Проектирование систем электроснабжения

тп и рш в цехе.frw

картограмма нагрузок.frw

Радиальное соед ГПП.frw

Рисунок 10. - Радиальное соединение внутреннего электроснабжения

освещение в цехе.frw

радиальное гпп.frw

план завода.frw

сравнение вариантов.frw

Фрагмент.frw

эл.смешанная схема завода.cdw

электр смешанное соед гпп.frw

Рисунок 12. - Смешанное соединение внутреннего электроснабжения

ремонтно-мех цех.frw

пояснительная записка 22-1-7-9.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Читинский Государственный Университет
Кафедра электроснабжения
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по электроснабжению промышленных предприятий.
На тему: проектирование электроснабжения промышленного предприятия
Проектировал: студент группы ЭП-07 Иванов В.А
Руководитель проекта:
доцент Савицкий Л.В.
по курсу «Системы электроснабжения»
Студенту Иванову В.А
Тема: «Электроснабжение завода торгового оборудования»
Исходные данные на проектирование:
Схема генерального плана завода (рис.22). Размеры: 480х330 м.
Сведения об электрических нагрузках по цехам завода (табл.22).
Питание завода может быть осуществлено от подстанции энергосистемы на которой установлены два трансформатора мощностью по 25 МВ×А напряжением 11538511 кВ. Мощность к.з. на шинах 110 кВ подстанции равна 1000 МВ×А.
Расстояние от подстанции до завода 13 км.
Рекомендуемаялитература:
Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети. Под ред. А.А. Федорова Г.В. Сербиновского. – М.:Энергия 1980. – 576с.
Филиппов Н.М. Системы электроснабжения промышленных предприятий. Учеб.пособие. Ч. 1 Н.М. Филиппов Л.В. Савицкий. – Чита: ЧитГУ 2007. – 84 с.
Руководитель курсового проектирования Л.В. Савицкий
Календарный план выполнения курсового проекта
Разделы курсовой работы
Расчет электрических нагрузок цеха и завода в целом.
Построение картограммы нагрузок выбор количества и мощности цеховых ТП. Расчет компенсирующих устройств.
Выбор внешнего электроснабжения. Выбор схемы внутризаводского электроснабжения расчет токов КЗ в сети ВН.
Выбор высоковольтного оборудования компоновка ГПП.
Выбор низковольтного электрооборудования цеха. Расчет и выбор осветительной сети цеха.
Объём курсового проекта __88_с. _20_ рис. _24_ табл.
НАГРУЗКА ТРАНСФОРМАТОР ГПП ГРП РП ВРУ КАБЕЛЬ ПРОВОД ШИНЫ КЗ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ АВТОМАТИЧЕКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ НАГРУЗКИ
Объектом исследования является завод высоковольтной аппаратуры.
Цель работы – разработка технически и экономически целесообразного варианта электроснабжения завода.
При сравнении вариантов внешнего и внутреннего электроснабжения использовался универсальный метод приведенных затрат.
Выбранное основное оборудование завода и цеха было проверено на токи КЗ.
Задание на курсовую работу9
Расчет электрических нагрузок14
1 Определение расчетных электрических нагрузок деревообрабатывающего цеха14
2 Расчет электрических нагрузок завода19
3 Построение картограммы нагрузок21
Определение числа и мощности трансформаторов на цеховых подстанциях25
Компенсация реактивной мощности28
1 Расчет КУ на стороне 04 кВ28
2 Расчет КУ на стороне 10 кВ ГПП (ГРП)29
Выбор схемы внешнего электроснабжения32
Выбор схемы внутреннего электроснабжения завода38
1 Радиальная схема39
3 Сравнение вариантов48
По данным из таблиц следует что варианты равно-экономические поэтому принимаем радиальную сеть т.к более надежна и проста в обслуживании.48
Расчет токов короткого замыкания49
1 Расчет токов КЗ на РУ ГПП49
2 Расчет токов КЗ на РУ НН цеховых ТП53
1 Выбор выключателей на РУ-35 кВ57
2 Выбор выключателей на РУ-10 кВ58
3 Выбор разрядников59
4 Выбор разъединителей РУ-35 кВ59
5 Выбор разъединителей на РУ-10 кВ для защиты трансформаторов напряжения.60
6 Выбор трансформаторов тока61
7 Выбор трансформаторов напряжения63
8 Выбор трансформаторов собственных нужд ГРП65
Расчет внутрицехового электроснабжения66
1 Выбор проводников для ответвлений от РШ к электроприемникам66
2 Выбор кабелей от ТП к РШ69
3 Расчет токов КЗ в цеховой сети69
4 Выбор автоматических выключателей72
4.1 Выбор автоматических выключателей для электроприемников72
4.2 Выбор остальных автоматических выключателей75
5 Выбор магнитных пускателей для вентиляторов76
6 Расчет освещения в ремонтно-механическом цехе77
7 Расчет осветительной сети79
Расчет и выбор заземляющих устройств81
1 Расчет заземления цеховой ТП81
2 Расчет заземления ГПП83
Выбор распределительных щитов88
Список использованных источников90
Торговое оборудование делится на следующие виды: торговое немеханическое оборудование (торговая мебель) измерительное оборудование контрольно-кассовое оборудование холодильное оборудование подъемно-транспортное оборудование оборудование для фасовки и упаковки.
В настоящем курсовом проекте поставлена задача рассчитать электроснабжение завода торгового оборудования. Данный завод производитразличное немеханическое оборудование.Основную нагрузку всех цехов составляют электродвигатели производственных механизмов. Этот вид приемников встречается на всех промышленных предприятиях.
Компрессорный цех необходим для получения сжатого воздуха давлением до 6-8 кгссм2.
Номинальная мощность электрической нагрузки цехов различна от 40 до 1980 кВт Производство предприятия не является тесно взаимосвязанным (максимумы нагрузки цехов не совпадают) как бы это могло быть к примеру на металлургическом предприятии. Оборудование не работает всю смены в полную мощность для учета этого используют в расчетах коэффициент использования характеризующий время включения установки в цикле работы. Предприятие не имеет мощных потребителей работающих продолжительно также нет потребителей с резко-перемнной нагрузкой. В результате того что потребителей довольно много нагрузку предприятии можно условно предсказать путем расчетов.
Питание предприятия производится от подстанции системы от которой будет прокладываться ЛЭП на наиболее экономически выгодном напряжении.
Задание на курсовую работу
Таблица 1 – Электрические нагрузки завода
Установленная мощность кВт
Деревообрабатывающий цех
Ремонтно-механический цех
Цех испытания холодильников
Цех горячего эмалирования
Компрессорная: эл.двиг. 6 кВ
Склад готовой продукции
Электроремонтный цех
Цех товаров народного потребления
Рисунок 1- Ген план ремонтно-механического завода
Электроприёмникидеревообрабатывающегоцеха
Наименование электроприемника
Установленнаямощность ЭП кВт
Токарно-винторезныйстанок
Настольно-сверлильныйстанок
Универсально-фрезерныйстанок
Вертикально-сверлильныйстанок
Машинаэлектросварочная ПВ=50 %
Преобразовательсварочный
Электропечьсопротивления
Плоскошлифовальныйстанок
Климатические условия промышленного района.
Среднегодовая интенсивность ветра по направлениям %
Районповетровойнагрузке
Рисунок 2 - План Ремонтно-механического цеха
Характеристики цехов по надежности электроснабжения
Расчет электрических нагрузок
1 Определение расчетных электрических нагрузок деревообрабатывающего цеха
Расчетные нагрузки следует определять методом упорядоченных диаграмм т.е. с помощью коэффициентов использования и расчетноймощности .
Исходным данным для расчета нагрузок цеха является перечень его рабочих машин с указанием номинальных параметров электроприемников.
Соотношения между номинальными средними и расчетными.мощностями следующие:
где – коэффициент использования активной мощности определяется из справочных данных [1] или по приложениям А и Б
– средняя нагрузка за наиболее загруженную смену кВт;
– номинальная мощность электроприемника кВт;
– тангенс угла соответствующий определяемый по тем же справочным данным о.е.
Затем определяем расчетные нагрузки по группам:
где – коэффициент расчетной нагрузки ([2] Приложение В).
Для курсового проекта при преобладании двигательной нагрузки максимальную реактивную мощность можно принять:
где – эффективное число приемников.
Основная формула для его определения:
Полная максимальная нагрузка:
Для примера приведем расчет нагрузок трубогибочного станка:
Для остальных ЭП расчеты сведем в таблицу 5.
Таблица 5 – Определение расчетных нагрузок ремонтно-механического цеха
Токарно-винторезный станок
Трубогибочный станок
Универсальный круглошлифовальный станок
Внутришлифовальный станок
Молот пневматический
Электропечь сопротивления
Сварочный агрегат ПВ=50 %
Трансф. сварочный ПВ=40%
Преобразователь сварочный
Машина электросварочная точечная
Сравнение результатов:
Рисунок 3- План ремонтно-механического цеха
2 Расчет электрических нагрузок завода
Расчет нагрузок по заводу в целом производится в аналогичном порядке например: для деревообрабатывающего цеха имеем
по таблице 4.3 [1] .
Тогда расчетная нагрузка:
Результаты расчетов для остальных цехов сведем в таблицу 6.
Максимальные мощности суммируются с учетом коэффициента одновременности (принимается по Приложению Д [1]).
Таблица 6 – Определение расчетных нагрузок завода торгового оборудования.
3 Построение картограммы нагрузок
Для наглядности и анализа распределения нагрузок по территории на генплане строится картограмма нагрузок что является основой для выбора количества и местоположения цеховых ТП.
При построении картограммы необходимо определить расчетную мощность освещения цехов и территории завода по следующей формуле:
где – удельная мощность освещения на единицу площади определяется по таблице 2 [2] Втм2;
– коэффициент спроса на освещение принимается для внутрицехового – для наружного освещения территории завода;
– площадь освещаемого объекта м2.
Мощность освещения суммируется со среднесменной и с максимальной мощностями. Для люминесцентных ламп необходимо учитывать их реактивную мощность принимая средний коэффициент мощности равный .
Для малярного цеха имеем:
Тогда расчетная мощность цеха с учетом осветительной нагрузки:
В дальнейшем индекс «с+о» опускаем.
Для остальных цехов расчеты сведем в таблицу 7.
Картограмма электрических нагрузок представляет собой размещенные на генеральном плане круги площади которых в принятом масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Радиус окружности:
где m – масштаб кВАсм2.
Осветительную нагрузку покажем сектором окружности нагрузки цеха посредством угла:
Произведем расчет для механического корпуса №1:
Результаты расчета сведем в таблицу 7.
Графическую часть представим на рисунке 4.
Центр электрических нагрузок (ЦЭН) по предприятию определяется для нахождения предварительного местоположения ГПП (ГРП). Если ГПП невозможно расположить в центре нагрузок то она смещается в сторону источника питания.
Формулы для определения ЦЭН:
Таблица 7 – Расчет картограммы нагрузок и определение ЦЭН
Рисунок 4 – Картограмма нагрузок
Определение числа и мощности трансформаторов на цеховых подстанциях
Потребители I и II категорий питаются от двухтрансформаторных ТП потребителей III категории можно питать от однотрансформаторных ТП. Если мощность цеха не превышает 250 кВА то можно запитывать цех от РП связанного КЛ 038 кВ с ближайшей ТП. В цехах с нормальной производственной средой ТП допускается устанавливать внутри зданий. Место установки ТП выбирается как можно ближе к ГПП. Оптимальная мощность трансформатора цеховой ТП:
где n – число трансформаторов на ТП;
– коэффициент загрузки для потребителей I категории следует принимать в диапазоне 06 07 для II – 06 07 для III – 09 095.
Действительный коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме:
где – суммарная расчетная мощность цехов питающихся от данной ТП кВА;
– номинальная мощность одного трансформатора ТП кВА.
Данный коэффициент должен входить в диапазон при нормальном режиме работы 055 07 для II категории и 05 07 для I-й; соответственно для послеаварийного – не должен превышать значения 14.
Выбираем 2 трансформатора мощностью по 400кВА.
Для остальных ТП результаты сведем в таблицу 8.
Расположение цеховых ТП и РП показано на рисунке 5.
Таблица 8 – Выбор числа и мощности цеховых ТП
ТП-1+РП-6+РП-7+РП-8+ РП-9
Рисунок 5 – Расположение цеховых ТП и РП
Компенсация реактивной мощности
Как видно из таблицы 8 на ТП-1 ТП-2 коэффициенты загрузки превышают допустимое значение а устанавливать более мощные трансформаторы экономически не целесообразно так как это требует больших капитальных вложений и поскольку трансформаторы будут недогружены то будут большие потери активной мощности по сравнению с другим вариантом.
Для решения данной проблемы установим на РУ-04 кВ ТП батареи конденсаторов (БК).
1 Расчет КУ на стороне 04 кВ
Наибольшая реактивная мощность которая может быть передана со стороны 10 кВ в сеть 04 кВ через трансформатор без увеличения его мощности:
Мощность подлежащая распределению по сети 380 В:
Далее определяем потери активной и реактивной мощности в трансформаторах:
где и – потери активной мощности холостого хода и короткого замыкания кВт.
где – потери реактивной мощности холостого хода кВар;
– напряжение короткого замыкания %.
Расчетная мощность после компенсации:
где – потери активной мощности в КУ принимается .
На ТП-1 и ТП-2 с целью уменьшения загрузки трансформатора установим ККУ УК-038-QУ3 2х75кВар.
Произведем перерасчет расчетных мощностей:
Значение коэффициента загрузки входит в рамки допустимых значений.
Для остальных ТП расчеты сведем в таблицу 9.
2 Расчет КУ на стороне 10 кВ ГПП (ГРП)
КУ в сетях промышленных предприятий напряжением 10 кВ устанавливаются на ГПП (ГРП) мощность их для одной секции шин определяется:
где – потери реактивной мощности в силовых трансформаторах ГПП кВар;
– реактивная мощность получаемая из энергосистемы кВар; определяется как где – нормативный коэффициент мощности;
– количество секций шин.
Найдем приближенное значение :
Выбираем БК типа 3хУК-10-Q У3 600.
Потери активной мощности в БК ГПП (ГРП):
Расчетная мощность ГПП (ГРП):
Мощность трансформатора ГПП:
Выбираем два трансформатора мощностью 6300 кВА.
Коэффициент загрузки в нормальном и послеаварийном режиме:
Таблица 9 – Расчет компенсации реактивной мощности
Выбор схемы внешнего электроснабжения
Для сравнения вариантов воспользуемся старыми ценами и оборудованием.
Для выбора рационального питающего напряжения воспользуемся эмпирической формулой Стилла:
Питание завода осуществляем двухцепной воздушной линией на железобетонных опорах напряжением 110 кВ (рисунок 6).
Выбираем два трансформатора марки ТДН-10000110.
. Стоимость трансформатора .
Определим потери в трансформаторах по формулам (17) и (18):
Мощность потребляемая заводом:
Максимальный рабочий ток в линии:
По экономической плотности тока (для неизолированного алюминиевого провода при ) выбираем сечение провода ВЛ 110 кВ:
Согласно ПУЭ по условиям возникновения короны минимальное сечение провода ВЛ 110 кВ составляет 70 мм2. Принимаем провод марки АС – 7011 с параметрами:
Сопротивление двухцепной ВЛ 110 кВ:
Определим потери напряжения в линии в нормальном режиме:
Потери напряжения в линии в послеаварийном режиме:
Капиталовложения в линию:
Стоимость трансформаторов:
Стоимость ячеек ОРУ-110 кВ:
Данные по затратам взяты из [2]
Постоянная часть затрат:
Затраты на строительство ЗРУ в данном технико-экономическом сравнении учитывать не будем.
где – зональный повышающий коэффициент на базисную стоимость электросетевых объектов для Читинской области ;
Определим потери активной мощности в линии:
Суммарные потери электроэнергии:
где – время максимальных потерь в зависимости от по рисунку 5.11 [3] ч.
где – нормы амортизационных отчислений затрат на эксплуатацию и капитальный ремонт %;
– стоимость электроэнергии .
Приведенные затраты для данного варианта:
Рисунок 6 – Питание по ВЛ 110 кВ
Результаты расчетов для остальных вариантов сведем в таблицу 10.
Таблица 10 – Технико-экономическое сравнение вариантов
Продолжение таблицы 10
Окончание таблицы 10
Ст-ть сооруж. линии т.руб.
Ст-ть ячейки РУ т.руб.
Пост. часть затрат т.руб.
Нормы аморт. отчисл. ВЛ и КЛ %
Нормы аморт. отчисл. оборуд. %
Рисунок 7 – Питание по ВЛ 35 кВ
Рисунок 8 – Питание по КЛ 10 кВ
Принимаем вариант 2 (питание на напряжение 35 кВ) так как он наиболее экономически целесообразен.
Выбор схемы внутреннего электроснабжения завода
Распределение электроэнергии на промышленном предприятии может выполняться по радиальной магистральной или смешанной схеме в зависимости от территориального размещения нагрузок величины потребляемой мощности надежности питания и других особенностей объекта. Схемы выполняются одноступенчатыми.
ГПП размещаем на территории завода максимально близко к ЦЭНу. Т.к прокладка ВЛ 35 по территории завода не рекомендуется из-за зоны отчуждения то выполним кабелем.
Максимальный рабочий ток кабеле:
По экономической плотности тока [2].(для неизолированного алюминиевого провода при ) выбираем сечение провода КЛ 35 кВ:
Принимаем кабель марки ААБ-2*120 с параметрами:
Рассмотрим два варианта внутреннего электроснабжения: радиальную (рисунок 9 10) и смешанную (рисунок 11 12) схемы. Путем технико-экономического сравнения выберем наиболее целесообразную из них. Для упрощения одинаковые элементы схем не учитываем.
Питание потребителей I и II категорий осуществляется двухцепной кабельной линией от шин ГПП работающих раздельно. Кабели марки ААБ-35 проложены в траншеях.
Кабельная линия ГПП-ТП1.
По экономической плотности тока выбираем сечение жил КЛ 10 кВ:
Принимаем стандартное сечение жил кабеля :
затраты на строительство двухцепной КЛ .
Проверка КЛ по длительно допустимому току произведем по следующему выражению:
где – коэффициент перегрузки в послеаварийном режиме показывающий на сколько можно превышать определяется по таблице 7.37 [3] принимаем .
выбранный кабель проходит по нагреву.
Проверим на термическую стойкость к токам КЗ:
Сопротивление двухцепной КЛ 10 кВ:
Капиталовложения в КЛ: (Данные взяты из интернета с различных сайтов)
Потери электроэнергии:
Результаты расчета остальных кабельных линий сведем в таблицу 11.
Таблица 11 – Расчет радиальной схемы
унок 9 – Радиальная схема прокладки КЛ
Рисунок 10 – Радиальная схема внутреннего электроснабжения
Расчет смешанной схемы ведется аналогично методике приведенной при расчете радиальной схемы.
Результаты расчета сведем в таблицу 12.
Таблица 12 – Расчет смешанной схемы
Рисунок 11 – Смешанная схема прокладки КЛ
Рисунок 12 – Смешанная схема внутреннего электроснабжения
ГПП выполним КТПБ(М) –3510 УХЛ1 [2]
Таблица 13 – Основные характеристики КТПБ
Конструктивное исполнение
Условное обозначение
Электрическая схемана стороне ВН
Число трансформаторов
Двухтрансформаторная 2хТМН-1000035.
Выполнение высоковольтного ввода
Выполнение выводов отходящих линий
Выполнение нейтрали трансформатора
с изолированной нейтралью (по спец. заказу)
Мощность силового трансформатора кВА
3 Сравнение вариантов
По данным из таблиц следует что варианты равно-экономические поэтому принимаем радиальную сеть т.к более надежна и проста в обслуживании.
Расчет токов короткого замыкания
1 Расчет токов КЗ на РУ ГПП
Согласно заданию питание завода может быть осуществлено от подстанции энергосистемы неограниченной мощности на которой установлены 2 трансформатора мощностью по 25 МВА напряжением 110385105 кВ. Работа трансформаторов раздельная.
Принимаем трансформаторы типа ТДТН-2500010 со следующими параметрами:
Для расчета токов КЗ выберем метод типовых кривых способ приведения ТПОЕ.
Выберем базисные величины.[3]
тогда базисное сопротивление:
Рисунок 13 – Расчетная схема
Схема замещения представлена на рисунке 14.
Рисунок 14 – Схема замещения для расчета токов короткого замыкания
Рассчитаем параметры схемы замещения.
Трансформаторы системной ПС.
Для нахождения сопротивлений обмоток данных трансформаторов необходимо знать напряжения короткого замыкания этих обмоток:
Не учитываем в схеме замещения из-за незначительного сопротивления(93)
Преобразуем схему на рисунке 14 в эквивалентную ей (рисунок 15).
Рисунок 15 – Эквивалентная схема замещения
Определим ток трехфазного КЗ для точек K1 и K2:
Подпитка от двигателя на 6 кВ:
Докажем что нет необходимости устанавливать выключатели на стороне ВН ГПП. Должно выполняться следующее условие:
где – чувствительность максимальной токовой защиты;
– минимальный ток двухфазного КЗ на шинах НН ГПП;
– ток срабатывания МТЗ вычисляется по следующей формуле:
где – коэффициент надежности учитывающий наличие апериодической составляющей в токе КЗ погрешность расчетов погрешность измерительных приборов реле и ТТ принимается в пределах 11 12;
– коэффициент возврата принимается 08 095; [3]
– коэффициент самозапуска учитывающий кратность пускового тока обобщенной нагрузки принимается 15 7.
Как видно МТЗ установленная на системной ПС чувствительна к повреждениям на шинах НН ГПП.
2 Расчет токов КЗ на РУ НН цеховых ТП
В цеховых ТП установлены трансформаторы ТМ-25010 ТМ-40010 ТМ-63010 ТМ-100010 и ТМ-250010.
Начальное действующее значение периодической составляющей трехфазного тока КЗ определяется по формуле:
где – соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ мОм.
Сопротивления и в общем случае равны:
где – активное и индуктивное сопротивления силового трансформатора мОм;
– суммарное активное сопротивление различных контактов принимается ;
– активное сопротивление дуги в месте КЗ мОм;
– эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора приведенное к ступени низшего напряжения мОм.
Сопротивления трансформаторов определяются по формулам:
Сопротивление системы определим по формуле:
Рисунок 16 – Расчетная схема
Ток однофазного КЗ определяется по формуле:
где – суммарные активные и индуктивные сопротивления прямой последовательности мОм;
– суммарные активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности мОм;
Результаты расчетов занесем в таблицу 13.
Таблица 13 – Расчет токов КЗ на шинах НН ЦТП
Для проверки кабелей внутризаводской сети на термическую стойкость используем формулу:
где S- сечение кабеля мм2
- ток короткого замыкания А
C=95 – поправочный коэффициент для алюминия
t- время отключения линии.(006 с)
Таблица 14 – Проверка на термическую стойкость КЛ.
1 Выбор выключателей на РУ-35 кВ
Выберем предварительно выключатель на 35 кВ ВБН-351600[4] по максимальному рабочему току. Произведем проверку данного выключателя при КЗ в точке K2.
Паспортные данные выключателя ВБН-351600 приведены из интернета:
а)динамическая стойкость
Полученное значение тока меньше чем предельный сквозной ток выключателя .
б) термическая стойкость
где Iнт - номинальный ток термической стойкости который может выдержать выключатель за приведенное время tнтс по данным заводов-изготовителей время tнтс – 3 с
tп– приведенное время (09 с)
В сетях питающихся от мощных энергосистем периодическая слагающая тока КЗ практически не изменяется во времени и можно принять
где I - установившееся значение.
Полученное значение тока меньше чем ток термической стойкости
в) отключающая способность выключателя по току
где Iнои- номинальное значения отключающей способности по току
Iро - расчетное значения тока короткого замыкания отнесенные к сумме времени срабатывания защиты и самого выключателя.
2 Выбор выключателей на РУ-10 кВ
Выберем предварительно выключатель на 10 кВ ВББ-10630 У3 [4] по максимальному рабочему току. Произведем проверку данного выключателя при КЗ в точке K1.
Паспортные данные выключателя ВББ-10630:
tп– приведенное время (08 с)
Хотя в нормальном режиме работы ограничитель находится под фазным напряжением сети и через него протекает ток порядка десятых долей миллиампера длительное существование однофазного замыкания на землю наибольшее рабочее напряжение ограничителя выбирается не менее наибольшего рабочего линейного напряжения сети. Поэтому для защиты трансформаторов ГПП на стороне 35 кВ и 10 кВ[4] устанавливаем ОПН-35-У3 и ОПН-10 У3 соответственно которые устанавливается в ячейках трансформатора напряжения а в нейтрали трансформатора ОПН-20-У3 ОПН-6-У3
4 Выбор разъединителей РУ-35 кВ
Разъединители проверяются по тем же параметрам что и выключатели за исключением параметров отключающей способности.
Выберем предварительно разъдинитель внутреней установки РРЗ-2- 351000 У3 [4] по максимальному рабочему току. Произведем проверку данного разъединителя при КЗ в точке K2.
Паспортные данные разъединителя РРЗ 351000:
где Iнт - номинальный ток термической стойкости который может выдержать разъдинитель за приведенное время tнтс по данным заводов-изготовителей время tнтс –4 с
5 Выбор разъединителей на РУ-10 кВ для защиты трансформаторов напряжения.
Выберем предварительно разъединитель на 10 кВ РВЗ-10400 М УХЛ2 [4] по максимальному рабочему току. Произведем проверку данного выключателя при КЗ в точке K1.
Паспортные данные выключателя РВЗ-10400:
где Iнт - номинальный ток термической стойкости который может выдержать выключатель за приведенное время tнтс по данным заводов-изготовителей время tнтс – 4 с
6 Выбор трансформаторов тока
Таблица 15- Измерительные приборы
Нагрузка по фазам Нагрузка (ВА)
Высшая сторона трансформатора ГПП
Счетчик электрической энергии универсальный СЕ301 S31
На отходящие линии выбираем ТПЛК-10-200-0510Р со следующими техническими данными:
номинальная вторичная нагрузка обмоток для измерений .
Проверим TA по вторичной нагрузке: .
Сопротивление приборов найдем по формуле:
Определим максимально допустимое сопротивление соединительных проводов:
Зная можно определить сечение соединительных проводов:
Выбираем контрольный кабель КВВГ с медными жилами сечением 25мм2.
На фидерах с БК выбираем ТПЛК-10-100-0510Р со следующими техническими данными:
7 Выбор трансформаторов напряжения
Выбор трансформаторов напряжения производится:
- по напряжению установки;
- по классу точности;
- по вторичной нагрузке.
Каждый трансформатор рассчитывается на мощность всех приборов присоединений данной секции.
Выбираю трансформатор напряжения НАМИ –10–200 номинальная мощность которого в классе точности 05 равна 200 В .А и НАМИ – 35 – 200.
Подключаемые контрольно-измерительные приборы
Наименование приборов
Потребляемая мощность Вт
Счетчик энергии универсальный СЕ301 S31
Суммарная вторичная нагрузка .
Выбираем TV марки НАМИ-10-У3
Номинальная мощность при классе точности 05.
8 Выбор трансформаторов собственных нужд ГРП
На ГПП устанавливаем два трансформатора собственных нужд. Мощность трансформаторов выбирается по имеющимся на подстанции нагрузкам СН с учетом коэффициентов допустимой перегрузки возможностью автоматического резервирования на шинах 04 кВ. Основные нагрузки СН приведем в таблице 17.
Таблица 17 – Потребители собственных нужд
Охлаждение силовых трансформаторов (в зависимости от номинальной мощности)
Подогрев приводов силовых выключателей 35 кВ
Наружное освещение ОРУ
Освещение отопление вентиляция ЗРУ
Аппаратура связи и телемеханики
Поскольку вся мощность СН идет на подогрев то примем средневзвешенный коэффициент мощности равный тогда
С учетом коэффициента перегрузочной способности трансформатора:
Выбираем два трансформатора ТМ-6310 подключаем их за выключателем через разъединитель типа РВЗ-10400-У3.
Расчет внутрицехового электроснабжения
1 Выбор проводников для ответвлений от РШ к электроприемникам
Сечение проводников цеховых сетей выберем по условиям длительно допустимого тока и по потерям напряжения:
Расчетный ток отдельных электроприемников определим по следующей формуле:
Потерю напряжения определим по следующей формуле:
Для прокладки принимаем провод АПВ проложенный в полу в трубе.
Для примера выберем провод для кран балки (№1 см. рисунок 3).
Принимаем провод марки 4хАПВ-25 с параметрами:
Результаты расчетов остальных ЭП занесем в таблицу 18.
Таблица 18 – Выбор проводников от РШ к электроприемникам
2 Выбор кабелей от ТП к РШ
Сечение кабелей выберем по условиям (96).
Для участка ВРП-РШ-1 имеем.
Выбираем кабель марки АПВ-3х95+1х70 с параметрами:
Результаты расчетов занесем в таблицу 19.
Таблица 19 Выбор кабелей для цеха.
3 Расчет токов КЗ в цеховой сети
Расчет токов КЗ произведем аналогично п.8.2.
где – полное сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора до КЗ.
– активное и индуктивное сопротивления трансформатора.
Результаты расчетов занесем в таблицу 20.
Таблица 20 – Расчет токов КЗ в цеховой сети
4 Выбор автоматических выключателей
Автоматы выбирают по их номинальному току. Уставки токов расцепителей определяют по следующим соотношениям:
Отключающая способность должна быть рассчитана на максимальный ток КЗ проходящий по защищаемому элементу:
Для силовых одиночных электроприемников:
ток уставки теплового расцепителя
ток уставки электромагнитного расцепителя
Для группы силовых электроприемников соответственно:
Пиковые значения токов для группы приемников можно определить по выражению:
где – пусковой ток наибольшего по мощности приемника А;
– максимальный ток группы приемников А;
– номинальный ток наибольшего по мощности приемника с коэффициентом использования А.
4.1 Выбор автоматических выключателей для электроприемников
Результаты расчета уставок сведем в таблицу 21.
Таблица 21 – Выбор автоматических выключателей.
4.2 Выбор остальных автоматических выключателей
Результаты расчета уставок автоматических выключателей устанавливаемых на ответвления от ВРП к РШ сведем в таблицу 22.
Таблица 22 – Выбор автоматов для ответвлений к РШ
Произведем выбор автоматических выключателей QF1 QF2 и QF3 показанных на рисунке 18. Результаты расчета занесем в таблицу 23.
Таблица 23 – Выбор автоматов QF1 QF2 и QF3
5 Выбор магнитных пускателей для вентиляторов
Выбор контакторов произведем по напряжению установки и расчетному току. .
Выбираем контактор типа LC-D18 с номинальным током .
6 Расчет освещения в ремонтно-механическом цехе
Спроектируем освещение в цехе на основе ламп ДРЛ со светильниками типа РСП. Норма освещенности Е=150 лк. Для эвакуационного (аварийного) освещения освещенность должна составлять не менее 05 лк в местах прохода людей и осуществлено посредством ламп накаливания в светильниках ПСН. Светильники будут располагаться равномерно. В цехе работает кран-балка поэтому высота подвеса лампы 8 м.
Произведем расчет методом коэффициента использования:
где – коэффициент неравномерности освещения принимаем ;
– коэффициент использования зависит от индекса помещения i.
– расчетная высота м.
Для расчета разобьем цех на 4 секции и проход. Секции 2-х видов 135х76 145х76.
Расчитаем 1 и 3 секцию:
По справочным данным выбираем лампы типа ДРЛ400 . Тогда суммарная мощность равна: .
Расчитаем 2 и 4 секцию:
По справочным данным выбираем лампы типа ДРЛ400 . Тогда суммарная мощность равна:
Примем для аварийного (эвакуационного) освещения одну линию из 2-х светильников марки НСП 18 ВЕх-200 с лампами накаливания мощностью 150 Вт и Ф=2000лм размещенных преимущественно над проходом.
Проверим соответствие освещенности необходимым требованиям. Рассмотрим точку А находящуюся между светильниками . Расстояние между светильниками d=9 м высота подвеса h=8 м.
Для определения е служат пространственные изолюксы в зависимости от h и .
лк – условие выполняется.(108)
7 Расчет осветительной сети
Осветительный щит устанавливается вблизи основного рабочего входа в здание в местах недоступных для случайных повреждений его с учетом подхода воздушной линии.
Выбор сечения осветительной сети произведем по длительно допустимому току. Питание осуществим четырехпроводными и трехпроводными сетями в зависимости от количества светильников в магистрали.
Определим расчетный ток наиболее загруженного фазного проводника:
где – коэффициент учитывающий потери в ПРА.
Минимальное сечение по условиям механической прочности 4 мм2.
Выбираем кабель марки ВВГ-1х4 с параметрами: .
Поскольку у самого загруженного участка сечение минимально то для остальных участков примем то же сечение.
Проверим выбранное сечение по потере напряжения.
ЩО: ЩО31-5203 имеющий 4 группы.
ЩАО: ЩО31-5203 имеющий 1 группу.
Осветительную сеть цеха покажем на рисунке 19.
Рисунок 19 – Осветительная сеть деревообрабатывающего цеха
Расчет и выбор заземляющих устройств
Согласно требованиям ПУЭ нейтрали установок и все металлические нетоковедущие части электрооборудования которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции заземляют. Для этого сооружаются специальные заземляющие устройства служащие для обеспечения безопасности людей и защиты электроустановок а также эксплуатационных режимов работы.
1 Расчет заземления цеховой ТП
Ток ОЗЗ на стороне 10 кВ определим по формуле;
Грунт в месте окружения – глина в качестве естественного заземлителя используются металлические части фундамента цеха с сопротивлением растеканию.[10]
Предполагаем сооружение заземлителя с внешней стороны цеха с расположением вертикальных электродов в один ряд на длине 24 м; тип заземлителя ( [2]) – вертикальные электроды в земле соединенные горизонтальной полосой; материал вертикальных и горизонтальных заземлителей – круглая сталь диаметром 25 мм; верхняя кромка вертикальных электродов и горизонтальные электроды заглублены на 05 м; длина вертикальных электродов 25 м.
На стороне 10 кВ – нейтраль изолирована на стороне 04 кВ – глухо заземлена. Планируем совмещенное ЗУ для высокого и низкого напряжений.
По [2] для установок с напряжением 380 В сопротивление ЗУ ; для установок с напряжением 10 кВ при совмещенном ЗУ для высокого и низкого напряжения определяется по формуле:
За расчетное сопротивление принимаем наименьшее из них т.е. .
Учитывая проводимость естественного заземлителя рассчитываем сопротивление искусственного ЗУ:
Корректируем расчетное удельное сопротивление грунта вертикальных и горизонтальных электродов умножением на коэффициент сезонности:
Определяем сопротивление растеканию одиночного заземлителя по формуле [2]:
Ориентировочное число вертикальных электродов при усредненном значении :
Определяем сопротивление растеканию горизонтальных электродов с учетом экранирования:
определяем по формуле [2] а [2]
( – длина горизонтального заземлителя).
Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтального заземлителя:
Окончательное число вертикальных электродов при уточненном коэффициенте использования [2].
Окончательно принимаем число вертикальных электродов округляя результат .
2 Расчет заземления ГПП
Ток ОЗЗ для воздушной линии на стороне 35 кВ определим по формуле:
Предполагаем сооружение заземлителя с внешней стороны ГПП (размеры – 30×40 м) с расположением вертикальных электродов по периметру ГПП 30 м; тип заземлителя – вертикальные электроды в земле соединенные горизонтальной полосой; материал вертикальных и горизонтальных заземлителей – круглая сталь диаметром 25 мм; верхняя кромка вертикальных электродов и горизонтальные электроды заглублены на 07 м; длина вертикальных электродов 25 м.
На стороне 35 и 10 кВ – нейтраль изолирована.
Для установок с напряжением выше 1000 В определяется по формуле
За расчетное сопротивление принимаем.
Ориентировочное число вертикальных электродов при усредненном значении
определяем по формуле из Приложения И [1] а из Приложения П [1] при
Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтального заземлителя:.
Окончательное число вертикальных электродов при уточненном коэффициенте использования :
Окончательно принимаем число вертикальных электродов округляя результат в большую сторону.
Электрооборудование подстанций защищается от прямых ударов молнии с помощью молниеотводов. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом сооружение через которое разряд молнии минуя объект отводится в землю.
Рассчитаем защитную зону двойного стержневого молниеотвода высотой при расстоянии между молниеотводами . Защищаемое сооружение имеет высоту и . Взаимное расположение сооружения и молниеотводов приведено на рисунок 21.
Определим активную высоту молниеотвода:
Коэффициент . Определим расстояние при котором защищаемый объект окажется внутри зоны защиты:
По кривым находим: откуда .
Перенесем найденные значения на рисунок 20.
Защищаемый объект находится внутри зоны защиты.
Рисунок 20 – Защитная зона двух стержневых молниеотводов
Для силовых трансформаторов должны предусматриваться защиты от следующих повреждений:
) многофазных замыканий в обмотках и на выводах;
) витковых замыканий в обмотках (газовая защита);
) однофазных замыканий на землю в сетях с большими токами замыкания на землю;
) токов в обмотках от внешних коротких замыканий;
) от токов перегрузки;
) понижения уровня масла;
) от однофазных замыканий на землю в сетях 3 10 кВ если это необходимо по условиям техники безопасности.
Продольная дифференциальная защита без выдержки времени от внутренних повреждений и на выводах трансформатора предусматривается при мощности 6300 кВА и более. Если трансформатор присоединен к линии через предохранитель то дифференциальная защита не предусматривается.
Токовая отсечка без выдержки времени устанавливается со стороны питания во всех случаях если не предусмотрена дифференциальная защита.
Максимальная токовая защита предусматривается для защиты трансформаторов всех мощностей от внешних коротких замыканий и перегрузки.
Во внутризаводских сетях напряжением 10 кВ если нет отключающего аппарата у цехового трансформатора предусматривается защита "линия-трансформатор". В этом случае релейная защита выполняется в объеме защиты трансформатора. На этих линиях также предусматривается защита от многофазных и однофазных замыканий на землю.
Асинхронные двигатели 10 кВ должны быть защищены от многофазных коротких замыканийот перегрузки и снижения напряжения. От многофазных коротких замыканий защищаются плавкими предохранителями если отключающая способность предохранителей (ВНП) является достаточной. Если выключатель нагрузки (ВНП) неприменим то двигатели мощностью менее 2000 кВт обеспечиваются токовой отсечкой рассчитанной по пусковому току двигателя. Двигатели мощностью выше 2000 кВт обеспечиваются дифференциальной защитой. Такая защита может быть предусмотрена и для двигателей менее 2000 кВт если отсечка не проходит по чувствительности.
Выбор распределительных щитов
Таблица 24 -Выбор щитов ЩР и пунктов распределительных типа ПР-11
Наличие и номин. ток (А) вводного автом. выключателя
В ходе проделанной работы были получены следующие результаты.
Питание завода электрооборудования осуществляется двухцепной линией от ПС и КЛ на 35 кВ.ГПП представлена в виде КТПН на которой выбраны два трансформатора типа ТДН-2500035. На стороне 10 кВ в ЗРУ ГПП были установлены современные вакуумные выключатели типа ВВ-М-10. С целью разгрузки питающей линии и уменьшения мощности трансформаторов ГПП к шинам ГПП подключаются батареи статических конденсаторов. Схема внутреннего электроснабжения выбрана радиальной так как является наиболее экономичной. Цеховые трансформаторные подстанции выбраны комплектные что значительно сокращает сроки поставки монтажа и ввода в работу.
Было рассчитано электроснабжение цеха выбрана необходимая защитная и коммутационная аппаратура осветительная сеть и заземление распределительные щиты.
Список использованных источников
Филиппов Н.М. Системы электроснабжения промышленных предприятий. Учеб. пособие. Ч. 1 Н.М. Филиппов Л.В. Савицкий. – Чита: ЧитГУ 2007. – 84 с
Справочник по проектированию электрических сетей. Под редакцией Д.Л. Файбисовича. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС 2009. – 320 с.
Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети. Под ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. – М.: Энергия 1980. – 576 с.
Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат 1989. – 608 с.
Справочник для проектирования электрического освещения под ред. Г. Б. Кнорринг –М.: Изд-во Энергия 1976.-384 с.
Справочник по проектированию электроэнергетических систем под ред. С.С. Рокотяна И.М. Шапиро. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат 1985. – 352 с.
Рожкова Л.Д. Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат 1987. – 648 с.
Правила устройства электроустановок. 9-й выпуск (с изм. и доп. по состоянию на 1 сентября 2006 г.). – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во 2006. – 854с.

кз.frw

эл.радиальная схема завода.cdw

завод с рамкой.cdw

п1 ген план завода.cdw

трогового оборудования
0211 22 01 07 09 ГП КП
Электроснабжение завода
торгового оборудования
Условно-графические обозначения
Двух трансформаторная ПС
Распределительный пункт 0
Доля освещенности от нагрузки
Расчетная мощность цеха 0
Расчетная мощность цеха 6 кВ
Распределительное устройство 6 кВ
Деревообрабатывающий цех
Ремонтно-механический цех
Цех испытания холодильников
Компрессорная: эл. дв 6 кВ
Склад готовой продукции
Цех горячего эмалирования
Электроремонтный цех
Цех товаров народного потребления

п3 эл.схема цеха цеха.cdw

0211 22 01 07 09 ЭС КП
ремонтно-механического цеха
завода торгового оборудования
Токарно-винторезный станок
Трубогибочный станок
Универсальный круглошлифовальный станок
Внутришлифовальный станок
Молот пневматический
Электропечь сопротивления
Преобразователь сварочный
Сварочный агрегат ПВ=40%
Трансф. сварочный ПВ=40%
Машина элетросварочная точечная

п4 схема цеха, освещение.cdw

Щит аварийного освещения
ремонтно-механического цеха
завода торгового оборудования
0211 22 01 07 09 ГП КП
Условно-графические обозначения
Заземляющее устройство
Наименования приемников
Токарно-винторезный станок
Трубогибочный станок
Поперечно-строгальный станок
Универсальный круглошлифовальный ст.
Внутришлифовальный станок
Сушильный электрический шкаф
Преобразователь сварочный
Сварочный агрегат ПВ=40%
Молот пневматический
Электропечь сопротивления
Трансф.сварочный ПВ=40%
Машина электросвар.точечная

п2 элект. схема завода.cdw

п2 элект. схема завода без спецификации.cdw

автоматы в цехе.frw

электрическая схема завода.cdw

ремонтно-мех цех проводка.frw

смешанное соедин гпп.frw