Проектирование системы внешнего электроснабжения на предприятии

вариант28.docx

Выбор схемы потребителей3
Расчет электрических нагрузок4
Выбор силовых трансформаторов9
Схема электроснабжения10
Расчет питающей линии напряжением выше 1000 В10
Расчет токов короткого замыкания13
Выбор основного оборудования ГПП19
Выбор устройств релейной защиты и сетевой автоматики24
Устройство защитного заземления и грозозащита27
Выбор схемы потребителей
Поскольку среди питаемых потребителей имеются потребители первой и второй категории электроснабжения то применяем наиболее распространенную схему с неявным резервированием к достоинствам которой можно отнести относительную дешевизну стабильность электроснабжения в нормальных и аварийных режимах работы высокую гибкость при проведении оперативных переключений простоту и надежность не явный резерв элементов а также широкие возможности по модернизации схемных решений и электрооборудования. Заданный состав потребителей позволил равномерно распределить нагрузку между секциями. Схема представлена на рисунке 1
Рисунок 1. Распределение потребителей по секциям ГПП
Расчет электрических нагрузок
Составление таблицы электрических нагрузок.
Рассчитываем параметры потребителей первой секции ГПП.
Суммарная номинальная мощность потребителей
Где: Рн - номинальная мощность кВт
n - количество одновременно работающих электроприемников По справочнику в зависимости от технической группы электроприемников определяем коэффициенты спроса Кс и мощности cosφм в режиме получасового максимума (для трансформаторов используется значение коэффициента загрузки Кз который близок с коэффициентом спроса по своему смыслу).
Определяем активную реактивную и полную мощности для ТП техкомплекса промплощадки
Рн = 630 0.8 = 504 кВт
Рм = 504 07 = 353 кВт
Qм = 353 0.75 = 265 квар
По данным таблицам для разных потребителей определяем сумму номинальных мощностей Рн а также суммы активных Рм реактивных Qм мощности потребителей по первой секции шин.
Определим суммарные мощности с учетом коэффициента разновременности максимумов Крм который учитывает несовпадение максимумов отдельных технологических групп в общем получасовом максимуме
Вследствие того что на предприятиях желательно поддерживать значение tgφэф = 033 необходимо в целях уменьшения величины реактивной энергии потребляемой из сети установить источник реактивной энергии не посредственно на проектируемой ГПП в данном случае применяется батарея статических конденсаторов.[9].
Определим существующее значение tgφм.р
Определим расчетную мощность БК
По справочнику [1] выбираем стандартную батарею статических конденсаторов (2 штуки) УКРЛ-63-300-150УЗ
Определим реактивную Qм1рк и полную Sм1рк. мощности по второй секции с учетом разновременности максимумов и компенсации реактивной энергии
Поскольку новое значение tgφмр = 03 033 то требования энергосистемы выполнены.
Итоговые данные второй секции шин выполнены аналогично расчетам для первой секции шин согласно задания электроприемники распределены по секциям симметрично. Суммируя полученные мощности отдельных секций находим итоговые нагрузки ГПП в виде активной Рмрк и реактивной Qмрк составляющих а также полной мощности Sмрк.
рассчитываем ожидаемый годовой расход активной Wa и реактивной Wp электроэнергии:
Для горного предприятия примем 5000 часов использования максимума нагрузки.
Коэффициент мощности с учетом компенсации и разновременности максимумов по двум секциям:
Результаты расчетов представлены в таблице 2.1
Таблица 2.1 Формуляр нагрузок потребителей по секциям
Наименование технологической группы электроприемников
Номинальная мощность электроприемников РнSн кВт
Количество электроприемников n шт
Суммарная мощность потребителей РнSн кВт
Ожидаемый годовой расход энергии
ТП техкомпл. промплощадки
ТП отопительной котельной
ТП обогатительной фабрики
ИТОГО ПО ПЕРВОЙ СЕКЦИИ (РМ1 QМ1 SМ1)
С учетом разновременности максимума (РМ1Р QМ1Р SМ1Р)
С учетом компенсации 2-мя конденсаторными батареями УКРЛ-63-300-150УЗ(РМ1РК QМ1РК SМ1РК)
Выбор силовых трансформаторов
Исходя из расчетов выбираем трансформатор ТМН-400035.
Характеристики трансформатора ТМН-400035 приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1. Характеристики трансформатора ТМН-400035
Номинальная мощность кВА
Сочетание напряжения
Коэффициент фактической загрузки трансформаторов
где: Sh - номинальная мощность трансформатора кВА.
где: Кпп - коэффициент повышения потерь кВт-квар Кпп=008
Qxx - реактивная мощность холостого хода квар.
QK3 - реактивная мощность потребляемая трансформатором при номинальной нагрузке квар.
Схема электроснабжения
В настоящее время электроснабжение трансформаторов осуществляется на напряжении 6 кВ от существующей подстанции 356 кВ. В качестве распределительного устройства на ГПП выбраны шкафы КСО. Схема электроснабжения приведена на чертеже.
Расчет питающей линии напряжением выше 1000 В
Электрические расчеты воздушной линии электропередач 35 кВ
Выбор сечения по нагреву токами нагрузки. Расчетный ток нагрузки линии:
где: Sм - номинальная полная мощность трансформатора кВА; Uн номинальное напряжение сети кВ.
где: = 130А для провода АС-25 сечением 25мм2.
Выбор сечения проводников воздушных ЛЭП по экономической плотности тока.
Экономически целесообразное сечение проводника:
Где Jэ - экономическая плотность тока Амм2 Jэ=11 для неизолированных алюминиевых проводов и шин при числе часов использования максимума нагрузки 3000-5000 в год.
По экономической плотности тока принимаем провод АС-70.
Выбор сечения проводников по условиям механической прочности и образовании короны.
Минимальное допустимое сечение проводов воздушных линий напряжением выше 1000В по условиям механической прочности для районов с толщиной стенки гололеда до 15 мм для сталеалюминевых проводов составляет – 35 мм2.
При напряжении 35 кВ с учетом минимальных потерь на корону ПУЭ рекомендует принимать провод сечением не менее 35 мм2
Окончательно принимаем провод АС-70.
На термическую стойкость провода воздушных ЛЭП не проверяют. Определяем активное сопротивление всей линии
Определяем реактивное сопротивление всей линии
Проверяем выбранный провод на допустимую потерю напряжения
Определяем потерю напряжения в процентах
ПУЭ допускает потерю напряжения в ЛЭП не более 5%[7].
Вывод: так как потеря напряжения не превышает допустимого значения то сечение провода выбрано правильно. Окончательно выбирает вариант АС-70.
Выбор линий напряжением 6 кВ
Выбор и расчет линий производим по длительно допустимому току нагрузки каждого потребителя.
Выбор сечения осуществляем по экономической плотности тока которая зависит от числа часов использования максимума нагрузки и материала проводника.
Расчетный ток определяется по следующей формуле
Экономически наиболее выгодное сечение жилы кабеля
Где: = 14 Амм2 - экономическая плотность тока нормированная ПУЭ
Выбираем кабели марки ААШВ и проверяем выбранный кабель и провод по длительно-допустимому току
Составляем таблицу результатов расчета.
Таблица 4. Выбор кабелей напряжения 6 кВ
Наименование потребителя
Scт - стандартное сечение кабеля мм2.
Проверку выбранных линий на устойчивость к токам короткого замыкания выполним после расчета токов.
Расчет токов короткого замыкания
Коротким замыканием называют всякое случайное или преднамеренное не предусмотренное нормальным режимом работы электрическое соединение токоведущих точек электроустановки между собой или с землей при котором токи в аппаратах и проводниках примыкающих к месту присоединения (иначе – точке короткого замыкания) резко возрастают превышая как правило расчетное значение нормального режима.
Составим расчетную схему. Составляем расчетную схему замещения для расчетов тока короткого замыкания при этом воздушные линии электропередачи и силовые трансформаторы заменяем сопротивлениями.
Задаемся базисными условиями
Рассчитываем базисные токи:
Определяем сопротивление системы в относительных единицах (о.е)
Индуктивное сопротивление воздушных ЛЭП 35 кВ
где: х0 = 04 Омкм - индуктивное сопротивление одного километра ЛЭП; - длина ЛЭП.
Активное сопротивление воздушных ЛЭП 35 кВ
Сопротивление трансформатора
Определяем сопротивление кабельных линий
Сопротивление двигателя ДК
Сопротивление двигателя ШМ
Определяем результирующие сопротивление в точке К1
Определяем сверхпереходный ток короткого замыкания в точке К1
Ударный ток короткого замыкания в точке КI
Определяем результирующие сопротивление в точке К2
Вычислим следующее отношение
Так как rрез_К2 = 0709 о.е. то активное сопротивление учитываем в дальнейших расчетах.
Определяем сверхпереходный ток и ударный ток короткого замыкания системы в К2
Определяем сверхпереходный ток короткого замыкания и ударный ток двигателя конусной дробилки
Определяем сверхпереходный ток короткого замыкания ударный ток двигателя и установившийся ток шаровой мельницы
Сверхпереходный ток короткого замыкания в точке К2
Ударный ток короткого замыкания в точке К2
Установившийся ток короткого замыкания в точке К2
Проверяем выбранные линии на устойчивость к токам короткого замыкания.
Принимаем фактическое время действия тока короткого замыкания
Определяем минимальное допустимое сечение проводника
где: - коэффициент термической стойкости;
Так как все выбранные сечения кабелей меньше чем минимальное допустимое то кабели выбраны не правильно принимаем сечение кабелей 70мм2 (кроме ТП обогатительной фабрики т.к. принятое сечение линии больше минимального допустимого)
Выбор основного оборудования ГПП
Выбор основного оборудования ГПП осуществляем по номинальным значением тока и напряжения рода установки и условия работы.
Коммутационные аппараты проверяются по коммутационной способности в номинальном и аварийном режимах работы. А также коммутационные аппараты проверяются на стойкость при сквозных токах короткого замыкания.
Трансформаторы тока выбираем по номинальному напряжению первичному и вторичному токам классу точности и проверяем на электродинамическую и термическую стойкость при коротком замыкании.
Трансформаторы напряжения выбираем по номинальному напряжению вторичной обмотки классу точности схеме соединения обмоток и конструктивному выполнению.
Выбор оборудования РУ ВН
При выборе выключателей допустимо производить их выбор по важнейшим параметрам:
- по напряжению установки Uном.у ≤ Uном.в
- по длительному току Imax Iном.в
- по отключающей способности In Iоткном
- по отключающей способности апериодической составляющей тока КЗ
iа. = √2· Iп.о·е-Та = ≤ iа.ном = √2·ном·Iотк.ном100
Определяем токи для заданного момента времени
Расчет времени вычисляется как =tсв + 0.01 с.
= 007 + 001 = 008 с
tсв – собственное время отключения выключателя
принмаем по таблице (6 стр. 340)
При условии что In Iоткном а iа. > iа.ном выполнить проверку по отключающейся способности по полному току КЗ.
√2· Iотк.ном(1 + ном100) ≥ √2· In + iа.
- по электродинамической стойкости iуд iдин Iдин ≥ Iп.о
- по термической стойкости Bк = I2п.о(tотк + Та) Iтер2 ·tтер
По справочнику выбираем выключатель ВВЭ-35А-201600-УЗ стр. 180 таб. 276.
Таблица 4. Паспортные данные выключателя ВВЭ-35А-201600-УЗ
Iтер2 ·tтер t=4=1600 кА2·с
Iоткл.=20кА tоткл=008с
Выбранный выключатель удовлетворяет условиям проверки и коммутационной способности.
По справочнику выбираем разъединитель наружной установки с заземляющими ножами и пружинным проводом РНДЗ-351000У1 [11] стр. 186 табл. 2.82
Таблица 5. Паспортные данные разъединителя РНДЗ-351000У1
Iтер2 ·tтер t=4=2500 кА2·с
По справочнику выбираем трансформатор тока ТВ35-IУ2
Таблица 6. Паспортные данные трансформатора тока ТВ35-IУ2
По справочнику выбираем вентильные разрядники на номинальное напряжение 35кВ РВС-35
Таблица 7. Паспортные данные вентильного разрядника РВС-35
Выбор оборудования РУ НН
Так как выбор оборудования всех потребителей аналогичен.
Выбираем вакуумный выключатель ВВТЕL-10-251000У2
Таблица 8. Технические данные выключателя ВВТЕL-10-251000У2
Iтер2 ·tтер t=4=1000 кА2·с
Iоткл.=20кА tоткл=0025с
Выбираем трансформатор тока стороны 6 кВ ТОЛ-10-0510Р
Таблица 9. Технические данные трансформатора тока ТОЛ-10-0510Р
Выбираем ограничитель перенапряжения ОПН-КСТЕL-6
Таблица 10. Технические данные ограничителя перенапряжения ОПН-КСТЕL-6
U при импульсном токе 1225 мс с амплитудой:
U при импульсном токе 820 мс с амплитудой не более:
Пропускная способность 20 воздействий импульсов тока с амплитудой: - 820 мкс;
Обозначение технических условий
ТУ 3414-001-31911579-97
Выбор устройств релейной защиты и сетевой автоматики
Устройство релейной защиты шаровая мельница.
Токовая отсечка представляет собой разновидность максимальной токовой защиты работающей без выдержки времени.
где: КН = 12 – коэффициент надежности
КП = 25 – коэффициент перегрузки
Iн.дв = 62 А – номинальный ток двигателя
Коэффициент трансформации ТТ:
Ток срабатывания отсечки:
где: - коэффициент схемы соединений ТТ
Чувствительность защиты при КЗ:
При Кч>15 токовая защита при КЗ в основной зоне защиты максимальна [9 стр.19] следовательно токовая защита чувствительна.
Защита от перегрузки.
При выполнении защиты от перегрузки с помощью индуктивного реле электромагнитный элемент этого реле используется для токовой отсечки так как действие защиты предусматривается и на сигнал то используется реле типа РТ-84.
Ток срабатывания защиты от перегрузки:
Ток срабатывания реле:
КВ = 08 – коэффициент возврата реле РТ-84
КТТ = 20 – коэффициент трансформации ТТ
Защита от однофазных замыканий на землю.
Эта защита выполняется в виде селективной токовой защиты нулевой последовательности.
Ток замыкания на землю:
Ток срабатывания защиты:
где: КН = 11 – коэффициент надежности
КБ = 5 – коэффициент броска емкостного тока
Коэффициент чувствительности:
Следовательно защита чувствительна.
Защита минимального напряжения.
Предназначена для облегчения условий восстановления напряжения после К.З. и обеспечения самозапуска ЭД а также для отключения ответственных двигателей при длительном значительном снижении напряжения если самозапуск их после остановки недопустим по условиям технологии.
Сопротивление ЭД шаровой мельницы:
Сопротивление ЭД участвующих в самозапуске:
Сопротивление трансформатора приведенное к базисному напряжению:
Ток самозапуска двигателя:
Коэффициент самозапуска:
Остаточное напряжение на зажимах ЭД:
Самозапуск возможен если
Устройство защитного заземления и грозозащита
Сопротивление грунта 100 Ом м
Климатическая зона размещения – 1
Принимаем заземлители:
вертикальный заземлитель - круг 14 L – 5000мм
горизонтальный заземлитель – полоса 4х40 мм
Расчетное значение удельного сопротивления грунта в месте устройства
Ксв – 135 сезонный коэффициент при применении вертикальных электродов
Ксв – 45 сезонный коэффициент при применении горизонтальных электродов
Определяем расчетное сопротивление грунта
Сопротивление растеканию вертикального заземлителя
Определяем сопротивление растекания одиночного заземлителя
Рсвр – расчетное сопротивление грунта Ом м
L – длинна электрода
d – внешний диаметр электрода м
t – глубина заложения равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя м (принимаем 33м = 25 (середина заземлителя) +08м (глубина заложения)
Общее сопротивление вертикальных заземлителей
в – коэффициент использования вертикальных заземлителей 066
n – количество вертикальных заземлителей (принимаем 16 – в углах траншеи и с шагом 2м)
Определим сопротивление растеканию протяженного горизонтального полосового заземлителя
b – ширина полосы – 004м
t – глубина заложения – 08м
l – длина горизонтального заземлителя (8*4=12м)
Определяем сопротивление горизонтальных электродов в контуре из вертикальных электродов
Общее сопротивление заземления с учетом протяженных и вертикальных заземлителей составило:
Рассчитанное общее сопротивление заземления не превышает значения нормируемого ПУЭ (40 Ом) следовательно защитное заземление принято правильно.
Грозозащита подстанции
h = 14 м. - высота молниеотвода
hx = 61 м. - высота защищаемого объекта
hо = 08h = 112 м. – зона защиты
ro = 08h = 112 м. – радиус зоны защиты на высоте ho
Радиус зоны защиты на высоте hx
И.И. Алиев Справочник по электротехнике и электрооборудованию 2000.
А.А. Фёдоров Справочник по проектированию электроснабжения промышленных предприятий 1981.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ).-М.: Энергоатомиздат 2002.
Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации (ПТЭ).-М:. "Издательство НЦ ЭНАС" 2003 263с.
М.Л. Голубев Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях 04-35 кВ.- М.: Энергия 1980
Б.И Кудрин Электроснабжение промышленных предприятий.-М.: Интермет инжениринг 2005
Л.В. Гладилин Основы электроснабжения горных предприятий.- М.:" Недра" 1980 327с.
Б.Ю. Липкин Электроснабжение промышленных предприятий и установок.- М:. Высшая школа 1990.
М.А. Шабад расчеты релейной защиты и автоматики релейных сетей: Монография.М.А. Шабад ПЭИПК2003

Принципиальная 28.dwg

Схема электрическая
Д.140609.006.0000.ВКРИ
Модернизация электрооборудования
колесобандажного цеха
Трансформатор тока ТОЛ-10
Трансформатор напряжения
Порядковый номер шкафа