Внутренне электроснабжение промышленных и гражданских зданий

1.docx

ГОУ СПО «Новокузнецкий строительный техникум
ОФОРМЛЕНИЕ УЧЕБНОЙ РАСЧЕТНО – ГРАФИЧЕСКОЙ И ТЕКСТОВОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Департамент образования и науки Кемеровской области
Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«НОВОКУЗНЕЦКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
По дисциплине: Электроснабжение предприятий и гражданских зданий
Тема проекта: Электроснабжение цеха промышленного предприятия
Студент группы Э 11 - 2
Дубровский Станислава Игоревич
« 14 » февраля 2014г.
Курсовой проект защищен на оценку
Ануфриев Николай Иванович
ГОУ СПО «Новокузнецкий строительный техникум»
на выполнение курсового проекта студента (ки) гр. Э11 - 2
специальность 270843
Дубровского Станислава Игоревича
Дисциплина: Электроснабжение предприятий и гражданских зданий.
Тема проекта: Электроснабжение цеха промышленного предприятия.
Исходные условия и данные к проекту: средневзвешенное значение cos φ по цеху = 094; процентное соотношение мощностей по категориям составляет 30:40:30; время использования максимума нагрузки Тмакс=1500 ч; мощность освещения - 140 кВт; мощность К.З. энергосистемы
Sc = 100 МВ·А; время действия защиты на стороне НН – 12 с на стороне ВН – 18 с; распределительный пункт ВН выполнить из ячеек типа КМ-1 КМ-1Ф ;Uвн = 6 кВ; Uнн = 038 кВ. оси участка: Б – Г; 4 – 5.
Содержание пояснительной записки перечень подлежащих разработке вопросов.
1Расчет электрических нагрузок цеха.
2Компенсация реактивной энергии.
3Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции.
4Расчет токов короткого замыкания на стороне ВН и на шинах НН
5 Расчет и выбор питающих и распределительных сетей НН участка
цеха защита их от перегрузки и токов К.З.
6 Расчет и выбор питающей сети подстанции.
7 Выбор высоковольтного электрооборудования подстанции и проверка
его на действие токов К.
8 Выбор и расчет релейной защиты.
9 Конструктивное выполнение понизительной подстанции.
10 Ведомость монтируемого электрооборудования.
Охрана окружающей среды.
Перечень графического материала с указанием обязательных чертежей
План расположения электрооборудования цеха схема электроснабжения.
Общий вид ячеек КРУ трансформаторной подстанции. 1 лист (А1).
Схема электрическая принципиальная питающей сети цеха. Схема
заполнения ячеек КРУ. Схема питающей сети участка. 1 лист (А1).
Дата выдачи задания 14 февраля 2014
Дата защиты проекта 31 марта 2014
Руководитель проекта Ануфриев Н. И.
1 Характеристика потребителей электроэнергии
определение категории электроснабжения.
2 Анализ электрических характеристик.
3 Выбор рода тока напряжения и схемы внутреннего
1 Расчет электрических нагрузок цеха.
2 Компенсация реактивной энергии.
3 Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции.
4 Расчет токов короткого замыкания на стороне ВН и на шинах
5 Расчет и выбор питающих и распределительных сетей
НН участка цеха защита их от перегрузки и токов к.з.
6 Расчет и выбор питающей сети подстанции.
7 Выбор высоковольтного электрооборудования подстанции и
проверка его на действие токов к.з.
10 Ведомость монтируемого электрооборудования и электромонтажных
Охрана окружающей среды.
Данным проектом предусмотрено электроснабжение цеха металлоремонтного завода. Основным оборудованием цеха являются металлообрабатывающие станки кузнечнопрессовое оборудование сварочное оборудование испытательные стенды сушильные шкафы и печи.
Для транспортирования по цеху погрузки и разгрузки тяжеловесного оборудования цех оснащен кран – балкой. Стены цеха из сборного железобетона пол бетонный. Для въезда на территорию цеха крупной автотранспортной техники предусмотрены распашные ворота. Кроме того предусмотрены двери для передвижения людей в другие цеха и на открытую территорию завода. Внутри цеха предусмотрено помещение для установки трансформаторной подстанции помещение закрытое а его стены выполнены из негорючего материала. Освещение цеха предусматривается как естественное (боковое и верхнее) так и искусственное лампами накаливания.
Приемниками цеха являются асинхронные электродвигатели металлорежущих станков кузнечнопрессового оборудование сварочные агрегаты нагревательные печи освещение.
В связи с наличием электроприемников 1 – ой категории требуется не менее двух независимых источников питания.
Работа цеха трехсменная. Коэффициенты использования электроприемников принимаем по справочной литературе.
Проектируемая подстанция находится в сформировавшемся районе.
Одной из первых и основополагающих частей проекта электроснабжения объекта является определение ожидаемых электрических нагрузок на всех ступенях электрических сетей. Именно нагрузки определяют необходимые технические характеристики элементов электрических сетей – сечение жил и марки проводников мощности и типы трансформаторов электрических аппаратов и другого электротехнического оборудования. Преувеличение ожидаемых нагрузок при проектировании по сравнению с реально возникающими нагрузками при эксплуатации объекта приводит к перерасходу проводников и неоправданному омертвлению средств вложенных в избыточную мощность электрооборудования. Преуменьшение – к излишним потерям мощности в сетях перегреву повышенному износу и сокращению срока службы электрооборудования.
Правильное определение электрических нагрузок обеспечивает правильный выбор средств компенсации реактивной мощности устройств регулирования напряжения а также релейной защиты и автоматики электрических сетей.
По указанным причинам ожидаемые электрические нагрузки нужно определять при проектировании как можно точнее. Допустимыми считаются ошибки в 10%.
3 Выбор рода тока напряжения и схемы
внутреннего электроснабжения.
Электроснабжение цеха осуществляется от ГПП завода по кабельной линии длиной 1 км до шин РУ высокого напряжения (6 кВ) цеховой подстанции состоящего из ячеек КМ-1КМ-1Ф.
Здесь напряжение понижается до 04 кВ и питание поступает на шины РУ низкого напряжения (РУ НН). От РУ НН питание по радиальным кабельным линиям проложенным в черновом полу поступает к СП участков а от них непосредственно к ЭП. Для питания ЭП цеха применяется 3-х фазный переменный ток напряжением 380 220 В.
В связи с тем что в цехе имеются электроприемники I и II категории устанавливаем на подстанции один трансформатор и обеспечиваем резерв на стороне НН от подстанции соседнего цеха. На стороне ВН применяем схему с одной секцией шин.
Перерыв электроснабжения допустим на время автоматического ввода резерва.
Подстанция расположена внутри цеха.
Защиту отходящих линий напряжением до 1000 В осуществляем автоматическими воздушными выключателями.
Силовой трансформатор установлен в отдельной камере и на фасадной части здания имеются ворота для замены трансформаторов.

КП 5 2012 (2,5 - 2,6) испр.doc

2.5 Расчет и выбор питающих и распределительных сетей НН участка цеха защита их от перегрузки и токов к.з.
Питание от распределительного устройства (РУ) низкого напряжения подстанции собранного из панелей ЩО - 70 до силовых пунктов (СП) цеха а также от СП цеха ЭП осуществляется по черновому полу кабелями с медными жилами в трубах.
ЩО 70 – щит распределительный одностороннего обслуживания.
– электродинамическая стойкость (30 кА высота панели 2200 мм).
– номер схемы (см. рис. 2).
У3 – климатическое исполнение (умеренный для закрытого помещения)
Рис. 2 а. Схема электрическая принципиальная вводной панели
Рис. 2 б. Схема электрическая принципиальная линейной панели
Расчет электрических нагрузок участка производим аналогично расчету нагрузок цеха.
Проектируем три СП (см. рис. 3) участка из панелей типа ПР – 85. На участке находится 18 ЭП на основании этого и плана расположения оборудования выбираем:
- одну панель ПР – 85 – 7 – 051– 21 – У – 3 [6. c. 187] на 4 выключателя
- две панели ПР – 85 – 7 – 011 – 21 – У – 3 [6. c. 186] на 6 выключателей
Рис. 3. Выкопировка из плана расположения оборудования участка
ПР – пункт распределительный
– для переменного тока
– напольное исполнение
3 – номер схемы: выключатель на вводе ВА51 – 35 – 3 и 10 линейных
выключателей типа ВА 51 – 31 – 3.
8 - номер схемы: зажимы на вводе и 6 линейных выключателей типа
- степень защиты: от вертикальных капель и проникновения
посторонних предметов
У - умеренное климатическое исполнение
– категории помещения (закрытое помещение).
5.1 Все электрические нагрузки участка записываем в таблицу 5.
5.2 Определяем максимальную расчетную нагрузку методом коэффициента максимума данные расчета сводим в таблицу 6.
Таблица 5– Перечень нагрузок
Наименование приемников
Общая установленная мощность
Токарно- центровой станок
Токарно- револьверный станок
Таблица 6. Расчет электрических нагрузок (форма Ф636 – 92).
Коэффициент расчетной
по заданию технологов
по справочным данным
Номинальная (установленная) мощность кВт
Коэффициент использования
Токарно-центровой станок
Токарно-револьверный станок
Вводной автомат ВА 51 - 31 - 3
В соответствии с таблицей 6 максимальный расчетный ток равен 423 А. По данному току выбираем сечение кабеля питающего СП - 1 и аппарат защиты на вводе СП - 1 участка. СП – 2 и СП – 3 не имеют автоматов на вводе и питаются от СП – 1 по магистральной схеме.
Каждый ЭП участка питается кабелем по отдельной линии и защищается автоматом сечение этих кабелей и аппараты защиты выбираем по номинальным токам ЭП.
5.3 Составим сводную ведомость ЭСН участка (таблица 7).
5.3.1 Ток в линии технические данные вводного автомата марку и сечение кабеля от РУ подстанции к СП – 1 определим по формулам и из соотношений .
Расчетный ток ЭП участка Iр = 423 (см. табл. 6):
Определяем данные вводного автомата питающего СП - 1 (линия с группой ЭД).
В соответствии с [6. c. 183]
Iн.р. ≥ 11 Iр = 11 · 423 = 465 А (принимаем I н.р. = 50А) (17) [6]
Предварительно выбираем автомат ВА – 51 – 31 (Iн.а = 100 А)
При выборе должны выполняться соотношения
Iн.а ≥ Iн.р100 А > 50 А(18) [6]
Iо ≥ 125 · Iпик(19) [6]
где Iн.р – номинальный ток теплового расцепителя А
Iн.а – номинальный ток автомата А
Iо – ток уставки электромагнитного расцепителя (ЭМР) (ток отсечки)
Определим пиковый ток на шинах СП - 1 по формуле:
Iпик = I пуск.нб + I р – Ки · I н.нб (20) [6]
где I пуск.нб – пусковой ток наибольшего по мощности ЭД
Iпуск.нб = Кп · Iн.нб(21) [6]
где Кп – коэффициент пуска принимаем Кп = 65.
I н.нб – номинальный ток наибольшего по мощности ЭД (Токарно-центровой станок)
где cos φ – коэффициент мощности ЭП принимаем cos φ = 09
– кпд ЭП принимаем = 09
Iпуск.нб = 65 · 282 = 1833 А
Iпик = 1833 + 423. – 02 · 282 = 2199 А
Определим ток уставки ЭМР (ток отсечки) по условию
Iо ≥ 125 · Iпик = 125 · 2199 = 2748
Определим кратность уставки ЭМР (т.е. во сколько раз ток электромагнитного расцепителя должен быть больше тока теплового расцепителя) по формуле:
Ко = = = 55 (23) [6]
Выбираем стандартное значение уставки ЭМР из соотношения К у(эмр) ≥ Ко; К у(эмр) = 7 [6 с.184 185; табл. А.6. графа 5]
По [6. c. 185] выбираем автомат ВА – 51 – 31 – 2 со следующими техническими данными:
I у ( к.з). = 7 Iн.р. = 350А
Устанавливаем на отходящей линии РУ подстанции (состоящего из панелей ЩО-70 и питающего СП – 1) тоже автомат типа ВА – 51 – 31 – 2 с теми же техническими данными.
Определяем сечение кабеля от подстанции до СП – 1 из условия соответствия аппарату защиты по формуле [6 с. 43]:
I доп.пр. ≥ Кзащ ·Ку(п) I н.р. (24) [6]
где I доп.пр. – допустимый ток проводника.
Кзащ – коэффициент защиты Кзащ = 1 для нормальных неопасных помещений
К у(п) – кратность уставки защиты при перегрузке К у(п) = 125 (135) для автоматов
типа ВА – 51 [6 с.184 185; табл. А.6. графа 4]
I доп.пр. = 1 · 125 · 50 = 625 А
По [1 с. 51 табл. 2.6] и [ПУЭ табл. 1.3.6] выбираем от подстанции до СП -1 кабель марки ВВГ – 3х10 + 1х5 с I доп.пр. = 90 А
Данные расчетов заносим в таблицу 7.
5.3.2 Ток в линии технические данные автомата марку и сечение кабеля ЭП с группой электродвигателей определим по формулам и из соотношений
– Токарно-центровой станок (№ 48).
Р1 = 14 кВт; Iн. нб. = = 263 А;
I пуск.нб. = 263 · 65 = 1709 А
Р2 = 1 кВт Iр.остальных = = 19 А
Iпик. = 1709 + 19 = 1728 А
Iн.р. ≥ 11Iр 1 + 2 = 11 · 282 А = 293 (принимаем I н.р. = 315 А)
Выбираем автомат ВА – 51 – 31 – 2 (Iн.а = 100 А) (панели типа ПР 85)
Iн.а ≥ Iн.р 100 А > 315 А
Iо ≥ 125 · Iпик = 125 · 1728 = 216 А
Ко = = 68 принимаем каталожное значение К у(эмр) = 7
По [6. c.185] выбираем автомат ВА – 51 – 31 – 2
I у ( к.з). = 7 Iн.р. = 2205А
Определяем сечение кабеля от СП - 3 до пресса.
I доп.пр. = 1· 135 · 315= 424 А
По [1 с. 51 табл. 2.6] и [ПУЭ табл. 1.3.6] выбираем кабель марки
ВВГ – 4 х 4с I доп.пр. = 49 А.
Данные расчетов заносим в таблицу 7. .
Аналогично определяем токи линий данные автоматов и сечение кабелей электроприемников № 4950515253; данные заносим в таблицу 7.
6 Расчет и выбор питающей сети подстанции.
Для канализации электроэнергии по предприятиям и связи между системами применяются ВЛ и КЛ. В данном проекте принята КЛ.
Согласно ПУЭ в сетях напряжением выше 1000 В при времени максимального использования более 1000 часов выбор питающей линии производится по экономической плотности тока.
6.1 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока выполнен в п. 2.4.2 при условии.
jэ = 30 А мм2 - экономическая плотность тока [ПУЭ табл. 1.3.36]
Каталожные данные приведены в таблице 8.
6.2 Выполним проверку кабеля по допустимым потерям напряжения.
Для линий напряжением 6(10) кВ внутри предприятий допускается падение напряжения – 5 % следовательно выбранный провод удовлетворяет требованиям ГОСТ 13109 - 97.
6.3 Проверка по токам к. з.
Проектируемая линия электропередачи по режиму короткого замыкания не проверяется (ПУЭ 1.4.3 п. 3 и 4) так как она питает цеховые трансформаторы мощностью менее 25 МВ·А и повреждение проводника не может вызвать взрыва или пожара.
6.4 Выполняем проверку по нагреву.
Максимально - допустимый ток кабеля по нагреву составляет
5 А а ток в линии 1924 А (п. 2.4.2) т.е. по нагреву кабель проходит.

КП 5 2012 (2.1-2.3).doc

2 Специальная часть.
1 Расчет электрических нагрузок цеха.
1.1 Все электрические нагрузки цеха за исключением нагрузок своего участка записываем в таблицу 1 определяем их общую установленную мощность. Намечаем группы ЭП.
Таблица 1 – Перечень нагрузок.
Наименование приемников
Количество приемников
Общая установленная мощность кВт
Токарно-центровой станок
Горизонтально-расточный станок
Зубофрезерный станок
Консольно-фрезерный станок
Горизонтально-фрезерный станок
Вертикально-фрезерный станок
Широкоуниверсальный фрезерный станок
Широкоуниверсальный фрезерный станок
Радиально-сверлильный станок
Вертикально-сверлильный станок
Поперечно-строгальный станок
Универсальный плоскошлифовальный станок
Универсальный круглошлифовальный станок
Плоскошлифовальный станок
Плоскошлифовальный станок
Обдирочно-точильный станок
Обдирочно-шлифовальный станок
Настольно – сверлильный станок
Сварочный трансформатор
Универсально - заточный станок
Обдирочно – точильный станок
настольном исполнении
Сущильный шкаф для якорей и статоров электродвигателей
Стенд для статической балансировки
Шкаф для обдувки пыли
Стенд для испытания электродвигателей
Трубогибочный станок
Машина листогибочная
Фальцепрокатный станок
Пневматический молот
Сварочный преобразователь
Станок для резки арматуры
Комбинированные прессножницы
1.2 Определяем максимальную расчетную нагрузку данные расчета сводим в таблицу 2.
1.3 Максимальную суммарную расчетную мощность силовых приемников и освещения определяем по формулам:
где Росв. - среднесменная нагрузка освещения Росв. = 140 кВт
S максΣ = = 2078 кВ·А
2 Компенсация реактивной энергии.
Значение средневзвешенного коэффициента мощности по цеху (cos φ = 06) не удовлетворяет требуемой величине (cos φ = 094) следовательно необходимо провести компенсацию реактивной мощности.
2.1 Вычисляем необходимую компенсирующую мощность.
Qск = Ки·Рн · (tg φ1 - tg φ2) (2) [2]
где tg φ1 – значение соответствующее фактическому средневзвешенному
значению коэффициента мощности по цеху tg φ1 = 133 (табл. 2)
tg φ2 – значение соответствующее заданному значению
коэффициента мощности по цеху (cos φ2 = 094 tg φ2 = 0363)
Qск = 896 · (133 - 0363) = 8664 кВ·Ар
Величина мощности компенсирующего устройства не превышает 630 кВ·Ар следовательно компенсацию проводим статическими конденсаторами на стороне 04 кВ.
2.2Выбираем 2 конденсаторные установки типа КЭ2 - 038– 40-2УЗ и КЭ2-038-50-2УЗ [11 с. 109 табл. 23.13] мощностью 40 и 50 кВ·Ар с двумя ступенями регулирования. Суммарная мощность 90 кВ·Ар
2.3 Определяем фактические значения tg φф и cos φф после
компенсации реактивной мощности:
tg φф = tg φ1 - = 133 - = 032 cos φф = 095
3 Выбор числа и мощности трансформаторов на ТП.
Определим полную расчетную мощность цеха с учетом развития района в ближайшие 10 лет.
Sрасч = Крр · S максΣ (3) [2]
где Крр – коэффициент развития района. Крр = 11 (подстанция расположена в сформировавшемся районе).
Sрасч = 11 · 2078 = 22858кВ·А
3.1 Выбор трансформаторов.
Технико–экономическое сравнение не производим поэтому число силовых трансформаторов выбираем по категории бесперебойности электроснабжения ЭП цеха. Так как в цехе преобладают ЭП III категории принимаем для установки 1 трансформатор при взаимном резервировании на стороне НН.
3.1.1. Определяем мощность трансформатора (S н.т.) по формуле:
S н.т. ≥ = = 1632 кВА(4) [12]
где S н.т – номинальная мощность выбираемого трансформатора кВА
n – количество трансформаторов
Кз – коэффициент загрузки. При взаимном резервировании на стороне НН загрузка в нормальном режиме принимается 07 08 [12 с. 115].
Принимаем к установке 1 масляный трансформатор
мощностью 250 кВА. [1 с. 151].
3.1.2 Проверяем выбранный трансформатор по загрузке в аварийном режиме. В аварийном режиме остаются включенными только ЭП I и II категорий. Суммарная их мощность S(I и II) составляет 10 + 30 = 40 % или
Питание ЭП I и II категории взаимно резервируется с соседним цехом. Принимаем что мощность ЭП I и II категории соседнего цеха составляет такую же величину. Следовательно их общая мощность равна 11424 х 2 = 2284 кВ·А
Определим коэффициент загрузки в аварийном режиме в %
Таблица 2. Расчет электрических нагрузок (форма Ф636 – 92).
Коэффициент расчетной
по заданию технологов
по справочным данным
Номинальная (установленная) мощность кВт
Коэффициент использования
Группа шлиф. станков
Группа точильных станков
Кз.а.( %) = = = 913 %
Так как трансформатор можно загрузить на 140 % в течение
суток при работе в таком режиме по 6 часов каждые сутки а по расчету загрузка в аварийном режиме получилась 913 % то трансформатор проходит по работе в аварийном режиме.
Окончательно принимаем к установке 1 трансформатор типа
ТМ – 250 – 604 с каталожными данными приведенными в таблице 3.
Таблица 3. Техническая характеристика масляного трансформатора
Результирующий расчет нагрузок заносим в таблицу 3а.
Таблица 3а. Форма Ф202 - 90 (РТМ 36.18.32.4 – 92).
Количество и мощность
производства и коэффициента

КП 5 2012 (2.4).doc

2.4 Расчет токов короткого замыкания.
Токи короткого замыкания рассчитываем для того чтобы проверить электрооборудование на термическую и электродинамическую устойчивость а выключатели еще и на отключающую способность а также для расчета релейной защиты. Расчет ведем в именованных единицах.
4.1 Составляем расчетную схему и схему замещения (рис.1 а б). На схеме замещения отображаем только те элементы электрической цепи которые влияют на величину токов к.з.
xс – сопротивление системы
xl – реактивное сопротивление линии до точки К1
rL– активное сопротивление линии до точки К1
Uб – базисное напряжение Uб = Uср = UВН ·105 = 6000 · 105 = 6300 В
4.2 Вычисляем сопротивления элементов электрической цепи в именованных единицах:
а) сопротивление системы [10. c. 142]
xс = = = 04 Ом(5) [2]
б) сопротивление кабельной линии
xl = х0 l = 0102 x1= 0102 Ом(6) [1]
rl = r0 l = 115 x1= 115 Ом(7) [1]
где xo – удельное индуктивное сопротивление КЛ
ro – удельное активное сопротивление КЛ
Принимаем к прокладке бронированный кабель с медными жилами с бумажной пропитанной изоляцией типа СБ. Сечение выбираем по экономической плотности тока. По ПУЭ табл. 1.3.36 определяем нормативное значение экономической плотности тока j = 3
Тм = 1500 ч (согласно своему варианту).
Вычислим ток протекающий по КЛ
Iл = = =1924 А(8) [2]
Площадь экономического сечения проводника определим по формуле
Fэк= = = 641 мм2.(9) [4]
Принимаем ближайшее стандартное сечение 16 мм2
x0 = 0102 Ом км. [9. c.421]
4.3 Вычисляем суммарные сопротивления для характерных точек к.з.:
xΣ = xс + xl = 04 + 0102 =0502 Ом
zΣ = = = 125 Ом(10) [6]
4.4 Определим ток короткого замыкания в точке К1. Так как точка К1 является удаленной точкой к.з. то периодическая составляющая не изменяется и с первого же момента времени к. з. принимает свое установившееся значение т. е.
I” = Iк1 = I = = = 291 кА(11) [2]
4.5 Определим мощность короткого замыкания в точке К1. S” = Sк1 = S = Uб Iк1 = 63 291 = 3175 МВ·А (12) [2]
4.6 Определим ударный ток короткого замыкания в точке К1.
iуК1 = Ку· · I” = 10 · 141 · 291= 41 кА (13) [2]
где Ку ударный коэффициент Ку = f(rx) = f(229) = 1 [6 c. 59]
4.7 Определим приведенное время действия тока к.з. ( tпр.) которое
складывается из периодической (tпр.п.) и апериодической (tпр.а..) составляющих тока короткого замыкания.
tпр = tпр.п + tпр.а(14) [2]
где tпр.п = f(tоткл ”) таблица 6.12 [2]
tоткл. – действительное время отключения тока к.з. с
tоткл. = tв + tз(15) [2]
tв – время отключения выключателя (интервал времени от момента подачи релейной защитой импульса на катушку отключения до полного расхождения контактов выключателя) с; tв для небыстродействующих выключателей 015 02 с для быстродействующих – 01 с.
tз – время срабатывания основной защиты от к.з. tз = 002 005 с но по условиям данного курсового проекта время срабатывания защиты задано: 12 с на низкой стороне и 18 с на высокой стороне (согласно своему варианту).
tоткл = 015 + 18= 195 с
” – коэффициент затухания; ” = = = 1 (16) [2]
tпр.п = f(195; 1) = 16 с
tпр.а = 005” = 005 1 = 005 с
tпр = 16 + 005 = 165 с
4.8 Составим сводную таблицу по вычисленным данным.

КП 5 2012 (2.7).doc

2.7 Выбор высоковольтного электрооборудования подстанции и проверка его на действие токов к.з.
Проектом предусмотрена установка РУ на высокой стороне трансформатора из общепромышленных ячеек типа КМ – 1
Токоведущие части (шины кабели) изоляторы и аппараты всех видов (выключатели разъединители предохранители измерительные трансформаторы) необходимо проверять на соответствие их номинальных параметров расчетным в нормальном режиме и при коротких замыканиях.
7.1 Выбор и проверка шин на высокой стороне силового трансформатора.
Шины предназначены для связи электрических аппаратов
установленных на подстанции – это неизолированные проводники различного профиля и сечения обладающие большой пропускной способностью по току.
Шины выбирают по расчетному току номинальному напряжению
условиям окружающей среды и проверяют на термическую и динамическую устойчивости.
7.1.1 Выбор шин по расчетному току.
По [9. c. 395] принимаем к установке алюминиевой шины с размерами 60 х 8 (мм). Выбор данного сечения шин сделан из расчета того что минимальный номинальный ток шин ячеек КМ – 1 составляет 1000 А. Параметры шины сводим в таблицу 9.
7.1.2 Проверка шин на термическую устойчивость к току короткого
замыкания. Минимальное сечение шин определяется по формуле:
где: tпр – приведенное время короткого замыкания
С – коэффициент термической устойчивости С = 88 –для алюминиевых шин.
Fмин = = 425 мм2(29 [1]
0 мм2 > 425 мм2 следовательно шины термически устойчивы.
7.1.3 Проверка шин на электродинамическую устойчивость.
Определяем расчетное напряжение в металле шин по формуле:
где: l – расстояние между опорными изоляторами см (l = 75 cм для
а – расстояние между осями смежных фаз см (а = 25 см для
W – момент сопротивления металла шин см3.
W = при установке шин плашмя
W = = 48 см3 (31) [1]
Так как доп = 65 МПа (для алюминия) то шины с
расч = 191 МПа динамически устойчивы
7.2 Выбор опорных изоляторов (на высокой стороне трансформатора).
Изоляторы предназначены для крепления проводов и шинных конструкций и для изоляции токоведущих частей от заземленных частей.
Допускаемая нагрузка на головку изолятора:
где Fразр – разрушающая нагрузка на изгиб
Определим электродинамическую силу действующую на шинную конструкцию при трехфазном коротком замыкании по формуле:
Fрасч. = (32) [Анисимов эл. техн. спр. Т. 2 с. 503]
По [9 с. 282] выбираем изоляторы типа ИО – 6 – 375 У3 составляем сравнительную таблицу 10.
Каталожные данные более или равны соответствующим расчетным данным следовательно изоляторы выбраны правильно.
7.3 Выбор и проверка высоковольтного выключателя.
Выключатели предназначены для коммутации цепей высокого напряжения в нормальных и аварийных режимах. Выключатели выбирают:
- по конструктивному исполнению и роду установки
- проверяют на термическую и динамическую устойчивости и
отключающую способность в режиме к.з.
Принимаем к установке выключатели типа ВК – 10 которыми комплектуются ячейки КМ – 1 [8 табл. 41.4].
В соответствии с данными выключателя приведенными в [9 с. 229] составляем сравнительную таблицу 11.
Каталожные данные более или равны соответствующим расчетным данным следовательно выключатели выбраны правильно.
7.4 Выбор разъединителей.
Разъединители предназначены для создания видимых разрывов электрических цепей с целью обеспечения безопасности людей осматривающих и ремонтирующих оборудование электрических установок высокого напряжения или линий электропередачи. В ячейках типа КМ–1 разъединители внутри ячеек отсутствуют их функцию выполняет выкатная часть ячейки.
7.5 Расчет и выбор измерительных трансформаторов напряжения.
Трансформаторы напряжения предназначены для питания катушек напряжения измерительных приборов и аппаратов защиты измерения и контроля напряжения. Трансформаторы напряжения выбирают:
- по Uн первичной цепи;
- по типу и роду установки;
- классу точности и нагрузке определяемой мощностью которая
потребляется катушками и реле.
К трансформатору напряжения подключаем измерительные приборы сборных шин ( cм. таблицу 12).
Одновременное питание измерительных приборов и контроль состояния изоляции можно осуществить через трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения типа НТМИ – 6 – 66 [11. c. 335]. В этом случае должен быть обеспечен класс точности 05; что диктуется присоединением счетчиков.
Так как схемы соединения обмоток трансформатора напряжения и катушек приборов отличны то на точность измерения проверяем приближенно сравнивая суммарную трехфазную нагрузку от всех измерительных приборов с трехфазной номинальной мощностью трансформатора напряжения в классе точности 05.
Пользуясь [10 с. 378] сведем нагрузки трансформатора в табл. 12.
Общая потребляемая мощность
Счетчик активной энергии
Счетчик реактивной энергии
Составляем сравнительную таблицу 13.
Выбираем трансформатор типа НТМИ – 6 – 66 который в классе точности 05 допускает присоединение общей мощности 75 В·А
7.6 Выбор трансформатора тока.
Трансформаторы тока предназначены для питания токовых катушек измерительных приборов и реле. Трансформаторы тока выбирают
- нагрузке вторичной цепи обеспечивающей погрешность в пределах
паспортного класса точности и проверяют на термическую и
динамическую устойчивость к токам короткого замыкания.
Предварительно принимаем к установке трансформатор ТЛМ – 6 [11 табл. 33.3] см. табл. 15
7.6.1 Проверка на термическую устойчивость. Условие термической устойчивости трансформатора тока выполняется если
где Kt –коэффициент термической устойчивости который приводится в
каталогах для ТЛМ – 6 при Iном = 300 А Kt = 33000 : 300 = 110
0 > 124; следовательно трансформатор тока термически устойчив.
7.6.2 Проверка на динамическую устойчивость. Условие динамической устойчивости трансформатора тока выполняется если
где Kд –коэффициент динамической устойчивости который приводится в
каталогах для ТЛМ – 6 при Iном = 300 А Kд = 125000 : 300 = 417.
7 > 96; следовательно трансформатор тока динамически устойчив.
7.6.3 Проверка трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения требуемого класса точности (05) состоит в соблюдении условия
S2 ≥ Sприб. + I22· (rпров. + rк)(35) [10]
где S2 – номинальная мощность вторичной обмотки ТТ В·А S2 = 10 В·А
Sприб. – мощность потребляемая приборами В·А
I2 – ток вторичной обмотки I2 = 5 А
rк – сопротивление контактов rк 01 Ом
Отсюда rпров.. – сопротивление проводов определим по формуле:
Пользуясь [10 с. 377 378 и 9 с. 387 389 390] сведем нагрузки трансформатора в табл. 14.
Тогда сопротивление проводов не должно превышать
Сечение проводов при соединении трансформаторов в неполную звезду определится по формуле:
где ρ – удельное сопротивление материала провода ρ = 00175 для меди
ρ = 00283 для алюминия.
l – длина соединительных проводов от ТТ до приборов в один конец (принимаем l = 5 м).
По условию прочности сечение должно быть не менее 25 мм2 для алюминиевых жил и не менее 15 мм2 для медных жил. Сечение более
мм2 обычно не применяется.
По [11 с. 33] принимаем контрольный кабель КРВГ сечением 25 мм2
Составляем сравнительную таблицу 15.
S2 ≥ Sпр + I22 · (rпров. + rк)
Sпр+I22· (rпров. + rк) = 55+52·(008+01) = 9 В·А
Выбираем трансформатор тока типа ТЛМ – 6 который в классе точности 05 допускает вторичную нагрузку 10 В·А.
Схемы подключения приборов с трансформаторами тока и напряжения показаны на рисунке 3.

КП 5 2012 (2.8-3).doc

2.8 Выбор и расчет релейной защиты
Релейной защитой называется комплекс специальных устройств
обеспечивающих автоматическое отключение поврежденной части электрической сети или установки. Если повреждение не представляет для установки непосредственной опасности то релейная защита должна обеспечивать сигнализацию о неисправности.
Релейная защита должна обеспечивать быстроту и избирательность действия надежность работы и чувствительность. Кроме того стоимость релейной защиты должна быть по возможности небольшой.
Силовые трансформаторы должны иметь защиту от однофазных замыканий на землю максимально – токовую защиту с выдержкой времени и газовую защиту (при мощности цеховой подстанции более 400 кВ·А).
Для выбора реле максимально – токовой защиты определяем ток срабатывания реле по формуле:
Iср.р.(мтз) = (38) [2]
где: kнад – коэффициент надежности kнад = 11 125 принимаем kнад= 11;
kсз – коэффициент самозапуска kсз = 2 3 при наличии
электродвигателя в линии kсз = 1 при его отсутствии;
kсх – коэффициент схемы определяемый схемой соединения
трансформаторов тока kсх = 1 для схемы неполной звезды;
kв – коэффициент возврата kв = 08 085 принимаем: kв = 08
kтт – коэффициент трансформации трансформаторов тока
Iр мах = Iн = 3372 А
Iср.р.(мтз). = · 3372 = 07 А
По [6. c. 8384] выбираем токовое реле типа РТ – 402 с пределами срабатывания 1 2 А (при параллельном соединении катушек.
Устанавливаем Iср = 125 А
Проверяем чувствительность защиты по формуле:
где: Iк min - наименьший (2 фазный ток) к.з.
Iк min = Iк(2)= 087 Iк(3) = 087· 2910 = 25311 А
Условие надежности выполняется т.к. Кч (мтз) ≥ 15
9 Конструктивное выполнение понизительной подстанции.
Проектируемая подстанция выполняется встроенной с установкой
трансформатора в закрытом помещении.
Подстанция состоит из трех основных узлов:
- распределительное устройство высшего напряжения РУ ВН
- распределительное устройство низшего напряжения РУ НН.
9.1 Распределительное устройство высшего напряжения
Распределительное устройство состоит из 3 шкафов КРУ
типа КМ – 1. Шкафы КМ – 1 предназначены для приема и распределения электроэнергии трехфазного переменного тока 50 Гц при номинальных напряжениях 6 и 10 кВ.
Они выпускаются с одинарной системой сборных шин. В качестве коммутационного аппарата в проекте выбран маломасляный выключатель типа ВК – 10.
В шкафах КМ – 1 выключатель и другие аппараты (трансформаторы напряжения например) размещены на выдвижной тележке техническая характеристика для исполнения У и категории 3 приведена в [11 табл. 41.4] целевое назначение шкафов – общепромышленное.
Данные в табл. 41.4 соответствуют шкафам с исполнением У и категорий размещения 3. В этом случае при эксплуатации КРУ допускается следующий диапазон температуры окружающей среды: от -5 до 40°С без установки подогревателей в релейном шкафу; от -25 до 40°С при установке последних. Окружающая среда должна быть невзрывоопасной не содержащей токопроводящую пыль агрессивные газы и пары.
С конструктивных позиций ячейка состоит из 3 – х блоков: корпуса шкафа выдвижного элемента и релейного шкафа.
Корпус шкафа – жесткий каркас обшитый металлическими листами и разделенный перегородками на ряд отсеков: сборных шин линейный выдвижного элемента. Такая конструкция при возникновении в каком – либо отсеке электрической дуги обеспечивает ее локализацию. Отсек сборных шин расположен в верхней части шкафа линейный отсек – в нижней.
Сборные шины крепятся в соответствующем отсеке на изоляторах. От сборных шин выведены отпайки к неподвижным контактам главной цепи. В линейном отсеке располагаются линейные шины или кабельные присоединения ТТ заземляющий разъединитель. В отсеке выдвижного элемента предусматриваются направляющие рельсы и фиксатор обеспечивающий требуемое положение выдвижного элемента при его перемещении и в статическом состоянии шина заземления конечные выключатели для выполнения различных блокировок канал для прокладки контрольных кабелей и проводов. При выкатывании из отсека выдвижного элемента проемы к неподвижным контактам главной цепи автоматически закрываются изоляционными шторками. Тем самым исключается возможность непроизвольного прикосновения персонала к токоведущим частям находящимся под напряжением. В верхней части отсека выдвижного элемента имеется поворотная крышка с жалюзи или зазором (разгрузочный клапан) для выхода нагретого воздуха в продолжительном режиме и сбрасывания избыточного давления при дуговом перекрытии в отсеке.
Роль шинных и линейных разъединителей в КРУ выполняют разъемные контакты втычного типа. Их неподвижная часть находится в корпусе шкафа подвижная – на выдвижном элементе. Выдвижной элемент состоит из тележки на которой размещена соответствующая аппаратура – выключатель со встроенным приводом трансформатор напряжения или тока разъединитель разрядник или ограничитель перенапряжения и т.д.
Разъемные контакты расположены на выдвижном элементе в его верхней и нижней частях или только в одной из них. В отсеке он может занимать помимо рабочего еще и контрольное положение когда главные цепи разомкнуты а вторичные замкнуты (для опробования цепей управления измерения и сигнализации). Вкатывание выдвижного элемента в отсек до контрольного положения осуществляется вручную а от контрольного до рабочего – с помощью рычага (механизма доводки).
Для обеспечения безопасной эксплуатации шкафы КРУ оснащаются блокировками. Они не допускают перемещений выдвижного элемента при включенном выключателе включения выключателя в промежуточном (между рабочим и контрольным) положении коммутации разъединителями при включенном выключателе и т.д.
Релейный шкаф имеет дверь на которой расположены измерительные приборы указательные реле сигнальные лампы ключи и кнопки управления. Реле защит устанавливаются на поворотной панели внутри релейного шкафа. На его внутренних стенках имеются зажимы вторичных цепей.
Шкафы КМ - 1 имеют фасадные двери.
Ячейки КРУ по виду электрической схемы главных цепей подразделяются на шкафы с выключателями разъемными контактными соединениями трансформаторами напряжения предохранителями и т.д. В последнее время наметилась тенденция к постепенному вытеснению разрядников нелинейными ограничителями перенапряжения независимо от типа используемого выключателя.
9.2 Силовые трансформаторы типа ТМ – 250 6 установлены в отдельном помещении и на фасадной части здания имеются ворота для замены трансформатора.
9.3 Распределительное устройство низшего напряжения установлено в помещении трансформатора и состоит из типовых панелей типа ЩО – 70. В помещении РУ напряжением 04 кВ размещены также статические конденсаторы типа КЭ2 - 038 – 40 - 3УЗ иКЭ2 - 038 – 50 - 3УЗ.
10 Ведомость монтируемого электрооборудования.
Шкаф КРУ 6 кВ внутренней установки
Трансформатор масляный силовой
Пункт распределительный
Конденсаторная установка
Примечания: 1. В ведомости учтен только высоковольтный кабель
питания подстанции и низковольтные кабели своего
Длина кабелей от подстанции до СП – 1 СП – 2 СП – 3 и
от них до электроприемников (ЭП) подсчитывается по
плану расположения электрооборудования цеха по формуле:
где L – необходимая длина кабеля м.
l – расстояние от СП до ЭП м.
5 – коэффициент учитывающий 5 % запас кабеля на провис и
неровность прокладки.
м – длина кабеля от СП до пола и от пола до ЭП.
Охрана окружающей среды.
Экономический рост 20–21 столетий неразрывно связан спрогрессом вэлектроэнергетики как базовой отрасли любой социально-экономической системы. При этом стремительное развитие энергетики сопровождалось все возрастающим негативным антропогенным влиянием на окружающую среду.
Экологическая характеристика основных объектов электроэнергетики на базе которых может осуществляться ее развитие свидетельствует отом что все они оказывают то или иное отрицательное воздействие на окружающую среду. Практически нет объектов которые совсем не влияют на природу.
Наибольшее число отрицательных воздействий связано сразвитием иэксплуатацией теплоэлектростанций (ТЭС).
Тепловые электростанции сжигающие органические виды топлива неблагоприятно влияют практически на все сферы окружающей среды иподвергают природу практически всем видам воздействий включая выбросы радиоактивных веществ всоставе летучей золы дымовых газов которые по оценкам ряда специалистов превышают объем радиационных выбросов АЭС при их нормальной эксплуатации. Радиоактивные вещества содержащиеся впервичном топливе выносятся за пределы ТЭС ствердыми частицами (золой) ирассеиваются сдымовыми газами на большой площади.
Передача электроэнергии на расстояние связана с сооружением ЛЭП и отводом под них значительных полос земли. Создаваемые ЛЭП электромагнитные поля вызывают помехи в системах связи неблагоприятно влияют на человека и все живые организмы. В настоящее время это влияние еще плохо изучено; проблема приобретет особую остроту при переходе Единой энергетической системы на напряжение 500 750 кВ и использовании сверхвысоких напряжений 1150 1500 и 3000 кВ.
Охрана почвы и ландшафта является важным звеном комплексной проблемы охраны окружающей среды. Предприятия производящие работы на предоставленных во временное пользование сельскохозяйственных землях или лесных угодьях обязаны за свой счет приводить эти земельные участки в состояние пригодное для использования в сельском лесном или рыбном хозяйстве.
В связи с этим необходимо производить рекультивацию земель.
Для уменьшения расхода плодородной земли под полосы отчуждения следует шире использовать кабельные линии вести разработку сверхпроводящих и криогенных ЛЭП. В настоящем проекте предусмотрена кабельная линия проложенная под землей.
Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных и гражданских
зданий. М.: Издательский центр «Академия» 2006.
Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и
Установок. М.: Высшая школа 1990.
Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов М.: Издательский центр «Академия» 2004.
Правила устройства электроустановок. Новосибирск.: Сибирское университетское издательство. 2005.
Коросташевский Л. В. и др. Основы проектирования электромеханического оборудования гражданских зданий и коммунальных предприятий. М.: Высшая школа 1981.
Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. М.: ФОРУМ – ИНФРА – М. 2004.
Кнорринг Г. М. Справочная книга для проектирования электроосвещения. Л.: Энергия 1976.
Кнорринг Г. М. Справочник для проектирования электроосвещения.
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.
Электротехнический справочник: В 3 т. Под общей редакцией профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и других – 9- е издание – М.: Издательство МЭИ 2003 2004 г.
Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению. М.: ФОРУМ – ИНФРА – М 2004.
Коновалова Л. Л. Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Энергоатомиздат 1989.
Расчет токов к табл. 7
Токарно-центровой станок
Р1 = 14 кВт; Iн. нб. = = 263 А;
Iпуск.нб. = 263 · 65 = 1709 А
Р2 = 1 кВт Iр.остальных = = 19 А
Iпик. = 1709 + 19 = 1728 А
Р1 = 10 кВт; Iн. нб. = = 187 А;
Iпуск.нб. = 187 · 65 = 122 А
Iпик. = 122 + 19 = 1239 А
Токарно-револьверный станок
Р1 = 55 кВт; Iн. нб. = = 103 А;
Iпуск.нб. = 103 · 65 = 66.9 А
Р2 = 15 кВт Iр.остальных = = 282 А
Iпик. = 669 + 282 = 8972 А
Токарно-револьверный станок
Iпуск.нб. = 103 · 65 = 669 А
Р2 = 15 кВт Iр.остальных = = 28 А
Iпик. = 669 + 28 = 697 А
Р1 = 7 кВт; Iн. нб. = = 131 А;
Iпуск.нб. = 131 · 65 = 85.15 А
Р2 = 17 кВт Iр.остальных = = 32 А
Iпик. = 8515 + 32 = 88