Проектирование системы электроснабжения насосной станции

Принципиальная схема.cdw

аппарат отходящий (ввода):
распредустройство или
количество и сечение
Трансформатор:обозначение
BА 57-39 Iрасц=630 А
BА 57-39 Iрасц=320 А
промышленных предприятий
Принципиальная схема ТП
и распределительной сети
наименование чертежа
Схема питающей электрической сети
Измерительные приборы
Аппарат на вводе 10 кВ
ВА 57Ф35 (Iт.р.=125А)
ВА 57-39 (Iт.р.=400А)
ВА 57-39 (Iт.р.=320А)
ВА 57-31 (Iт.р.=80А)
ВА 51-29 (Iт.р.=50А)

План цеха.cdw

Енин мой.doc

Федеральное агентство по образованию
ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электроснабжения и электротехники
Курсовой проект по дисциплине:
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ . .3
Сводная ведомость электрооборудования цеха 3
Выбор напряжения цеховой питающей электросети 4
Разработка принципиальной схемы внутрицехового электроснабжения .4
Расчет электрических нагрузок .. 5
1. Общие положения . 5
2. Расчет нагрузки 1ого уровня электроснабжения 5
3. Расчет нагрузки 2ого уровня электроснабжения .. . ..9
4. Расчет нагрузки 3его уровня электроснабжения .. .10
5. Определение пиковых нагрузок 10
Выбор типа числа и мощности силовых трансформаторов типа и места установки цеховой трансформаторной подстанции 11
Компенсация реактивной мощности .. . .11
Расчет силовой электрической сети цеха .. ..12
Расчет токов короткого замыкания . .15
Выбор защитной и коммутационной аппаратуры ..18
Выбор и проверка аппаратуры ячейки РУ – 10 кВ и высоковольтного кабеля. .. 19
Расчет заземляющих устройств .. 20
Расчет электрической части осветительных установок цеха ..21
Библиографический список ..23
Исходные данные для проектирования
Установленные мощности электроприемников приведены в «сводной ведомости электрооборудования цеха».
Габариты цеха: А×В×С=42×30×7 м.
Расчетная часть проекта
Сводная ведомость электрооборудования цеха
Ведомость составлена на основании исходных данных.
) для вентилятора мощностью Рф=5 кВт выбирается двигатель АИР112 Рном=55 кВт; ном=0855; Cosφ ном=086
Для остальных электроприемников выбор и расчет произведен аналогично.
Результаты сведены в сводную ведомость электрооборудования цеха:
Таблица №2 – Сводная ведомость электрооборудования цеха.
Наименование отделения участка технологического оборудования
Тип электро-оборудования
Номинальные параметры электрооборудования
Токарно-револьверный станок
Круглошлифовальный станок
Резьбонарезной станок
ЭД Вакуумного насоса
Выбор напряжения цеховой питающей электросети
При использовании для общепромышленных установок напряжения 066 кВ уменьшаются потери напряжения и потери мощности в сетях по сравнению с напряжением 038 кВ но увеличивается стоимость проводников. Также большинство электрооборудования на напряжение 066 кВ изготавливается на заказ что существенно увеличивает стоимость. Осветительная сеть данного цеха питается от цехового трансформатора этого же цеха поэтому использование в данном цехе напряжения 066 кВ потребовало бы установку еще одного трансформатора (на освещение) или принятие каких-либо других мер. Проанализировав все выше изложенное приходим к выводу что для общепромышленных установок данного цеха целесообразно использовать напряжение 038 кВ.
Питание цехового трансформатора будет осуществляться кабельной линией напряжением 10 кВ.
Разработка принципиальной схемы внутрицехового электроснабжения
Цеховые сети распределения электроэнергии должны:
Обеспечить необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии.
Быть удобными и безопасными в эксплуатации.
Иметь конструктивное исполнение обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.
Системы цеховых сетей делят на магистральные и радиальные. Линию цеховой электрической сети отходящую от распределительного устройства (РУ) низкого напряжения цеховой ТП предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приемников электроэнергии и распределительной сети цеха называют главной магистральной линией (или главной магистралью).
Распределительные магистрали предназначены для питания приемников малой и средней мощности равномерно распределенных вдоль линий магистрали. Такие схемы выполняются с помощью комплектных распределительных шинопроводов. Питание их осуществляется от главных магистральных или РУ низшего напряжения цеховой подстанции.
С учетом мощности электроприемников и их расположения в данном цехе используется схема внутрицехового электроснабжения с использованием радиальных линий отходящих от КТП.
Расчет электрических нагрузок
Данный расчет необходим для выбора числа и мощности силовых трансформаторов мощности и места установки компенсирующих устройств (КУ) для выбора токоведущих элементов по условию допустимого нагрева определения потерь мощности и напряжения выбора защитной аппаратуры. Основной метод расчета – метод упорядоченных диаграмм. Для цеховой электрической сети расчет проводится на трех уровнях электроснабжения.
I. Уровень – линии от отдельных электроприемников до РП к которому они подключены.
II.Уровень – линии от РП до ТП.
III. Уровень – шины низкого напряжения цеховой ТП.
2.Расчет нагрузки 1ого уровня электроснабжения.
Расчет нагрузки первого уровня необходим для выбора проводов и кабелей идущих от отдельных электроприемников до РП.
Пример расчета №1: электроприемник №1 (Вентилятор)
PM1 = 0.9155√1=5 кВт
Пример расчета №2: электроприемник №12 (кран-мостовой)
Для остальных электроприемников расчет произведен аналогично. Результаты сведены в таблицу 1.
3. Расчет нагрузки 2ого уровня электроснабжения
Расчет нагрузки 2ого уровня необходим для выбора кабелей соединяющих РП с цеховой ТП.
На втором уровне расчетная нагрузка определяется по методу упорядоченных диаграмм.
Определяется среднесменная мощность каждого электроприемника:
где Ku – коэффициент использования отдельного электроприемника
tgсм – среднесменный коэффициент реактивной мощности отдельного электроприемника.
Определяется общая среднесменная нагрузка:
Определяется Кигр – коэффициент использования группы электроприемников:
Определяется nэ – такое число одинаковых по режиму работы и мощности электроприемников которое создает такой же максимум нагрузки как и “n” реальных различных по режиму работы и мощности приемников.
узел нагрузки оборудование
число электроприемников nэп
коэффициент использования Ки
Эффективное чило электроприемников
коэффициент максимума Км
Таблица №2 - Определение расчетной нагрузки
Км определяется по Кигр и nэ (по графикам в [1]) – коэффициент максимума по активной мощности.
Кмq – коэффициент максимума по реактивной мощности принимается равным 1 при nэ >10 и 11 – при nэ =10.
Определяется нагрузка второго уровня:
Расчет нагрузки второго уровня РП1:
Для электроприемника №1 (Вентилятор):
PCM=Руст Ки =507=35кВт
QCM=РCMtgφCM =35075=263кВт
По графикам в [1] определяем =15.
QМII=1116.81=181квар
Аналогично проводим расчет для других электроприемников. Результаты расчетов сведены в таблицу2.
4. Расчет нагрузки 3его уровня электроснабжения
Расчет нагрузки третьего уровня необходим для выбора мощности силового трансформатора.
где - справочный коэффициент учитывающий избыточность технологического оборудования. По [1] принимаем равным λ=08.
Кс - коэффициент спроса на освещение кс=08;
Росв=FPуд = 1260002=252 кВт
Qосв= Росв tgосв = 25209=227 квар
РMIII=λPCM + Pосв =08*3425+252=2929 кВт
QMIII=λQCM + Qосв =08*185.3+22.7=220.15 квар
5Определение пиковых нагрузок
Пиковая нагрузка обусловлена пуском электродвигателей и кратковременными эксплуатационными КЗ например при электросварке. Расчет пиковых нагрузок необходим для выбора защитной аппаратуры и проверке электрической сети по потере напряжения.
Для отдельно стоящего электродвигателя:
где Кп – коэффициент кратности пускового тока.
Для группы электродвигателей:
где- максимальный пусковой ток электродвигателя в группе
- расчетный ток группы
- номинальный ток двигателя с максимальным пусковым током.
- коэффициент спроса.
Для электроприемника №1:
Для группы электроприемников (РП1):
Iпуск макс = 2689 А; Iм =98.8 А; Iном. ma Ки = 039; Км = 15
Iпик = 2689 +988 – 38403915 = 3455 А
Аналогично проводим расчет для других электроприемников. Результаты расчетов сведены в таблицу.
Выбор типа числа и мощности силовых трансформаторов типа и места установки цеховой трансформаторной подстанции
Тип трансформаторов цеховых ТП определяется условиями их установки и состояния окружающей среды. Число трансформаторов зависит от категорийности нагрузки. Трансформаторы как правило принимаются комплектного исполнения (КТП). Тип и место расположения КТП определяются характером окружающей среды и планировкой цеха.
Выбор мощности трансформатора осуществляется по расчетной мощности (Sм3)
N – число трансформаторов;
K3 – коэффициент загрузки трансформатора.
На КТП устанавливаем 2 трансформатора (N = 2).
По рекомендации [3] К3 = 07
Принимаем Sном. т = 400 кВА.
Выбираем 2 трансформатора: ТМ-40010.
ΔРхх = 074 кВт ΔРкз = 37 кВт Iхх = 23% Uкз = 45%.
Компенсация реактивной мощности
Одним из основных вопросов решаемых при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий является вопрос о компенсации реактивной мощности.
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 питающих сетях.
Мощность компенсирующих устройств (КУ) устанавливаемых на предприятии или в цехе определяется по технико-экономическим условиям.
оставляем трансформатор на 160 кВА
Определяем необходимость установки КУ и их мощность:
К – коэффициент учитывающий несовпадение по времени наибольших активной нагрузки энергосистемы и реактивной нагрузки промышленного предприятия. К=(07-1).
Qэ – реактивная мощность выдаваемая энергосистемой предприятию.
tgφэ – коэффициент реактивной мощности энергосистемы. (tgφэ = 03)
Рм – расчетная нагрузка цеха () = 2929 кВт.
Qм – расчетная реактивная мощность () = 22015 квар.
Определение мощности компенсирующих устройств в сети напряжением до 1000 В.
Определяем реактивную мощность которую можно передавать через выбранные трансформаторы:
QНБК = QНБК1 + QНБК2
QНБК1 – мощность батареи конденсаторов которая рассчитывается из условия минимального числа трансформаторов.
QНБК2 – мощность батареи конденсаторов которая определяется из условия минимальных потерь активной мощности в электрических сетях.
QНБК1 = QМIII-QТ=1323-1916= -593 квар
т.к. QНБК10 то принимаем число QНБК1=0
QНБК2 = QМIII - QНБК1-γ*N*SН.Т.
γ - расчетный справочный коэффициент γ=05;
QНБК2= QМIII - QНБК1-γ*N*SН.Т.= -117 квар.
Определение мощности компенсирующих устройств в сети напряжением 10 кВ.
QБК10 = QКУ + ΔQr – QНБК
ΔQТ – потери реактивной мощности в трансформаторе цеховой ТП.
QБК10 = QКУ + ΔQТ – QНБК=1323+01*2502=1823 квар
В качестве компенсирующего устройства на стороне 10 кВ принимаем конденсаторные установки 2×КС-105-75-2У3 с номинальной мощность 75 квар и КС-105-30-2У1. Установку компенсирующего устройства осуществляем на ГПП.
Расчет силовой электрической сети цеха.
Выбор типа и марки проводников цеховой электросети и способ их прокладки производится с учетом типа электроприемников их мощности и расчетов работы условий окружающей среды.
Для прокладки в помещении без повышенной опасности применяются проводники с бумажной или полиэтиленовой поливинилхлоридной изоляцией. Принимаем способ прокладки провода в трубах а кабеля в траншее.
Сечение проводников в общепромышленных сетях напряжением до 1 кВ выбирается по длительно допустимому току Iдд.
где Iраб.мах - максимальный рабочий ток линии
Imj - рабочий ток соответствующего уровня.
После этого электрическая сеть проверяется по потере напряжения.
Результаты расчета сведены в таблицу.
Учас-ток номер эл. при-ём-ника
Тип РП или шино-про-вода
Iном рас-цепи-теля или пат-рона А
Расчет токов короткого замыкания.
Для расчета токов короткого замыкания составим схему замещения (для РП1). Остальная часть схемы рассчитывается аналогично.
Расчёт токов короткого замыкания необходим для выбора коммутационных и защитных аппаратов. Для этих целей рассчитываем токи трёхфазного и однофазного КЗ в характерных точках (шины 04 кВ РП и шинопроводы отдельные потребители).
Сопротивление системы рассчитывается по формуле:
где Iквн – трехфазный ток К.З. на стороне 10 кВ.
Сопротивление трансформатора определяем по формулам:
Расчет токов КЗ в сетях напряжение до 1000 В имеет ряд особенностей: учитываются активные и индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой сети включая сопротивления контактов токовых катушек электрических аппаратов и т.д.; сопротивление Rд в месте КЗ; влияние электродвигателей непосредственно связанных с точкой КЗ.
Расчет трехфазных токов короткого замыкания.
ТП-РП4- АВВГ-3х25-1х16;L=48 м;R=60 мОм;Х=437 мОм;
РП4-ЭП№34-АВВГ-3х4-1х5;L=2 м;R=1676 мОм;Х=022 мОм;
Для тр-ра:Y-Y-oRт=166 мОм; Хт=417 мОм; Rот=151 мОм Хот=367 мОм;
Сопротивление контактов до точки КЗ принимается равным rк = 003 мОм
R1 = RТ +2* RКВ + 9*R к + RЛ + RПР ==16.6+2*014+9*003+(60+1676)+01=9497мОм
Х1 = ХС +ХТ +2* ХКВ +ХЛ + ХПР =001*417+417+2*008+(437+022)+005=4695 мОм
Значение периодической составляющей тока трехфазного К.З. получится следующее:
Расчет однофазных токов короткого замыкания
Из (1): R0КАБ= 10*R0КАБ; Х0КАБ= 4*Х0КАБ
R0 = R0Т +2* RКВ + 9*R к + R0Л + RПР =151+2*014+9*003+10*(60+1676)+01=919 мОм;
Х0 = Х0Т +2* ХКВ +Х0Л + ХПР =367+2*008+4*(437+022)+005=386 мОм;
Значение периодической составляющей начального тока однофазного К.З. :
Короткое замыкание в точке К0:
Для нахождения токов К.З. в данной точке необходимы значения сопротивлений автоматического выключателя QF0. Сначала его необходимо выбрать. Выбор номинального тока QF0 производится по следующей формуле: IнQF0 > 14*IнТ где IнТ - номинальный ток трансформатора. Тогда получаем расчетный ток IQF0 ==21296 А а номинальный принимаем равным IнQF0=2500 А.
Следовательно из [3] : rQF0 = 041 мОм xQF0 = 013 мОм.
Сопротивление контактов до точки К0 принимается равным rк = 0015 мОм.
Тогда получим значения общих сопротивлений:
r1 = rТ + rQF0 + r к = 173+041+0015 = 216 мОм
x1 = xc + xТ + xQF0 = 148+863+013 = 1024 мОм
Короткое замыкание в точке К1:
Для нахождения токов К.З. в данной точке необходимы значения сопротивлений автоматического выключателя QF1. Предварительно выбираем QF1 с номинальным током IнQF1=800 А.
Из [3] : rQF1 = 11 мОм xQF1 = 05 мОм.
Сопротивление контактов до точки К1 принимается равным rк = 002 мОм.
Сопротивления линии: rл= 12 мОм xл = 78 мОм
r1 = rТ + rQF0 + r к + rQF1 + rл+r к = 173+041+0015+11+12+002 = 1528 мОм
x1 = xc + xТ + xQF0 + xQF1+ xл= 148+863+013+05+78 = 1854 мОм
Необходимо также рассчитать токи К.З. у отдельных эл.потребителей. Результаты расчета представлены в таблице. В расчетах учитываются сопротивления предварительно выбранных предохранителей. Сопротивление контактов до отдельных электроприемников принимается равным rк = 0025 мОм.
Необходимость учета тока подпитки от электродвигателей можно проверить по условию zвш>15zт (где zт – полное сопротивление трансформатора zвш – полное сопротивление между двигателем и точкой К.З.) и Sдв > 02Sт ном где Sт ном – мощность силового трансформатора цеха Sдв – суммарная мощность всех эл. двигателей на конкретном РП. Согласно этим условиям подпитку в данном случае можно не учитывать.
Расчет однофазных токов короткого замыкания.
Из справочника [2] r0Т = 196 мОм; x0Т = 606 мОм (схема обмоток звезда-звезда с нулем).
r0 = r0Т + rQF0+ r к =196+041+0015 = 2003 мОм
x0 = xc + x0Т + xQF0 = 148+606+013 = 6221 мОм
где r1 = r2 = 2155мОм; x1 = x2= 1024 мОм.
r0 = r0Т + rQF0+ r к + rQF1+10rл+ r к =196+041+0015+11+1012+002 = 14115 мОм
x0 = xc + x0Т + xQF0 + xQF1+4xл = 148+606+013+05+478 = 9391 мОм
Значение периодической составляющей начального тока однофазного К.З.:
где r1 = r2 = 15275 мОм; x1 = x2= 1854 мОм.
Сопротивление нулевой последовательности кабелей принимаем r0=10r1 x0=4x1
Результаты расчета представлены в таблице.
Результаты расчёта токов КЗ
Сопротивление схемы замещения
Ток короткого замыкания
действующее значение кА
Выбираем тип шкафов на РП:
РП1:ШР11-737-04-54-У2
РП2:ШР11-737-03-54-У2
РП3:ШР11-737-04-54-У2
РП4:ШР11-737-04-54-У2
РП5:ШР11-737-04-54-У2
Выбор защитной и коммутационной аппаратуры.
Выбор номинальных параметров защитных аппаратов производится по двум условиям:
где- номинальный ток защитного аппарата
К – коэффициент учитывающий особенности режима работы защищаемого оборудования и тип защитного аппарата к = 16 .25.
Для электроприемника №1 выбираем предохранитель:
Следовательно выбираем предохранитель ПН2-100 с номинальным током патрона 100 А и номинальным током плавкой вставки 80 А. Аналогично производим выбор предохранителей для остальных электроприемников.
Для РП 1 выбираем автоматический выключатель:
- номинальный ток теплового расцепителя.
Из справочника [3] = 50 А.
Номинальный ток электромагнитного расцепителя выбирается по двум условиям:
Следовательно выбираем автоматический выключатель ВА57-Ф31 с номинальным током теплового расцепителя 50 А и номинальным током электромагнитного расцепителя 250 А. Аналогично производим выбор автоматических выключателей для остальных РП.
Защитные аппараты проверяются по чувствительности и селективности. Для этого производится построение карты селективности.
В комплект каждой технологической единицы входит магнитный пускатель. Он служит для управления приводами от асинхронных двигателей. В настоящее время наиболее широкое распространение имеют магнитные пускатели серии ПМЛ. Защита двигателей и сети к ним от перегрузок в пускателях серии ПМЛ осуществляется при помощи тепловых реле с биметаллической пластинкой типа РТЛ.
Выбор магнитных пускателей производится по номинальному напряжению и току электрооборудования типу исполнения с учетом режима работы и условий окружающей среды.
Рном до 4 кВт ПМЛ-110004 (10 А)
Рном = 4-11 кВт ПМЛ-210004 (25 А)
Рном = 11-15 кВт ПМЛ-310004 (40А)
Рном = 15-30 кВт ПМЛ-410004 (63 А)
Рном = 30-55 кВт ПМЛ-510004 (100А)
Выбор и проверка аппаратуры ячейки РУ – 10 кВ и высоковольтного кабеля
Мощность трансформаторов ЦТП составляет 160 кВА.
Максимальный рабочий ток через трансформатор:
-трехфазный ток КЗ на стороне 10 кВ.
Выбор высоковольтного кабеля
) По экономической плотности тока:
Предварительно принимаем к установке кабель АПсБбШв сечением 3*10 мм2
) По условию длительно-допустимого тока:
АПсБбШв -3*10 Iдд=60 А
Принимаем к установке ячейку КСО-366 с предохранителем ПКТ101-10-20-31.5УЗ: ном. напряжение 10 кВ ном. ток шин и шкафов 630 А электродинамическая стойкость 52 кА.
Предохранителем ПКТ101-10-20-31.5УЗ: ном. напряжение 10 кВ ном. ток 20 А ном. ток ном. отключения 31 кА.
Проверяемый параметр
Библиографический список.
Справочник по проектированию электроснабжения. Под. ред. Ю.Г. Барыбина и др.-М.: Энергоатомиздат 1990.
Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. Под. ред. Ю.Г. Барыбина и др.- М.: Энергоатомиздат 1991.
Фёдоров А.А. Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий.- М.: Энергоатомиздат2001.
Правила устройства электроустановок. – М.: Энергоатомиздат 2008.
Фёдоров А.А. Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат 1997.
Справочная книга для проектирования электрического освещения. Под. ред. Г.М. Кнорринга – Л.: Энергия 1999.