Электроснабжение машиностроительного комплекса и механического цеха

ГЕН ПЛАН.cdw

Кузнечно - прессовый цех
Ремонтно - механический цех
Заготовительно - сварочный цех
Генеральный план завода
Проектирование СЭС машиностроительного
Электроснабжение механического цеха № 2
Экспликация помешений:
Расчетные активные мощности цеха 0
Трансформаторная подстанция
Автомобильная дорога
Доля осветительной нагрузки
Печной трансформатор
Условные обозначения:

эл. схема.cdw

Линия электропередач
Трансформатор напряжения
Силовой трансформатор
Секционный выключатель
Высоковольтный предохранитель
Выключатель автоматический
Схема электроснабжения
Проектирование СЭС машиностроительного комплекса.
Электроснабжение механического цеха № 2

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.docx

Методическое пособие по курсовому проектированию
Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат 1989
Рожкова Л. Д. Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат 1987
Князевский Б. А. Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. – М.: Высшая школа 1979
ПУЭ (шестое издание) - С - П.: ДЕАН 1999
Справочник по проектированию электроснабжения Под редакцией Ю.Г.Барыбина –М:Энергоатомиздат 1990

СОДЕРЖАНИЕ.doc

Расчет электрических нагрузок до 1кВ 5
1 Расчет электрических нагрузок РП цеха 5
2 Расчет итоговых электрических нагрузок по цеху 8
3 Расчет осветительной нагрузки 10
4 Расчет электрических нагрузок на 04 кВ 11
Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов 14
Компенсация реактивной мощности до 1 кВ 16 4 Выбор типа и расчет потерь цеховых трансформаторов 18
Расчет электрических нагрузок выше 1кВ 21
1 Расчет электрических нагрузок ДСП 21
2 Расчет компенсации реактивной мощности ДСП 22
3 Расчет электрических нагрузок СД 22
4 Расчет электрических нагрузок выше 1 кВ 23
5 Расчет баланса реактивной мощности 24
Выбор напряжения питания и распределения 25
1 Выбор напряжения питания 25
2 Выбор напряжения распределения 25
Определение места расположения ГПП завода и расчет
картограммы электрических нагрузок 26
Расчет и выбор мощности трансформаторов ГПП 29
Расчет токов короткого замыкания 31
1 Расчет токов короткого замыкания напряжением выше 1кВ 31
2 Расчет токов короткого замыкания напряжением до 1кВ 34
Выбор проводниковой продукции 37
Выбор оборудования 40
1 Выбор выключателей 40
2 Выбор разъединителя 43
3 Выбор измерительных трансформаторов тока 44
4 Выбор измерительных трансформаторов напряжения 47
5 Выбор ячеек КРУ 48
6 Выбор сборных шин 49
Список литературы 53

основная часть.doc

Системой электроснабжения называют комплекс устройств для производства передачи и распределения электрической энергии.
Системы электроснабжения промышленных предприятий обеспечивают электроэнергией промышленные потребители.
Основными потребителями являются электроприводы различных машин и механизмов электрическое освещение электрические печи и нагревательные устройства.
Работа промышленных электроприводов и других потребителей должна находиться в строгом соответствии как с отдельными электроприемниками так и с комплексами электроприводов обеспечивающих работу сложных механизмов.
Работа приемников электроэнергии зависит от ее качества. Качество электроэнергии и в частности например отклонение напряжения вызывает изменение скорости движения электроприводов что уменьшает или увеличивает производительность механизмов. Это обстоятельство может привести к браку или даже к полной остановке технологического процесса.
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 предприятия.
В силу изложенного в интересах нормальной работы промышленного предприятия необходимо достаточно полное знание комплекса вопросов электроснабжения.
В данной работе поставлена задача разработать систему электроснабжения которая отвечала бы современным требованиям по эксплуатации и не отличалась излишней дороговизной исполнения.
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ДО 1 КВ
На стадии проектирования возникает необходимость определить расчетные нагрузки на различных уровнях системы электроснабжения:
- 2 уровень - нагрузка на цеховом распределительном шкафу (ШР) или на распределительном шинопроводе – шиносборке (ШС);
- 3 уровень - нагрузка на шинах 04 кВ цеховой подстанции или нагрузка цеха корпуса;
- 4 5 уровень - нагрузка на сборных шинах высоковольтного РП или шинах ГПП.
Расчет нагрузок на этих уровнях несколько различается поэтому рассмотрим особенности расчета на каждом уровне. Расчет удобнее вести в табличной форме (приложение А Б).
1 Расчет электрических нагрузок РП цеха
В качестве примера возьмем расчет РП 2 механического цеха 2. От него запитаны:
– продольно-строгальные станки;
– поперечно-строгальные станки.
Графа 1: Номер электроприемника на плане цеха.
Графа 2: Наименование узлов питания и электроприемников.
Графа 3: Указываем количество электроприемников .
Графа 4: Указываем установленную мощность одного электроприемника :
– продольно-строгальные станки ;
– поперечно-строгальные станки .
Графа 5: Указываем общую установленную мощность электроприемников:
Суммируем общую установленную мощность по РП:
Графа 6: Определяем коэффициент использования для каждого электроприемника [1. табл. В1]:
Коэффициент использования по РП:
где - средняя промежуточная активная мощность по РП (графа 8).
Графа 7: Определяем и для каждого электроприемника
где - средняя промежуточная реактивная мощность по РП (графа 9).
Графа 8: Определяем среднюю промежуточную активную мощность для каждого электроприемника:
Суммируем среднюю промежуточную активную мощность по РП: .
Графа 9: Определяем среднюю промежуточную реактивную мощность для каждого электроприемника:
– продольно-строгальные станки ;
Суммируем среднюю промежуточную реактивную мощность по РП: .
Графа 10: Определяем значение для каждого электроприемника:
Графа 11: Определяем эффективное число приемников по РП:
Графа 12: Определяем расчетный коэффициент [1. табл. В7].
Графа 13: Определяем рабочую расчетную активную мощность по РП:
Графа 14: Определяем рабочую расчетную реактивную мощность по РП при :
Графа 15: Определяем полную рабочую мощность по РП:
Расчет для остальных РП представлен в сводной таблице
приложения А и выполняется аналогично.
2 Расчет итоговых электрических нагрузок по цеху
Графа 3: Указываем количество электроприемников определяется как сумма всех приемников в цехе: .
Графа 4: Указываем установленную мощность в цехе (максимальная -минимальная): .
Графа 5: Указываем общую установленную мощность:
где - установленная мощность освещения в цехе.
Графа 6: Определяем коэффициент использования:
Графа 8: Определяем среднюю промежуточную активную мощность:
где - активная мощность освещения.
Графа 9: Определяем среднюю промежуточную реактивную мощность:
где - реактивная мощность освещения.
Графа 7: Определяем и :
Графа 11: Определяем эффективное число приемников:
где - максимальная установленная мощность в цехе.
Графа 12: Определяем расчетный коэффициент [1. табл. В5].
Графа 13: Определяем рабочую расчетную активную мощность:
Графа 14: Определяем рабочую расчетную реактивную мощность:
Графа 15: Определяем полную рабочую мощность:
3 Расчет осветительной нагрузки цехов
При расчете нагрузок по заводу необходимо учитывать не только силовую нагрузку цехов но и осветительную нагрузку цехов и наружное освещение территории завода.
Нагрузка электрического освещения определяется по удельной мощности освещения коэффициенту спроса площади цехов и территории завода. Расчет предполагает выбор для каждого цеха наиболее целесообразного источника света.
Установленная мощность освещения в цехе:
Активная и реактивная расчетные мощности освещения рассчитываются по формулам:
В качестве примера возьмем расчет освещения механического цеха 2.
Расчет освещения для остальных цехов представлен в сводной
таблице 1.1 и выполняется аналогично.
Таблица 1.1- Расчет нагрузки освещения
Главный корпус (сборочный цех)
Продолжение таблицы 1.1
Кузнечно-прессовый цех
Ремонтно-механический цех
Заготовительно-сварочный цех
Заводоуправление столовая
4 Расчет электрических нагрузок на 04кВ
В качестве примера рассмотрим расчет нагрузок для цеха №1 – главный корпус (сборочный цех).
Графа 1: Номер цеха на плане завода.
Графа 2: Наименование цеха.
Графа 3: Указываем количество электроприемников в цеху .
Графа 4: Указываем максимальную установленную мощность электроприемников .
Графа 5: Указываем общую установленную мощность электроприемников и установленную мощность освещения . Находим суммарную установленную мощность:
Графа 6: Определяем коэффициент использования по цеху
Коэффициент использования с учетом освещения:
где - средняя промежуточная активная мощность по цеху с учетом освещения (графа 8).
Графа 7: Определяем и для цеха:
Тангенс угла для цеха с учетом освещения:
где - средняя промежуточная реактивная мощность по цеху с учетом освещения (графа 9).
Графа 8: Определяем среднюю промежуточную активную мощность:
Средняя промежуточная активная мощность с учетом освещения:
Средняя промежуточная реактивная мощность с учетом освещения:
Графа 10: Определяем эффективное число приемников:
Графа 11: Определяем расчетный коэффициент [1. табл. В5].
Графа 12: Определяем рабочую расчетную активную мощность:
Графа 13: Определяем рабочую расчетную реактивную мощность:
Графа 14: Определяем полную рабочую мощность:
Расчет для остальных цехов представлен в сводной таблице
приложения Б и выполняется аналогично.
Расчет электрических нагрузок на 04 кВ:
Графа 3: Указываем суммарное количество электроприемников
Графа 5: Указываем суммарную установленную мощность цехов и установленную мощность наружного освещения . Находим суммарную установленную мощность на стороне 04 кВ:
Графа 8: Указываем суммарную промежуточную активную мощность цехов и промежуточную активную мощность наружного освещения . Находим суммарную промежуточную активную мощность на стороне 04 кВ:
Графа 9: Указываем суммарную промежуточную реактивную мощность цехов и промежуточную активную мощность наружного освещения . Находим суммарную промежуточную реактивную мощность на стороне 04 кВ:
ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Прежде чем приступить к выбору числа и мощности цеховых трансформаторов следует выписать расчетные мощности цехов и определить категорию надежности потребителей в них.
Количество трансформаторов определяется категорией надежности электроснабжения потребителей. Для питания потребителей 1-2 категорий применяются двухтрансформаторные подстанции а для потребителей 3 категории применяют однотрансформаторные подстанции.
Нагрузку наружного освещения территории распределяем равномерно по цеховым ТП в связи с тем что этим мероприятием уменьшают потери мощности и обеспечивают более надежное электроснабжение освещения на территории.
Распределяем нагрузку наружного освещения равномерно между:
Коэффициент загрузки Кз принимается:
для двухтрансформаторных подстанций при преобладании нагрузок I категории 065-075 при преобладании нагрузок II категории 07-08;
для однотрансформаторных подстанций с учетом взаимного резервирования нагрузок II категории Кз = 07-085 а при нагрузках III категории 085-095.
Указанные коэффициенты загрузки должны находиться в указанных пределах после проведения мер по компенсации реактивной мощности. Поэтому выбор количества и мощности трансформаторов осуществляется в два этапа.
При решении вопроса электроснабжения объектов с небольшими нагрузками (до 150-200 кВ×А склады гаражи и т. п.) чтобы не проектировать подстанции с трансформаторами малой мощности допускается присоединять эти нагрузки к подстанции близлежащего цеха.
Возьмем в пример ТП1. От него запитаны 1-ый и 2-ой цех.
Нагрузки в цехах 2-3 категории поэтому число трансформаторов примем равным двум.
Найдем суммарную расчетную мощность ТП1:
Номинальную мощность трансформаторов определим по формуле:
где - число трансформаторов;
- коэффициент загрузки трансформатора.
Выбираем трансформаторы мощностью 630 кВА.
Проверку выполняем по условию:
где - коэффициент учитывающий наличие приемников второй категории;
- коэффициент загрузки аварийный.
В случае выхода из работы одного трансформатора второй сможет взять на себя его нагрузку.
Расчеты для остальных цеховых ТП выполняются аналогично и их результаты приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов
Категория потребителей
Кол-во и мощность трансформаторов
Заготовит-сварочный цех
КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ДО 1 КВ
Возьмем для примера расчет компенсации реактивной мощности для ТП1.
Требуемая мощность трансформатора:
Выбираем трансформаторы мощностью .
Наибольшую реактивную мощность которую целесообразно передавать в сеть до 1кВ через эти трансформаторы определяем по формуле:
Суммарная мощность батарей на напряжение до 1 кВ составит:
следовательно требуется расчет КРМ по первому этапу.
Определяем дополнительную реактивную мощность в целях оптимального снижения потерь:
следовательно требуется расчет КРМ по второму этапу.
Находим суммарную мощность низковольтных конденсаторных батарей:
Мощность одной конденсаторной батареи:
Выбираем конденсаторные батареи мощностью : УКН63-04-200-50 У3 [1.].
Аналогично выполняем расчеты по компенсации реактивной мощности и для других ТП результаты расчетов заносим в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – ТП завода и соответствующие им нагрузки
Цех 3 + Цех 6 + часть нагрузки наружного освещения
Цех 4 + Цех 5 + Цех 7 +Цех 9 + Цех 14 + часть нагрузки наружного освещения
Цех 10 + Цех 11 + Цех 12 +Цех 13 + часть нагрузки наружного освещения
Таблица 3.2 - Расчет компенсирующих устройств
ВЫБОР ТИПА И РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Выбираем трансформаторы для цеховых трансформаторных подстанции серии Trihal на напряжение 630 1000 и 1600 кВА. Трансформатор серии Trihal (“Триал”) представляет собой трехфазный трансформатор сухого типа с изоляцией из эпоксидной смолы с наполнителем залитой в вакууме.
Рассмотрим расчет полных потерь цеховых трансформаторов на примере ТП1.
Определяем коэффициент загрузки трансформатора:
где - суммарная расчетная мощность ТП1 с учетом компенсации реактивной мощности:
Паспортные данные трансформатора [1.]:
Реактивные потери холостого хода
Реактивные потери короткого замыкания:
Активные потери трансформатора:
Реактивные потери трансформатора:
Рассмотрим расчет промежуточных потерь цеховых трансформаторов на примере ТП1.
Суммарная промежуточная мощность ТП1 с учетом компенсации:
Активные потери трансформатора по формуле 4.5:
Реактивные потери трансформатора по формуле 4.6:
Аналогично определяем потери для остальных цеховых трансформаторов по ТП и заносим в таблицу 4.1 и 4.2.
Таблица 4.1 – Расчет полных потерь цеховых трансформаторов
Таблица 4.2 – Расчет промежуточных потерь цеховых трансформаторов
Результаты расчетов произведенных в разделах 1-2 сведем
Таблица 4.3 – Сводная ведомость по ТП с учетом КРМ и потерь в цеховых трансформаторах
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ВЫШЕ 1 КВ
Этому уровню соответствуют нагрузки на шинах высоковольтных распределительных пунктов и на шинах низшего напряжения ГПП. Расчет удобнее вести в табличной форме (приложение Б).
1 Расчет электрических нагрузок ДСП
Графа 3: Указываем количество приемников .
Графа 4: Указываем установленную мощность ДСП .
Графа 5: Указываем общую установленную мощность по формуле 1.1:
Графа 6: Определяем коэффициент использования для ДСП [1.].
Графа 7: Определяем и : [1.].
Графа 8: Определяем среднюю промежуточную активную мощность по формуле 1.4:
С учетом потерь в печных трансформаторах:
Графа 9: Определяем среднюю промежуточную реактивную мощность формуле 1.5:
Определим потери в печных трансформаторах.
Полная мощность ДСП:
Полная мощность для одной ДСП:
Определяем потери в печных трансформаторах по формулам:
Выбираем печной трансформатор ЭТЦПК-750010 [2.]:
2 Расчет компенсации реактивной мощности ДСП
Колебания напряжения:
где - мощность короткого замыкания системы.
на этом основании предполагается установить на шинах 6 кВ статический компенсатор реактивной мощности (СТК) с тиристорно-реакторной группой.
Параметры СТК определяем по формулам:
3 Расчет электрических нагрузок СД
Графа 4: Указываем установленную мощность СД .
Графа 6: Определяем коэффициент использования для СД[1.].
Графа 9: Определяем среднюю промежуточную реактивную мощность по формуле 1.5:
Заносим в таблицу приложения Б со знаком минус.
4 Расчет электрических нагрузок выше 1 кВ
Графа 3: Определяем количество приемников по заводу.
Графа 5: Определяем общую установленную мощность по заводу:
Графа 8: Заносим промежуточные активные мощности ДСП СД и промежуточные активные потери в цеховых трансформаторах . Определяем промежуточную активную мощность по заводу:
Графа 9: Заносим промежуточные реактивные мощности ДСП СД промежуточные реактивные потери в цеховых трансформаторах и скомпенсированную реактивную мощность по заводу (со знаком минус). Определяем промежуточную реактивную мощность по заводу:
где - скомпенсированная реактивная мощность по заводу.
Графа 6: Определяем коэффициент использования по заводу:
Графа 7: Определяем и по заводу:
Графа 11: Определяем коэффициент одновременности по заводу [1. табл. В6].
Графа 12: Расчетная активная мощность по заводу:
Графа 13: Расчетная реактивная мощность по заводу:
Графа 14: Полная расчетная мощность по заводу:
Сводная таблица по нагрузкам на высшем напряжении приведена в таблице приложения Б.
5 Расчет баланса реактивной мощности
Входная мощность от энергосистемы:
где - для напряжения питания 110 кВ [1.].
Уравнение баланса реактивной мощности:
где - компенсация реактивной мощности ДСП.
ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
1. Выбор напряжения питания
Для рассматриваемого завода найдем рациональное напряжение по эмпирическим формулам:
где - расстояние от энергосистемы до ГПП.
Напряжение питания принимаем равным 110 кВ.
2. Выбор напряжения распределения
Для распределительных сетей промышленных предприятий в основном применяются напряжения 10 и 6 кВ.
Связи с тем что на нашем предприятии присутствуют дугосталеплавильные печи электродвигатели рассчитанные на напряжение 6кВ выбираем напряжение распределения 6кВ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ГПП ЗАВОДА И РАСЧЕТ КАРТОГРАММЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Для определения места расположения ГПП завода необходимо определить центр электрических нагрузок. Для определения условного центра электрических нагрузок на генплане отмечают место расположения центров электрических нагрузок цехов. Их координаты выносятся на оси ОХ и ОУ и по формуле определяются координаты условного центра электрических нагрузок.
Таблица 7.1 – Мощности и координаты центров цехов завода
Координата Х центра электрических нагрузок:
Координата Y центра электрических нагрузок:
Построим картограмму электрических нагрузок которая представляет собой размещенные на генплане окружности радиусы которых соответствуют в выбранном масштабе расчетным нагрузкам. Отдельным сектором в окружностях выделяют активную мощность осветительной нагрузки.
С учетом размеров территории генплана выбираем масштаб нагрузок ориентируясь на наибольшую и наименьшую приняв удобный радиус.
Принимаем радиус для наименьшей нагрузки (цех 7) .
Определяем масштаб активных нагрузок:
Определяем радиус для наибольшей нагрузки (цех 8) при принятом масштабе:
Нанесение нагрузок в данном масштабе на генплан возможно масштаб утверждается.
Определяются радиусы окружностей для остальных нагрузок:
Сектор осветительной нагрузки вычислим по формуле:
где - расчетная мощность осветительной нагрузки цеха.
Расчеты картограмм цехов заносим в таблицу 7.2.
Таблица 7.2 - Расчет картограммы электрических нагрузок
В графической части лист 2 приведен генплан рассматриваемого в данном проекте завода c нанесенными на нем ЦЭН и картограммами.
РАСЧЕТ И ВЫБОР МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП
В большинстве случаев на ГПП промышленных предприятий устанавливают два трансформатора. Выбор мощности трансформаторов ГПП производится на основании расчетной нагрузки предприятия .
По получившейся расчетной мощности из ряда номинальных мощностей трансформаторов выбирают ближайшее стандартное значение мощности трансформатора и проверяют его на допустимую перегрузку в послеаварийном режиме при отключении одного из трансформаторов с учетом ограничения потребителей III категории.
Принимается стандартное значение мощности трансформатора типа ТРДН.
Проверка на перегрузку трансформатора в аварийном режиме:
- условие выполняется.
Выбираем два трансформатора ТРДН-25000110 [2.]:
Приведенные потери электроэнергии в трансформаторах:
где - количество трансформаторов;
- активные потери холостого хода и короткого замыкания трансформаторов;
- реактивные потери холостого хода и короткого замыкания трансформаторов;
- коэффициент изменения потерь активной мощности при передаче реактивной мощности;
- коэффициент загрузки трансформаторов;
- количество часов в году;
- количество часов в зависимости от сменности работы предприятия [1.].
Реактивные потери холостого хода по формуле 4.3:
Реактивные потери короткого замыкания по формуле 4.4:
Коэффициент загрузки трансформаторов по формуле 4.1:
Т. к. рассматривался один вариант схемы электроснабжения завода расчет т.е. выбор электрооборудования производим именно по этому варианту.
РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Расчет токов К.З. необходим для выбора и проверки коммутационных аппаратов по отключающей способности на динамическую и термическую стойкость на стойкость к токам К.З. кабельных линий и измерительных трансформаторов. При расчете токов К.З. на напряжении выше 1000 В принимают следующие расчетные условия:
Все источники участвующие в подпитке места К.З. работают одновременно и с номинальной нагрузкой.
Все синхронные машины работают с АРВ и форсировкой возбуждения.
При расчете токов К.З. учитывают влияние синхронных и асинхронных электродвигателей за исключением электродвигателей мощностью до 100 кВт если они отделены одной ступенью трансформации от места К.З. и электродвигателей любой мощности если они отделены двумя и более трансформациями.
В большинстве случаев такими точками являются: на вводах силового трансформатора - точка К1; за выключателем пассивного элемента на стороне НН ГПП - точка К2; на вводе цехового силового трансформатора от которого питается расчетный цех точка К3.
При расчете подпитки места КЗ от высоковольтных электродвигателей если между точкой КЗ и электродвигателями есть реактор или кабельная линия длиной более 04 км их сопротивления учитывают.
Рассмотрим расчет токов К.З. в системе электроснабжения рассматриваемого предприятия. Исходные данные: напряжение питания – 110 кВ; расстояние до источника питания – 9 км; мощность К.З. на шинах источника питания – 1500 МВА.
1 Расчет токов короткого замыкания напряжением выше 1 кВ
Расчет ведем в относительных единицах для чего принимаем базисные условия: ; ; .
Определяем базисные токи:
Находим параметры элементов схемы замещения:
) трансформатора ГПП с расщепленной вторичной обмоткой
Находим токи короткого замыкания:
) в точке К1(на вводах силового трансформатора ГПП)
Начальное значение периодической составляющей тока КЗ:
Амплитудное значение ударного тока КЗ:
где - ударный коэффициент [3. табл. 3.8].
) в точке К2 (на шинах 6 кВ к ДСП)
) в точке К2 (на шинах 6 кВ к СД и ТП)
где - суммарный номинальный ток СД.
2 Расчет токов короткого замыкания напряжением до 1 кВ
Сети промышленных предприятии напряжением до 1000 В характеризуется большой протяженностью и наличием большого количества коммутационно-защитной аппаратуры. При коротких замыканиях даже небольшие сопротивления оказывает влияние на ток К.З.
Поэтому при расчете токов короткого замыкания в установках напряжением до 1000 В необходимо учитывать:
а) активные и индуктивные сопротивления проводников кабелей и шин включая проводники кабели и шины длиной 10-15 м и более токовых катушек расцепителей автоматических выключателей контактов аппаратов КТП;
б) активные и индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;
в) переходные сопротивления в месте К.З.
Расчет ведется в именованных единицах т.е. все сопротивления выражаются в миллиомах.
Рассмотрим расчет токов короткого замыкания на примере для ТП1.
Рисунок 9.1 - Схема замещения
Найдем активное и реактивное сопротивление трансформатора ТП:
где - напряжение ступени КЗ.
Найдем активное и реактивное сопротивление КЛ от ГПП до ТП:
где - удельное реактивное и активное сопротивление КЛ (находим в разделе 10);
- длина КЛ от ГПП до ТП определяется в масштабе по генплану.
Найдем результатирующее сопротивление :
где - относительное сопротивление трансформатора ГПП.
Найдем полное сопротивление:
где - сопротивление контактных соединений.
где - ударный коэффициент [4. стр. 70].
Расчет токов короткого замыкания для остальных ТП производится аналогично результат представлен в таблице 9.1.
Таблица 9.1 – Расчет токов КЗ до 1 кВ
ВЫБОР ПРОВОДНИКОВОЙ ПРОДУКЦИИ
Для примера рассмотрим выбор кабеля от ГПП до ТП1.
Ток в послеаварийном режиме:
где - расчетная мощность ТП с учетом компенсации
реактивной мощности и потерь в цеховых трансформаторах.
Ток в нормальном режиме работы:
Допустимый ток кабеля найдем исходя из двух условий:
где - поправочный коэффициент:
где - температурный коэффициент [5. табл. 1.3.3];
- коэффициент учитывающий число рядом проложенных кабелей [5. табл. 1.3.26];
- коэффициент допустимой перегрузки кабеля [5. табл. 1.3.2].
Выбираем кабель ААШВу-6-1(3×16)
Найдем сечение кабеля по экономической плотности тока:
где - экономическая плотность тока [5. табл. 1.3.36].
Найдем сечение кабеля из условия термической стойкости:
где - тепловой импульс квадратичного тока КЗ;
- функция термической стойкости (для кабеля с алюминиевыми сплошными жилами и бумажной изоляцией) [3. табл. 3.14].
где - время действия релейной защиты;
- время отключения выключателя;
- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ [3. табл. 3.8].
Выбираем максимальное полученное сечение . Выбираем кабель ААШВу-6-1(3×185) [5. табл. 1.3.16].
Найдем удельные активное и реактивное сопротивления кабеля:
Проверим выбранный кабель по допустимой потере напряжения:
где - расчетные активная и реактивная мощности ТП с учетом компенсации реактивной мощности и потерь в цеховых трансформаторах.
Выбранный кабель по допустимой потере напряжения проходит.
Выбор проводниковой продукции от ГПП до остальных ТП до ДСП до СД и ее проверка производится аналогично результаты представлены в таблицах 10.1-10.2 (марка кабеля ААШВу-6- ).
Таблица 10.1 – Выбор проводниковой продукции
Таблица 10.2 – Проверка выбранных кабелей по допустимой потере напряжения
Выбор и проверка оборудования производится на основании результатов расчетов: номинального и аварийного режима токов КЗ и сравнения полученных данных с каталожными данными того или иного оборудования.
1 Выбор выключателей
Рассмотрим для примера выбор выключателя на напряжение 110 кВ. Выбор и проверка выключателя производится по следующим условиям.
) выбор по напряжению установки :
) выбор по длительному току :
Выбираем выключатель ВЭК-110-402000 У1 [2. стр. 243].
) проверка по отключающей способности:
на симметричный ток отключения:
где - номинальный ток отключения выключателя [2. стр. 243].
на возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ :
где - расчетное время
где - собственное время выключателя [2. стр. 243].
Номинальное допустимое значение апериодической составляющей в отключенном токе для времени :
где - допустимое относительное содержание в отключаемом токе [1. стр. 243].
) проверка по включающей способности:
на наибольший пик тока включения:
где - максимальный пик тока включения [2. стр. 243].
на номинальный ток включения:
где - номинальный ток включения (действующее значение периодической составляющей) [2. стр. 243].
) проверка на электродинамическую стойкость:
где - наибольший пик (ток электродинамической стойкости)
на действующее значение периодической составляющей:
где - действующее значение периодической составляющей
предельного сквозного тока КЗ [2. стр. 243].
) на термическую стойкость:
где - среднеквадратичный ток термической стойкости
- допустимое время действия тока термической стойкости
где - время отключения выключателя намечаемого к установке [2.].
Выбранный выключатель удовлетворяет выше приведенным условиям.
Выбор и проверка остальных выключателей производится аналогично результаты приведены в таблице 11.1.
Таблица 11.1 – Выбор выключателей напряжением 10 кВ для КРУ
2 Выбор разъединителя
Рассмотрим выбор разъединителя на напряжение 110 кВ. Выбор и проверка разъединителя производится по следующим условиям.
) выбор по напряжению установки:
) выбор по нормальному току:
Выбираем разъединитель РНД-110630 Т1 [2. стр. 271].
на предельный сквозной ток:
на действующее значение сквозного тока:
) проверка на термическую стойкость:
Выбранный разъединитель удовлетворяет выше приведенным условиям.
3 Выбор измерительных трансформаторов тока
Рассмотрим для примера выбор измерительного трансформатора тока на напряжение 110 кВ. Выбор и проверка измерительного трансформатора тока производится по следующим условиям.
) выбор по нормальному току установки :
- номинальный первичный ток ТА [2. стр. 304].
) выбор по классу точности .
Выбираем измерительный ТА ТФЗМ 110 Б-1 У1 [2. стр. 304].
где - ток электродинамической стойкости [2. стр. 304].
) проверка по вторичной нагрузке :
где - сопротивление измерительных приборов;
- сопротивление соединительных проводов;
- переходное сопротивление контактов:
для 2-х 3-х приборов
для 4-х и более приборов ;
где - мощность потребляемая приборами присоединенными к ТА;
- вторичный номинальный ток ТА [2. стр. 304].
определяем из таблицы распределения нагрузки выбираем наибольшую на фазе.
Таблица 11.2 - Распределение нагрузки вторичных цепей ТА
Счетчик активной энергии
Счетчик реактивной энергии
Измерительные приборы выбираем из таблицы П4.7 [3.].
Сечение соединительных проводов :
где - удельное сопротивление алюминия;
где - длина соединительных проводов от ТА до приборов
В качестве соединительных проводов от приборов до измерительных трансформаторов применяются многожильные контрольные кабели АКРВГ.
Т. к. сечение кабеля меньше 4 мм2 выбираем кабель АКРВГ – 1(34).
Выбранный измерительный трансформатор тока удовлетворяет выше приведенным условиям.
Выбор и проверка остальных измерительных трансформаторов тока производится аналогично результаты приведены в таблице 11.3.
Таблица 11.3 – Выбор трансформаторов тока
Тип трансформатора тока
4 Выбор измерительных трансформаторов напряжения
Выбор измерительного трансформатора напряжения на напряжение 110 кВ. Выбор и проверка измерительного трансформатора напряжения производится по следующим условиям.
)выбор по напряжению установки :
) выбор по конструкции:
Выбираем измерительный ТV марки НКФ.
) выбор по классу точности
Выбираем измерительный ТV НКФ-110-83 У1 [2. стр. 336].
) выбор по вторичной нагрузке:
Таблица 11.4 - Суммарная вторичная нагрузка ТV 110 кВ
где - число обмоток
Выбранный измерительный трансформатор напряжения удовлетворяет выше приведенным условиям.
Выбор и проверка измерительного трансформатора напряжения на стороне 6 кВ производится аналогично.
Выбираем измерительный ТV марки НТМИ.
Выбираем измерительный ТV НТМИ-10-66 У3 [3. стр. 336].
Таблица 11.5 - Суммарная вторичная нагрузка ТV 10 кВ
Выбор КРУ осуществляется на основе ранее рассчитанных рабочих утяжеленных токов ввода и наиболее загруженной линии а также по номинальному напряжению. Проверяются на термическую и динамическую стойкость.
Необходимо определить комплектуются ли выбранные КРУ с выбранными выключателями.
Выбор ячеек осуществляем по справочным данным [1.] результат сведем в таблицы 11.6 11.7 и 11.8.
Таблица 11.6 – Выбор ячеек на СШ с ДСП
Таблица 11.7 – Выбор ячеек на СШ с СД
Таблица 11.8 – Выбор ячеек на СШ с ТП
Согласно ПУЭ 1.3.28 жесткие шины в пределах РУ всех напряжений выбираются по условию нагрева (по допустимому току). При этом учитываются не только нормальные но и послеаварийные режимы. В закрытых РУ 6-10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за их высокой стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. При токах до 3000А применяются одно- и двухполосные шины.
Выбор и проверка СШ осуществляется по следующим условиям.
где - ток в послеаварийном режиме.
- ток на шинах выбранного сечения.
Выбираем алюминиевые сборные шины:
СШ с СД и ТП - 606 мм [2. стр. 395].
)проверка на термическую стойкость:
где - минимальное сечение шины по термической стойкости
- выбранное сечение.
где - тепловой импульс квадратичного тока определяется по формуле 11.5;
- функция термической стойкости
- для алюминиевых шин [3. табл. 3.14].
где и мм – размеры выбранной шины.
где принимаем равным 4 сек;
)механический расчет сборных шин:
Т.к. производим механический расчет однополосных шин.
Наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ:
где - расстояние между фазами.
Равномерно распределенная сила создает изгибающий момент:
где - длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции.
Напряжение в материале шины возникающее при воздействии изгибающего момента:
где - момент сопротивления шины относительно оси перпендикулярной действию усилия.
Шины механически прочны если:
где - для алюминиевых шин.
Условие механической прочности выполнено. К установке принимаем выбранные алюминиевые шины.
По окончании решения курсовой работы были проведены расчеты электрических нагрузок подсчитаны потери произведен выбор силовых трансформаторов. Для схемы электроснабжения предприятия были рассчитаны токи короткого замыкания для всех ступеней напряжения. Были выбраны коммутационные аппараты – выключатели и разъединители. Был произведен выбор сборных шин измерительных трансформаторов тока и напряжения. Для оборудования произведены необходимые проверки. Были представлены все необходимые графические приложения.
В процессе выполнения курсового проекта были закреплены на практике знания полученные в ходе изучения курса Электрические станции и подстанции и Проектирование систем электроснабжения.

Приложение А.doc

Приложение А (рекомендованное)
Продольно-строгальные станки
Поперечно-строгальные станки
Горизонтально-расточные станки
Алмазно-расточные станки
Электрические печи сопротивления
Радиально-сверлильные станки
Таблица А1 – Расчет электрических нагрузок механического цеха № 2
Продолжение таблицы А1
Вертикально-сверлильные станки
Токарно-револьверный станок
Поперечно-расточный станок
Токарно-револьверные станки
Итого с учетом освещения

Приложение Б.doc

Приложение Б (рекомендованное)
Кузнечно-прессовый цех
Ремонтно-механический цех
Таблица Б1 – Расчет электрических нагрузок завода
Заготовит.-сварочный цех
Заводоуправление столовая
Потери в трансформаторах
Продолжение таблицы Б1