 . Опоры стальные, линии двухцепные. Но по условиям короны принимаем при Uн = 110 кВ сталеалюминевый провод АС-70/11 .
2. Проверка выбранного сечения по условию допустимого уровня потерь напряжения.
где: - длина линии на 1% потери напряжения, справочная
величина, в зависимости от выбранного сечения.
- допустимая величина потерь напряжения в послеаварийном
режиме ±10% от номинального.

3. Проверка выбранного сечения по экономической плотности тока
где: - экономическая плотность тока. Выбирается из справочника
по числу часов работы, максимума активной нагрузки и материала провода.
4. Проверка минимально допустимого сечения по короне. Для напряжения 110 кв. минимальное сечение 70 мм2
Принимаем в качестве питающей линии воздушную линию на стальных опорах с проводами АС – 70/10.
Распределение нагрузки по ПП.
Система внешнего электроснабжения включает в себя схему электроснабжения и источника питания предприятия. Основным условием проектирования рациональной системы внешнего электроснабжения является надёжность, экономичность и качество электроэнергии в сети.
Экономичность определяется приведёнными затратами на систему электроснабжения. Надёжность зависит от категории потребителей электроэнергии и особенностей технологического процесса, неправильная оценка которого может привести как к снижению надёжности системы электроснабжения, так и к неоправданным затратам на излишнее резервирование.
При проектировании, как правило, разрабатывается несколько вариантов, наиболее целесообразным из которых определяется в результате технико-экономического сопоставления.
При проектировании схемы электроснабжения предприятия наряду с надежностью и экономичностью необходимо учитывать такие требования, как характер размещения нагрузок на территории предприятия, потребляемую мощность, наличие собственного источника питания.
В зависимости от установленной мощности приёмников электроэнергии различают объекты большой (75-100 МВт и более), средней (от 5-7.5 до 75 МВт) и малой (до 5 МВт) мощности. Для предприятий малой и средней мощности, как правило, применяют схемы электроснабжения с одним
приёмным пунктом электроэнергии (ГПП, ГРП, РП)
Схемы с двумя и более приёмными пунктами применяют на предприятиях большой мощности с преобладанием потребителей первой категории, при
наличии мощных и обособленных групп приёмников электроэнергии, при
развитии предприятия этапами, когда питание второй очереди экономически
целесообразно выполнять от отдельного приёмного пункта электроэнергии, а
также в тех случаях, когда приёмные пункты выполняют одновременно
функции РП и их установка экономически целесообразна.
Наиболее дешевыми являются схемы с отделителями и короткозамыкателями. Распределение электроэнергии при таких схемах осуществляется на РУ вторичного напряжения 6(10) кВ ПГВ.
Для предприятия средней и большой мощности, получающих питание от районных сетей 35, 110, 220, 330 кВ, широко применяют схему глубокого ввода. Такая схема характеризуется максимально возможным приближением высшего напряжения к электроустановкам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов.
Линии глубоких вводов, проходя по территории предприятия и имеют ответвления к нескольким подстанциям глубоких вводов (ПГВ), расположенных близко от питаемых ими нагрузок. Обычно ПГВ выполняют по простой схеме: без выключателей и сборных шин на стороне высокого напряжения.
Определение типа, количества и мощности цеховых ТП.
Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов возможно только путём технико–экономических расчётов с учётом следующих факторов; категории надёжности электроснабжения потребителей; компенсации реактивных нагрузок на напряжение до 1кВ; перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийных режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов трансформаторов в зависимости от графиков нагрузки.
Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять при наличии в цехе (корпусе) приёмников электроэнергии, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резервировании, осуществляемого по линиям низшего напряжения от соседних ТП, т.е. они допустимы для потребителей III и II категории, а также при наличии в сети 380-660В. небольшого количества (до 20%) потребителей I категории.
Произведём расчёт на примере подстанции ТП 1, встроенной в цех №1, питающей цех №1.
1.Расчётные активная и реактивная нагрузки (из табл.№2).
2.Определим мощность, тип, и количество компенсирующих устройств.
;
Выбираем установки 0,4 кВ типа 2хККУ-0,4-420
3. Рассчитаем комплексную реактивную мощность после компенсации.
4. Полная расчётная нагрузка трансформаторов.
5. Количество и мощность трансформаторов ТП 1.

принимаем к установке 2 трансформатора типа ТМ-1600/10

аналогичные расчёты производим для остальных ТП трёх вариантов схем, результаты расчётов заносим в таблицу №4.
Месторасположения и мощности цеховых подстанций
№п/с
Наименование п/с
месторасположение
Питающая нагрузка
Рр, кВт
Qр, квар
Тип компенсирующего устройства
Рр, кВт
Qр, квар
Sр, кВА
Кзн
Кза
Примечание
1
ТП-1
Встр.в цех№1
Цех №1
1241
1821
4*ККУ-0,4/420
1241
141
1249
0,39
0,78
2*1600
2
ТП-2
Встр.в цех№2
Цех №2
1182
1720
4*ККУ-0,4/340
1182
360
1235
0,39
0,78
2*1600
3
ТП-3
Встр.в цех№3
Цех№3
532
830
2*ККУ-0,4/340
532
150
553
0,44
0,88
2*630
4
ТП-4
Встр.в цех№4
Цех№4
502
779
2*ККУ-0,4/360
502
59
505
0,4
0,8
2*630
5
ТП-5
Встр.в цех№5
Цех№5
261
263
1*ККУ-0,4/200
261
63
268
0,67
-
1*400
6
ТП-6
Прист.к цеху№6
Цех№6
641
420
2*ККУ-0,4/150
641
120
652
0,52
1,04
2*630
7
ТП-7
Прист.к цеху№7
Цех№7
353
177
2*ККУ-0,4/70
353
37
355
0,44
0,88
2*400
8
ТП-8
Прист.к цеху№8
Цех№8,12,13
830
477
2*ККУ-0,4/150
830
177
849
0,67
1,35
2*630
9
ТП-9
Прист.к цеху№9
Цех№9,15,16,17
552
576
2*ККУ-0,4/200
552
176
579
0,46
0,92
2*630
10
ТП-10
Прист.к цеху№10
Цех№10
578
510
2*ККУ-0,4/170
578
170
603
0,48
0,96
2*630
11
ТП-11
Прист.к цеху№11
Цех№11
803
581
2*ККУ-0,4/170
803
241
838
0,67
1,33
2*630
12
ТП-12
Встр.в цех№14
Цех№14
313
316
2*ККУ-0,4/150
313
16
313
0,4
0,78
2*400
Выбор кабельных линий распределительной сети.
Передачу электроэнергии от источника питания до приёмного пункта промышленного предприятия осуществляется воздушными или кабельными линиями. Сечение проводов и жил выбирается по техническим и экономическим условиям.
К техническим условиям относятся выбор сечения по нагреву расчётным током, условиям коронирования, механической прочности, нагреву от кратковременного выделению тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальном и после аварийном режимах.
Экономические условия выбора заключаются в определении сечения линии, приведённые затраты которой будут минимальными. Выбор сечения по нагреву осуществляется по расчётному току.

Для примера произведём расчёт линии ГПП – ТП 1 варианта схемы 1.
1. Определим потери активной мощности ТП 1
2. Определим потери реактивной мощности ТП 1
аналогичные расчёты производим и для остальных ТП трёх вариантов схем, разультаты расчётов заносим в приложение к таблице №5. Значения: ∆Рхх,∆Ркз,Iхх,Uк, принимаются из справочника Фёдорова Сербиновского.

3.Определяем расчётную нагрузку линии ГПП-ТП 1

4.Определяем расчётную токовую нагрузку линии ГПП-ТП 1
5.Определяем допустимую токовую нагрузку линии ГПП-ТП 1
где К1- поправочный коэффициент;
К2-возможная кратковременная перегрузка кабельной линии.
6.Выбираем сечение линии по нагреву рабочим током по условию
предварительно принимаем кабель марки ААБ 3х25, способ прокладки в траншее, фактическая длинна 55 метров,

7.Проверяем выбранное сечение по допустимой потере напряжения.
где: - длина линии на 1% потери напряжения, справочная
величина, в зависимости от выбранного сечения.
- допустимая величина потерь напряжения в послеаварийном
режиме ±10% от номинального.

8. Проверка выбранного сечения по экономической плотности тока
;
где: - экономическая плотность тока. Выбирается из справочника
по числу часов работы, максимума активной нагрузки и материала провода.
окончательно принимаем кабель марки ААБ 3х16
аналогичные расчёты производим и для остальных линий трёх вариантов схем, разультаты расчётов заносим в таблицу №5.
НАЗВАНИЕ ЛИНИИ
НАГРУЗКА
L,м.
Способ прокладки
Поправ.
коэффициент
Доп. нагрузка
Sнг, мм2
S∆U,
мм2
Sэ, мм2
Марка и сечение кабеля
Iр.н,А
Iр.па,А
Iд.н,А
Iд.па,А
Iдсп,А
ГПП-ТП1
76
152
283
в траншее
0,8
76
152
165
3*70
6958
27
ААБ 3*70
ГПП-ТП-2
77
154
256
в траншее
0,8
77
154
165
3*70
6072
27,5
ААБ 3*70
ГПП-ТП-3
62
124
400
в траншее
0,9
69
138
140
3*50
4549
25
ААБ 3*50
ТП-3-ТП-4
30
60
26
в траншее
0,9
33
67
75
3*16
9091
11
ААБ 3*16
ГПП-ТП-5
16
-
126
в траншее
0,85
19
-
75
3*16