Проектирование электроснабжения узловой районной подстанции

ПЗ.doc

1 Исходные данные для курсового проекта7
1.1 Характеристика проектируемого объекта7
3. Среда и строительная часть помещения8
4. Технологический процесс8
5. Классификация помещения по взрыво-пожаро-электробезопасности.8
1 Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН10
2. Расчет электрических нагрузок цеха.11
3 Расчет компенсирующих устройств (КУ) и выбор трансформатора18
4. Расчет и выбор аппаратов защиты.21
3.1 Выбор выключателей22
5. Выбор способа прокладки питающей и распределительной сети.29
6. Выбор линий ЭСН.30
7. Расчет токов короткого замыкания33
8 Проверка элементов ЭСН характерной линии по токам КЗ и потере напряжения40
Список литературы 40
Приложение А Сводная ведомость нагрузок по цеху
Приложение Б Сводная ведомость электроприемников
Приложение В Ведомость монтируемого электрооборудования
Приложение Г Ведомость технического проекта
Системой электроснабжения называют комплекс устройств для производства передачи и распределения электрической энергии.
Системы электроснабжения промышленных предприятий обеспечивают электрической энергией промышленные потребители. Основными потребителями являются электроприводы различных машин и механизмов электрическое освещение электрические нагревательные устройства в том числе электрические печи.
Работа промышленных электроприводов и других потребителей как при проектировании так и во время эксплуатации должна находиться в строгом соответствии как с отдельными приемниками так и с комплексом электроприводов обеспечивающим работу сложных механизмов.
В системе электроснабжения (ЭСН) объектов можно выделить три вида электроустановок:
) по производству электроэнергии - электрические станции;
) по передаче преобразованию и распределению электрической энергии - электрические сети и подстанции;
) по потреблению электрической энергии в производственных и бытовых нуждах - приемники электроэнергии.
Работа приемников электроэнергии зависит от ее качества. Качество электроэнергии и в частности например отклонение напряжения вызывает изменение скорости движения электроприводов что в свою очередь вызывает уменьшение или увеличение производительности промышленных механизмов. При больших отклонениях скорости механизмов возможен брак выпускаемого продукта а также снижение количества продукта и даже полное прекращение его производства.
Влияние системы электроснабжения на производственный процесс очень велико. Достаточно сказать что производственный процесс во многом определяется показателями системы промышленного электроснабжения и электроприводов которые обеспечивают нормальный режим работы всего промышленного предприятия.
В силу изложенного в интересах нормальной работы промышленного производства необходимо достаточно полное знание комплекса вопросов электроснабжение - электропривод для будущих инженеров промышленных предприятий.
К сожалению требуемые знания не всегда имеются у специалистов по электроприводу а проектирование электроприводов ведется почти изолированно от систем электроснабжения.
Недостаточная осведомленность инженеров по электроприводу о мерах которые следует принимать при некачественной электроэнергии вынуждает их принимать нерациональные решения. Например при наличии несимметрии в системе питания трансформатор - приемник вопрос решают введением между трансформатором и приемником специального симметрирующего устройства которое практически почти удваивает мощность питающего устройства и резко увеличивает потери в питающей системе. В то же время если вместо симметрирующего устройства поставить трансформатор с иной схемой соединения обмоток можно ограничить дополнительную мощность всего на 5 - 6% и резко сократить расход электроэнергии на излишние потери ее.
1 Исходные данные для курсового проекта
Табл. 1.1 Перечень ЭО узловой районной подстанции
Трансформаторы собственных нужд
Компрессорные установки
Зарядно-подзарядные агрегаты АБ типа ВАЗП
Синхронные компенсаторы
Электронагреватели для выключателей приводов типа У-220 У-110
Электронагреватель шкафов КРУ-10
Электронагреватели трансформаторного масла
Насосы системы охлаждения AT
Отопление вентиляция и освещение ЗРУ-10
Отопление вентиляция и освещение ОПУ
Наружное освещение ОРУ-220 ОРУ-110
1.1 Характеристика проектируемого объекта
В данном курсовом проекте разрабатывается план электроснабжения участка механосборочного цеха.
В проектирование входит:
выбор электродвигателей соответствующим условиям среды;
выбор схемы питания и распределение сети цеха;
расчет электрических нагрузок выбор числа и мощности силовых трансформаторов;
выбор защитных аппаратов в сетях 04 кВ;
выбор кабелей и проверка оборудования к токам короткого замыкания.
Узловая распределительная подстанция (УРП) предназначена для связи напряжений трех классов: 220 110 и 10 кВ.
Она состоит из двух автотрансформаторов типа АТДЦТН-12500022011020. На стороне высокого напряжения ( ВН) установлено по 4 выключателя ВН типа У-220 на стороне среднего напряжения (СН) — по 5 выключателей СН типа У-110 на стороне низкого напряжения (НН) — по 12 шкафов типа КРУ-10.
Автотрансформаторы открытые распределительные устройства (ОРУ-220 и ОРУ-110) размещены на открытой площадке а шкафы в здании ЗРУ-10.
УРП обслуживается и имеет объединенный пункт управления (ОПУ) с дежурным персоналом. Кроме этого предусмотрены производственные служебные вспомогательные и бытовые помещения.
Потребители собственных нужд (СН) получают ЭСН от трансформаторов собственных нужд (ТСН) и по надежности ЭСН относятся к 1 категории.
Количество рабочих смен — 3. Грунт в районе цеха — супесь с температурой +12 °С. Территория УРП имеет ограждение из блоков-секций длиной 8 и 6 м каждый.
Размеры цеха АВ = 4830 м. Все помещения закрытого типа и имеют высоту 36м.
3. Среда и строительная часть помещения
По степени взрывоопасности помещение не относится к таковым так как технологический процесс не связан с взрывоопасными веществами.
Поскольку в помещении токопроводящие полы и есть возможность одновременного прикосновения к корпусу оборудования и металлоконструкциям здания то эти условия делают цех особо опасным помещением.
Температура воздуха внутри здания не превышает +20°С.
Среда в цехе не агрессивная.
4. Технологический процесс
Узловая распределительная подстанция (УРП) предназначена для связи напряжений трех классов: 220 110 и 10 кВ. УРП предусматривает производственные вспомогательные служебные и бытовые помещения.
5. Классификация помещения по взрыво-пожаро-электробезопасности.
Пожароопасными считаются помещения и установки в которых изготавливаются перерабатываются или хранятся горючие вещества но опасность взрыва отсутствует.
Взрывозащищенное электрооборудование - это электрооборудование в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого электрооборудования.
Виды взрывозащищенного оборудования механического цеха серийного производства:
Взрывонепроницаемое - когда оболочки электрооборудования могут выдержать максимальное давление взрыво-воспламеняемых газа пара или пыли которые могут проникнуть извне или образоваться внутри оболочек без повреждения их и распространение пламени изнутри через зазоры или отверстия в окружающую среду.
Повышенной надежности против взрыва - когда электрическое оборудование изготовлено таким образом что исключается возможность возникновения искр электрической дуги или опасных температур.
Искробезопасные - когда искры которые возникают при нормальной работе или могут возникнуть при любых возможных повреждениях не воспламеняют взрывоопасную среду.
Специальное - которое основано на иных принципах чем приведенные исполнения. Например: токоведущие части электрического оборудования заключены в оболочку с избыточным давлением воздуха или инертного газа без продувки или замены эпоксидными смолами или засыпаны кварцевым песком.
Взрывозащищенное электрическое оборудование электрические машины с защитой вида «с» допускается устанавливать только на механизмах где они не будут подвергаться перегрузкам частым пускам и реверсам.
В помещении механического цеха автоматические выключатели следует устанавливать в щитовых помещениях доступных только для обслуживающего персонала.
Таблица 1.2 – Классификация помещений электромеханического цеха по взрыво - пожаро- электробезопасности
Наименование помещений
1 Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН
Узловая районная подстанция по категории надежности ЭСН относится к потребителям 1 категории. Выбираем трансформаторную подстанцию с двумя трансформаторами и смешенную схему электроснабжения согласно(25.7.):
Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для питания многих электроприемников одного технологического агрегата но также большого числа сравнительно мелких приемников не связанных единым технологическим процессом. К таким потребителям относятся металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов и другие потребители распределенные относительно равномерно по площади цеха.
Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатор-магистраль где в качестве питающей линии применяются токопроводы (шинопроводы) изготовляемые промышленностью. Магистральные схемы выполненные шинопроводами обеспечивают высокую надежность гибкость и универсальность цеховых сетей что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей.
Для питания большого числа электроприемников сравнительно небольшой мощности относительно равномерно распределенных по площади цеха применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными. Питающие или главные магистрали подключаются к шинам шкафов трансформаторной подстанции специально сконструированным для магистральных схем. Распределительные магистрали к которым непосредственно подключаются электроприемники получают питание от главных питающих магистралей или непосредственно от шин комплектной трансформаторной подстанции (КТП) если главные магистрали не применяются.
К главным питающим магистралям подсоединяется возможно меньшее число индивидуальных электроприемников. Это повышает надежность всей системы питания.
Следует учитывать недостаток магистральных схем заключающийся в том что при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от нее электроприемники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных крупных потребителей не связанных единым непрерывным технологическим процессом.
ШРА – 1 через линейный выключатель питает электроприемники № 1116
РП – 1 через линейный выключатель питает электроприемники №918.
РП – 2 через линейный выключатель питает электроприемники №1019.
ШРА – 2 через линейный выключатель питает электроприемники № 345678.
ШРА – 3 через линейный выключатель питает электроприемники №1213141517.
2. Расчет электрических нагрузок цеха. Выбор числа и мощности трансформаторов.
Расчет максимальных силовых нагрузок удобнее вести табличным способом на любых ступенях электроснабжения.
В графе 1 указывается наименование распределительного пункта и подключенного к нему электрооборудования. Электроприёмники с одинаковым режиМОм работы (одинаковые Ки cosj и tgj).
В графе 2 указываются пределы номинальных мощностей.
В графе 3 указывается количество электроприёмников по подгруппам и в целом.
В графе 4 проставляют суммарную установленную мощность всех электроприёмников.
В графах 5 6 и 7 для каждой подгруппы проставляем Ки cosj и tgj определяемые по [1 табл. 1.7]. При заполнении графы в целом по ШРА1 находим средний по группе:
Графа 8 заполняется только в целом по группе. В ней:
где m - показатель силовой сборки в группе;
Рном mах - максимальная номинальная мощность электроприёмника;
Рном min - минимальная номинальная мощность.
В графе 9 10 11 находим среднюю активную реактивную и полную мощность за наиболее загруженную смену.
где: Рсм - средняя активная мощность за нагруженную смену кВт;
Qсм - средняя реактивная мощность за нагруженную смену квар;
Ки - коэффициент использования электроприемников;
tg φ - коэффициент реактивной мощности.
Электронагреватель КРУ-10:
Отопление вентиляция и освещение ЗРУ-10:
Наружное освещение ОРУ-220; ОРУ-110:
Электронагреватели для выключателей и приводов типа У-220 У-110:
Компрессорные установки:
Зарядно-подзарядные устройства:
Синхронные компенсаторы:
Отопление вентиляция и освещение ОПУ:
Электронагреватели трансформаторного масла:
Насосы системы охлаждения АТ:
Остальные графы 12 - 18 заполняют только в целом по группам. В графе 12 проставляется эффективное число электроприёмников nэ. Оно отличается от действительного числа электроприёмников тем что электроприёмники с различным режиМОм работы (разными Ки) и различной мощностью заменяются электроприёмниками с одинаковой мощностью и одинаковым режиМОм работы (Ки средний по группе).
Т.к. на ШРА1 m ³ 3 Ки.ср ³ 02 n 5 то:
где - относительная мощность наиб. по мощности электроприёмников.
nэ - эффективное число электроприёмников.
По nэ и Ки.ср определяют коэффициент максимума активной нагрузки и проставляют в графу 13.
Т.к. nэ 10 то коэффициент максимума реактивной нагрузки принимаем
K'м =11 и заносим в графу 14.
В графу 15 проставляем максимальную активную мощность:
В графу 16 проставляем максимальную реактивную мощность
Qmax = K'м Qсм = 11 743 = 817 квар.
Максимальные активные и реактивные мощности группы имеющей три электроприёмника и менее определяется как сумма их номинальных мощностей.
В графы 17 и 18 заносят полную расчётную мощность и расчётный ток на ШРА1:
Т.к. на ШРА 2 m ³ 3 Ки.ср ³ 02 n ³5:
Qmax = K'м Qсм = 11 119.47 = 131.42 квар.
Т.к. на ШРА3 m ³ 3 Ки.ср ³ 02 n ³5:
Qmax = K'м Qсм = 11 7226 = 7948 квар.
В итоге по РП1 и РП2:
Т.к. на РП1 m ³ 3 Ки.ср ³ 02 n 5 то:
Qmax = K'м Qсм = 11 5425 = 5968 квар.
Потери в трансформаторе:
3 Расчет компенсирующих устройств (КУ) и выбор трансформатора
Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям нерациональна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения обусловленные загрузкой их реактивной мощностью и дополнительные потери напряжения в питательных сетях. Ввод источника реактивной мощности приводит к снижению потерь в период максимума нагрузки в среднем на 0081 кВткВар. В настоящее время степень компенсации в период максимума составляет 025 кВаркВт что значительно меньше экономически целесообразной компенсации равной 06 кВаркВт.
При выборе средств компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий необходимо различать по функциональным признаками две группы промышленных сетей взависимости от состава их нагрузок: первая группа – сети общего назначения (сети с режиМОм прямой последовательности основной частоты 50 Гц ;вторая группа – сети со специфическим нелинейными несимметричными и резко переменными нагрузками.
Наибольшая суммарная реактивная нагрузка предприятия применяемая для определения мощности компенсирующей установки равна: QM1 =KHCQP где КНС – коэффициент учитывающий несовпадения по времени наибольшей активной нагрузки энергосистемы и реактивной нагрузки предприятия.
По входной реактивной мощности QЭ1 определяют суммарную мощность компенсирующего устройства предприятия а по назначению QЭ2 регулируемую часть компенсирующего устройства QЭ1 определяют по балансу реактивной мощности на границе электрического раздела предприятия и энергосистемы в период наибольшей активной нагрузки энергосистемы: QK1 = QM1+QЭ2. Для промышленных предприятий с присоединяемой суммарной мощностью трансформатора менее 400 кВ*А значение мощности компенсирующего устройства QЭ1 задается энергосистемой и является обязательным при выполнении проекта электроснабжения предприятия.
По согласованию с энергосистемой выдавшей технические условия на присоединение потребителей допускается принимать большую по сравнению с QЭ1 суммарную мощность компенсирующего устройства если это снижает приведенные затраты на систему электроснабжения предприятия в целом.
Средствами компенсации реактивной мощности являются в сетях общего назначения батареи конденсаторов (низшего напряжения – НБК и высшего напряжения – ВБК) и синхронные двигатели в сетях со специфическими нагрузками дополнительно к указанным средствам силовые резонансные фильтры (СРФ) симметрирующие и фильтросимметрирующие устройства устройства динамической мощности с быстродействующими системами управления (СТК) и специальные быстродействующие синхронные компенсаторы (ССК).
Таблица 5 – Исходные данные
Определяем расчетную мощность компенсирующего устройства:
QKP = α*PM*(tgφ – tgφк)
QKP = 09*102191(045 – 033) = 110 кВар;
Из (3 с 123) выбирается 2*УК2 – 038 – 50 со ступенчатым ручным регулированием по 25кВар по одной на секцию.
Определяем фактические значения tgφФ и cosφФ после компенсации реактивной мощности:
tgφФ = tgφ - = 045 - = 033
Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь.
SP = 07*SBH = 07*111328=7793 кВ*А;
РТ. = 002*SHH = 002*105573= 2111 кВт;
QT. = 01*SHH = 01*105573= 105557 кВар;
По (3 с 107) выбираем трансформатор типа ТСЗ –10001004
РХ.Х. = 3000 кВт; РК.З. = 12000 кВт; Iхх. = 15 %; UК.З. = 55 %.
Рассчитываем коэффициент загрузки трансформатора:
КЗ = 1055731*1000 = 053.
Выбираем цеховую КТП2 КЗ = 053.
Таблица 6 – Сводная ведомость нагрузок
4. Расчет и выбор аппаратов защиты.
При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и кабелей КЗ вызывают повышение температуры токопроводящих жил больше допустимой. Это приводит к преждевременному износу их изоляции следствием чего может произойти пожар взрыв во взрывоопасных помещениях поражение персонала.
Для предотвращения этого линия ЭСН имеет аппараты защиты отключающий поврежденный участок.
Аппаратами защиты являются: автоматические выключатели предохранители с плавкими вставками и тепловые реле встраиваемые в магнитные пускатели.
Автоматические выключатели являются наиболее совершенными аппаратами защиты надежными срабатывающими при перегрузке и КЗ в защищаемой линии. Чувствительными элементами автоматов являются расцепители: тепловые электромагнитные и полупроводниковые.
Выключатели серии ВА разработок 51525355 предназначены для отключений при КЗ и перегрузках в электрических сетях отключений при недопустимых снижениях напряжения а также для нечастых оперативных включений отключении электрических цепей. Выключатели серии ВА разработок 51 и 52 имеют тепловой (ТР) и электромагнитные расцепители иногда только ЭМР.
ВА 51 – имеют среднюю коммутационную способность;
ВА 52 – имеют повышенную коммутационную способность.
Автоматические выключатели выбираются согласно условиям:
для линии без ЭД – IН.А>IН.Р.; IH.P.>IД.Л;
для линии с одним ЭД – IН.А.> IH.P.>125 IД.Л;
для групповой линии с несколькими ЭД – IH.A> IH.P.>11.
Выбор автоматов производится по следующим условиям:
По напряжению Uн.а. ³ Uн.сети
где Uн.а - номинальное напряжение автомата В;
Uн.сети - номинальный ток сети В.
По току Iн.а. ³ Iн.сети ; Iн.а. ³ Imax.сети
где Iн.а. - номинальный ток автомата А;
Iн.сети - номинальный ток сети А;
Imax.сети - максимальный ток сети А.
По номинальному току расцепителю
-для одиночных электроприемников Iн.р. ³ 125Iн.сети
где Iн.р. – номинальный ток расцепителя автомата А.
-для магистральных сетей Iн.р. ³ 11Iн.сети
По пусковому току Iпуск. Iмгн.
где Iпуск. - пусковой ток электроприемника А;
Iмгн. - ток срабатывания электромагнитного (максимального мгновенного) расцепителя А.
Для выбора аппарата защиты нужно знать ток в линии где он установлен его тип и число фаз.
Токи (в амперах) в линии определяются по формуле:
где Sт - номинальная мощность трансформатора кВА;
Uн - номинальное напряжение трансформатора кВ.
где Pном - мощность ЭД переменного тока кВт;
Uн - номинальное напряжение ЭД кВ;
Рассчитываются и выбираются АЗ типа ВА (наиболее современные).
3.1 Выбор выключателей
Iн.р. ³ Iт =144928 А.
по [3 с40] выбираем ВА 53-43 с данными:
Iм = 6344 А (из табл.1 приложения Б);
Iн.р. ³ 125Iм =1256344=793А.
по [7 с3940] выбираем ВА 51-31 с данными:
Линия ШНН – РП1: (без электродвигателей)
Iм = 3794 А (из табл.1 приложения Б);
по [7 с3940] выбираем ВА 55-37 с данными:
Расчет выключателей на линии ШНН – РП2 аналогичен т.к. подключены одинаковые потребители.
Iм = 39799 А (из табл.1 приложения Б);
Iн.р. ³ 11Iм =1139799=43779А.
Iм = 361 А (из табл.1 приложения Б);
Iн.р. ³ 11Iм =11361=3971А.
Электронагреватель шкафов КРУ-10:
по [3 с3940] выбираем ВА 51-31 с данными:
Uн.а = 380 В; Iн.а = 100А; Iн.р = 40А; Iу(п) = 135 Iн.р; Iу(кз) = 3Iн.р; Iоткл = 6 кА.
Отопление вентиляция и освещение:
Iн.р. ³ 125Iд =12596=12 А.
по [3 с3940] выбираем ВА 51-25 с данными:
Uн.а = 380 В; Iн.а = 25 А; Iн.р = 125 А; Iу(п) = 135 Iн.р; Iу(кз) = 10 Iн.р; Iоткл = 25 кА.
Наружное освещение ОРУ-220 и ОРУ-110:
Uн.а = 380 В; Iн.а = 25А; Iн.р = 8А; Iу(п) = 135 Iн.р; Iу(кз) = 3Iн.р; Iоткл = 6 кА.
Электронагреватели для выключателей приводов типа У-220 и У-110:
Iн.р. ³ I =35355 А.
по [3 с3940] выбираем ВА 53-37 с данными:
Uн.а = 380 В; Iн.а = 400А; Iн.р = 400А; Iу(п) = 125 Iн.р; Iу(кз) = 2Iн.р; Iоткл = 20 кА.
Iн.р. ³ 125Iд =1254016=502 А.
Uн.а = 380 В; Iн.а = 100 А; Iн.р = 63 А; Iу(п) = 135 Iн.р; Iу(кз) = 3 Iн.р; Iоткл = 6 кА.
Зарядно-подзарядные агрегаты АБ типа ВАЗП:
Uн.а = 380 В; Iн.а = 100А; Iн.р = 63А; Iу(п) = 125 Iн.р; Iу(кз) = 3Iн.р; Iоткл = 6 кА.
Iн.р. ³ 125Iд =12514056=1757 А.
по [3 с3940] выбираем ВА 51-35 с данными:
Uн.а = 380 В; Iн.а = 250 А; Iн.р = 200 А; Iу(п) = 125 Iн.р; Iу(кз) = 12 Iн.р; Iоткл = 6 кА.
Uн.а = 380 В; Iн.а = 160А; Iн.р = 125А; Iу(п) = 125 Iн.р; Iу(кз) = 10Iн.р; Iоткл = 125 кА.
Насосы систем охлаждения АТ:
Iн.р. ³ 125Iд =1256298=7873 А.
Uн.а = 380 В; Iн.а = 100 А; Iн.р = 80 А; Iу(п) = 125 Iн.р; Iу(кз) = 4 Iн.р; Iоткл = 7 кА.
Iн.р. ³ 125Iд =125128=16 А.
Uн.а = 380 В; Iн.а = 25 А; Iн.р = 16 А; Iу(п) = 125 Iн.р; Iу(кз) = 4 Iн.р; Iоткл = 3 кА.
5. Выбор способа прокладки питающей и распределительной сети. Описание конструкционного исполнения сети.
В данном помещении экономически более целесообразно применить кабели с алюминиевыми жилами. Применяем силовой кабель марки АВВГ так как он имеет прочную двойную изоляцию достаточную гибкость для прокладки в трубах и широкий ассортимент сечений.
Наиболее подходящим конструктивным исполнением внутренней электрической сети для данного помещения будет являться скрытая подпольная проводка в защитных трубах при которой обеспечивается высокая надежность и хорошая механическая защита кабеля. Глубина его заложения 3 см.
Прокладка шинопроводов ШРА производится на опорах и стенах. Размещаются они на высоте 3 метра от уровня пола.
Выбираются линии ЭСН с учетом соответствия аппаратам защиты согласно условию:
где Iдоп - допустимый ток проводника А;
Kзщ - коэффициент защиты;
Для прокладки в воздухе в помещениях с нормальной зоной опасности при отсутствии механических повреждений выбирается кабель марки АВВГ Кзщ = 125.
Iдоп ≥ KзщIу(п) = 12513580 = 135 А.
по [3 с. 79] выбирается АВВГ - 370 Iдоп = 140 А.
Iдоп ≥ KзщIу(п) = 125125400 = 625 А.
по [3 с. 79] выбирается 3*АВВГ - 3150 Iдоп = 705 А.
Расчет линии ШНН – РП2 аналогичен т.к. подключены одинаковые потребители.
Iдоп ≥ KзщIу(п) = 12513540 = 675 А.
по [3 с. 79] выбирается АВВГ - 325 Iдоп = 75 А.
Iдоп ≥ KзщIу(п) = 125135125 = 2109 А.
по [3 с. 79] выбирается АВВГ - 36 Iдоп = 32 А.
Iдоп ≥ KзщIу(п) = 1251358 = 135 А.
по [3 с. 79] выбирается АВВГ - 325 Iдоп = 19 А.
Iдоп ≥ KзщIу(п) = 12513563 = 10631 А.
по [3 с. 79] выбирается АВВГ - 350 Iдоп = 110 А.
Iдоп ≥ KзщIу(п) = 125125200 = 3125 А.
по [3 с. 79] выбирается 2*АВВГ - 395 Iдоп = 340 А.
Iдоп ≥ KзщIу(п) = 125125125 = 19531 А.
по [3 с. 79] выбирается АВВГ - 3120 Iдоп = 200 А.
Iдоп ≥ KзщIу(п) = 12512580 = 125 А.
Iдоп ≥ KзщIу(п) = 12512516 = 25 А.
по [3 с. 79] выбирается АВВГ - 34 Iдоп = 27 А.
по [3 с. 96] выбирается ШРА4-100-44-УЗ::
Выбор РП1: ПР 85-03-2011-2УХЛ; Iном=400А.
Выбор РП2 аналогичен т.к. подключены одинаковые аппараты;
Выбор ШРА2 ШРА4-400-44-У3; Iном=400А.
Выбор ШРА3 ШРА4-400-44-У3; Iном=400А.
7. Расчет токов короткого замыкания
Коротким замыканием называется непосредственное соединение между любыми точками разных фаз фазы и нулевого провода или фазы с землей непредусмотренное нормальными условиями работы установки. Ниже перечислены основные виды коротких замыканий в электрических системах.
Трехфазное короткое замыкание при котором все три фазы замыкаются между собой в одной точке.
Двухфазное короткое замыкание при котором происходит замыкание двух фаз между собой.
Двухфазное короткое замыкание на землю при котором замыкание двух фаз между собой сопровождается замыканием точки повреждения на землю (в системах с заземленными нейтралями).
Однофазное короткое замыкание при котором происходит замыкание одной из фаз на нулевой провод или на землю.
Вычисление токов КЗ производится для определения условий работы потребителей при аварийных режимах; выбора электрических аппаратов шин изоляторов силовых кабелей; проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики; проектирования защитных заземлений; подбора характеристик разрядников для защиты от перенапряжений.
В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий (КЗ) сопровождающихся резким увеличением тока. Поэтому электрооборудование устанавливаемое в системах электроснабжения должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом величин этих токов.
Расчет токов КЗ ведется двумя способами:
в относительных единицах (в сетях выше 04 кВ);
в именованных единицах (в сетях 04 кВ в МОм; в сетях выше 04 кВ в Ом).
По расчетной схеме составляем схему замещения в которой воздушную линию замещаем индуктивным сопротивлением кабельные линии - активным и индуктивным сопротивлением. Силовые трансформаторы до 1600 кВА замещаются активным и индуктивным сопротивлением выше 1600 кВА - только индуктивным.
Составляем схему замещения и нумеруем точки КЗ в соответствии с расчетной схемой.
Рисунок 1. Схема ЭСН Рисунок 2. Схема Рисунок 3. Схема
расчетная замещения замещения
Вычисляем сопротивления элементов.
Для системы находим по формуле:
где Iс - ток системы А;
Sт - мощность трансформатора кВА;
Uс - линейное напряжение сети кВ.
Выбирается наружная ВЛ АС - 3 1018; Iдоп = 84 А;
R'с = r0 Lс = 3.3315 = 5 Ом
X'с и R'с - сопротивления в системе Ом;
Lс - длина линии км.
Сопротивления приводятся к НН:
где Uнн и Uвн - напряжения низкое и высокое кВ.
Для трансформаторов по таблице 1.9.1 [2 с. 61]:
Rт = 2 МОм Хт = 8 МОм Zт = 88 МОм Zм(1) = 81 МОм.
Для автоматов по таблице 1.9.3 [2 с. 61]:
SF - R1SF = 008 МОм X1SF = 008 МОм Rп1SF = 01 МОм
SF1 - RSF1 = 13 МОм XSF1 = 12 МОм RпSF1 = 075 МОм
SF - RSF = 55 МОм XSF = 45 МОм RпSF = 13 МОм
Для кабельных линии по таблице 1.9.5 [2 с. 62]:
КЛ1: r'0 = 0447 МОмм; x0 = 0082 МОмм.
Расчет удельных сопротивлений по формуле:
Rкл1= rO Lкл1 = 0447 36 = 1609 МОм;
Xкл1= xO Lкл1 = 0082 36 = 295 МОм
КЛ2: r0 = 0447 МОмм; x0 = 0082 МОмм.
Rкл2= rO Lкл2 = 0447 09 = 04 МОм;
Xкл2= xO Lкл2 = 0082 09 = 0074 МОм
Для шинопровода ШРА 100 по таблице 1.9.7 [2 с. 61]:
r0 = 021 МОмм x0 = 021 МОмм r0п = 042 МОмм x0п = 042 МОмм.
Rш= rO Lш = 021 18 = 3126 МОм;
Xш=xO Lш = 021 18 = 06 МОм
Для ступеней разделения по таблице 1.9.4 [2 с. 61]:
Rс1 = 15 МОм; Rс2 = 20 МОм.
Упрощаем схему замещения вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносим на схему замещения упрощенная.
- эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ рассчитываются по формулам МОм.
где: RЭ XЭ - эквивалентные сопротивления МОм;
X R - удельные сопротивления МОм.
RЭ1 = Rс + Rт + R1SF + Rп1SF + Rс1 = 8 + 2 + 008 + 01 + 15 = 2518 МОм;
XЭ1 = Xс + Xт + X1SF = 1 + 8 + 008 = 908 МОм;
RЭ2 = RSF1 + RпSF1 + Rкл1 + Rш + Rс2 = 13 + 075 + 1609 + 378 + 20 = 4192 МОм;
XЭ2 = XSF1 + Xкл1 + Xш = 12 + 295 + 378 = 793 МОм;
RЭ3 = RSF + RпSF + Rкл2 = 55 + 13 + 3126 = 3806 МОм;
XЭ3 = XSF + Xкл2 = 45 + 06 = 51 МОм;
Вычисляем сопротивления до каждой точки КЗ:
RK1 = RЭ1 = 2518 МОм; XК1 = XЭ1 = 908 МОм;
RK2 = RЭ1 + RЭ2 = 2518 + 4192 = 671 МОм;
XK2 = XЭ1 + XЭ2 = 908 + 793 = 1701 МОм;
RK3 = RK2 + RЭ3 = 671 + 3806 = 10516 МОм
XK3 = XK2 + XЭ3 = 1701 + 51 = 2211 МОм
где: RK XK ZК - сопротивления до каждой точки КЗ.
Определяем коэффициенты Ку и q по формуле:
где: Ку - ударный коэффициент;
q - коэффициент действующего значения ударного тока.
Определяются 3- фазные и 2- фазные токи КЗ и заносятся в Таблицу 3
Рассчитываем токи КЗ 3- фазные кА:
где: UК - линейное напряжение в точке КЗ кВ;
ZК - полное сопротивление до точки КЗ МОм.
Находим действующее значение ударного тока кА:
Рассчитываем ударный ток кА:
Рассчитываем токи КЗ 2-фазные кА:
Составляется схема замещения для расчета 1-фазных токов КЗ (рисунок 4) и определяются сопротивления.
Рисунок 4. Схема замещения для расчета 1-фазных токов КЗ.
Для кабельных линий:
Rпкл1 = 2 rO Lкл1 = 2 0447 36 = 3218 МОм;
Rпш = rOпш Lш = 042 18 = 756 МОм;
Rпкл2 = 2 rO Lкл2 = 2 521 6 =6252МОм;
Rп2 = Rс1 + Rпкл1 + Rпш + Rс2 = 15 + 3218 + 756 + 20 = 7474 МОм;
Xп2 = Xпкл1 + Xпш = 511 + 756 = 1296 МОм;
Rп3 = Rп2 + Rпкл2 = 7474 + 6252 = 13726 МОм;
Xп2 = Xп2 + Xпкл2 = 1296 + 09 = 1386 МОм;
Данные заносятся в таблицу 2 сводную ведомость токов КЗ.
Таблица 2. Сводная ведомость токов КЗ
8 Проверка элементов ЭСН характерной линии по токам КЗ и потере напряжения
Согласно решениям по токам КЗ АЗ проверяются:
на надежность срабатывания:
SF: IК1(1)> 3IН.Р(1SF) = 524кА> 3*16=48 кА;
SF1: IК2(1)> 3IН.Р(SF1) = 214кА>3*008=024 кА;
SF: IК3(1)> 3IН.Р(SF) = 134кА> 3*00125=004 кА.
Надежность автоматов обеспечена;
на отключающую способность:
SF: IОТКЛ(1SF)>√2IК1 (3) = 31кА > 1201 кА;
SF1: IОКТЛ(SF1)>√2IК2 (3) = 10кА > 468 кА;
SF:IОТКЛ(SF)>√2IК3 (3) = 38кА > 303 кА.
Автомат при КЗ отключается не разрушаясь;
Согласно условиям проводники проверяются:
на термическую стойкость:
КЛ1 (ШНН – ШРА1):SКЛ1>SКЛ1.ТС = 120 > 64 мм2;
SКЛ1.ТС = αIК2(3)√tПР(1) = 11*468*√35 = 9631 мм2.
По таблице [2 табл. 1.10.3] √tПР(1) = 35 с.
КЛ2 (ШРА – ЭП): SКЛ2>SКЛ2.ТС = 18 >1765 мм2;
SКЛ2.ТС = αIК3(3)√tПР(2) = 11*215*√17 = 1765 мм2.
По таблице [2 табл. 1.10.3] √tПР(2) = 17 с.
По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют;
на соответствие выбранному аппарату защиты:
учтено при выборе сечения проводника IДОП >КЗЩIУ(П)
По потере напряжения линия ЭСН должна удовлетворять условию
UКЛ1 = √3*102UН*I1LКЛ1(r01cos+x01sin) =
= 173*100380*6344*36*10-3*(0447*095+0082*031) = 047%;
UШ = √3*102UН*I1LШ(r0Шcos+x0Шsin) =
= 173*100380*6344*18*10-3*(021*095+021*031) = 011%
UКЛ2 = √3*102UН*I2LКЛ2(r02cos+x02sin) =
= 173*100380*96*6*10-3(521 *095+01*031) = 013%;
U = UКЛ1+UШ+UКЛ2 = 047+011+013 = 071%;
Что удовлетворяет силовые нагрузки.
Разработан проект ЭСН и ЭО узловой районной подстанции.
В качестве силового трансформатора выбран трансформатор ТСЗ-1000-1004.
Для компенсации реактивной мощности была рассчитана и принята конденсаторная установка 2*УК 2-038-50
Рассчитаны и выбраны аппараты защиты распределительный пункт и линии эл. питания. Для характерной линии рассчитаны токи КЗ проверка устройств защиты и проверка цепи на соответствие по потерям напряжения.
Коэффициент загрузки трансформатора равен: Кз = 053
Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок: учебное пособиеА. В. Кабышев С.Г. Обухов 2006г. 248с.
Шеховцов В. П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М 2007.
Шеховцов В. П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М 2006.
Беляев А. В. Выбор аппаратуры защит кабелей в сетях 04 кВ. – Ленинград Энергоатомиздат 1988.

План расположения ЭО УРП ШРА.cdw

Ведомость технического проекта (приложение Г).doc

Пояснительная записка
Схема принципиальная
однолинейная электрическая
ЭСН и ЭО узловой районной подстанции
План расположения и ЭСН ЭО
узловой районной подстанции
технического проекта

Сводная ведомость нагрузок по цеху (приложение А).docx

Наименование Ру и элекро-приемников
Нагрузка установленная
Нагрузка средняя за смену
Нагрузка максимальная
Электронагреватель шкафов КРУ-10
Отопление вентиляция и освещение ЗРУ -10
Компрессорные установки
Зарядно-подзарядные агрегаты АБ типа ВАЗП
Синхронные компенсаторы
Электронагреватели трансформаторного масла
Насосы систем охлаждения АТ
Отопление вентиляция и освещение ОПУ
Наружное освещение ОРУ-220 ОРУ-110
Электронагреватели для выключателей приводов типа У-220 У-110
Потери в трансформаторе
Таблица 1. Сводная ведомость нагрузок по цеху Приложение А.

Сводная ведомость электроприемников (приложение Б).docx

Таблица 1. Сводная ведомость электроприемников Приложение Б.
Трансформаторы собственных нужд
Компрессорные установки
Зарядно-подзарядные агрегаты АБ типа ВАЗП
Синхронные компенсаторы
Электронагреватели для выключателей и приводов типа У-220 У-110
Электронагреватель шкафов КРУ-10
Электронагреватели трансформаторного масла
Насосы системы охлаждения AT
Отопление вентиляция и освещение ЗРУ-10
Отопление вентиляция и освещение ОПУ
Наружное освещение ОРУ-220 ОРУ-110

Принципиальная однолинейная.cdw

Принципиальная однолинейная
электрическая схема ЭСН ЭО
узлой районной подстанции

Проект бланка задания.docx

Уфимский государственный авиационный технический университет
Факультет: АВИЭТ Кафедра: Электромеханики
на курсовую работу по дисциплине
Тема №20: Проектирование электроснабжения
узловой районной подстанции
План расположения ЭО узловой районной подстанции.
Перечень узловой районной подстанции.
Введение; характеристика объекта ЭСН электрических нагрузок и его технологического процесса; классификации помещений по взрыво- пожаро- электробезопасности;
Расчетно-конструкторская часть:
Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН; расчет электрических нагрузок компенсирующего устройства и выбор трансформаторов; расчет и выбор элементов ЭСН: выбор аппаратов защиты и распределительных устройств выбор линий ЭСН характерной линии; расчет токов КЗ и проверки элементов и характерной линии ЭСН: выбор точек и расчет КЗ проверка элементов по токам КЗ определение потери напряжения; составление ведомостей монтируемого ЭО и электромонтажных работ; организационные и технические мероприятия безопасного проведения работ с электроустановками до 1 кВ; заключение; литература
План расположения и ЭСН ЭО узловой районной подстанции.
Принципиальная однолинейная электрическая схема ЭСН ЭО узловой районной подстанции.
Срок выполнения: май 2016 г.
доцент к.т.н. Н. К. Потапчук