Расчет системы электроснабжения завода железнодорожного машиностроения

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В г. ТАГАНРОГЕ

(ТТИ Южного федерального университета)

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И МЕХАТРОНИКИ

Курсовая работа.

по предмету:

«Внутризаводское электроснабжение и его режимы»

на тему:

Расчет системы электроснабжения завода железнодорожного машиностроения

Вариант № 19

Выполнил: студент гр. ЗКС - 470

Проверил: Рассоха Д. П.

Таганрог 2012 г.

Содержание

1. Исходные данные и краткая характеристика завод.

. Определение расчетных нагрузок

.1 Определение осветительной нагрузки цехов.

.2 Определение расчетных силовых нагрузок.

.3 Определение места расположения ГПП.

.4 Выбор внутреннего напряжения.

. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов.

.1 Методы определения.

.2 Выбор компенсирующих устройств.

.3 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности.

.4 Выбор трансформаторов.

.5 Выбор типа трансформаторов и КТП

.6 Определение потерь мощности и электроэнергии в цеховых трансформаторах.

. Выбор схемы внутризаводского электроснабжения.

. Выбор параметров схемы сети.

.1 Выбор сечения кабельных линий.

.2 Расчет сечения кабельных линий.

.Разработка схемы внешнего электроснабжения (ВЭС).

.1 Общие положения.

.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП.

.З Выбор воздушных линий по технико-экономическим параметрам.

. Расчет токов короткого замыкания.

.1 Расчет трехфазных КЗ.

.2 Расчет параметров схемы замещения.

. Выбор оборудования ГПП.

.1 Общие положения.

.2 Выбор оборудования на напряжение 110 кВт.

.2.1 Выключателей.

.2.2 Трансформатора напряжения.

.2.3 Трансформаторов тока.

.2.4 Разрядников (ограничителей перенапряжения).

.3 Выбор электрооборудования на напряжение 10 кВ.

.3.1 Разъединителей.

.3.2 Выбор трансформаторного выключателя Q3, Q6.

.3.3 Выбор трансформатора напряжения.

.3.4 Выбор трансформатора тока для наиболее загруженной линии.

.3.5 Выбор трансформаторов тока.

.3.6 Выбор предохранителей.

Вывод.

Литература.

1. Исходные данные и краткая характеристика завод

В данной курсовой работе разрабатывается система электроснабжения железнодорожного машиностроения в пределах 110/10кВ.

Источниками электроэнергии, необходимой заводу, служат РПС на расстоянии 10 км от завода с напряжением на шинах 110/10 кВ и ЛЭП на напряжение 110 кВ, проходящая рядом с заводом, на расстоянии 13 км от завода.

Завод железнодорожного машиностроения. Основными цехами на данном заводе являются: токарно-механический, инструментальный, литейный, кузнечный. Они оборудованы большим количеством поточных линий, конвейеров, прессов, индуктивных нагревателей, плавильных печей, автоматических сварочных агрегатов, станков и вспомогательным оборудованием (кран балки, тельферы, вентиляторы и т.п.) Остальные цеха играют вспомогательную роль, обеспечивая необходимый технологический процесс по изготовлению готовой продукции и запасных частей. Металлические заготовки проходят обработку в кузнечном и литейном цехе, где посредством ковки и штамповки изготавливают комплектующие для механосборочного цеха. Компрессорная станция обеспечивает завод сжатых воздухов, который применяется в качестве носителя энергии в пневмо - зажимах и пневмо-инструментах как основного, так и вспомогательных производств.

Годовое число часов использования активной нагрузки по заводу Т_м=4700ч.

Установленные мощности по цехам приведены в таблице 1.

Таблица 1.

№	Наименование цеха	Руст., 10кВ, кВт (кВА)	Руст.,0,4кВ, кВт	F.м.кв.
1	Токарно-механический		4/1000	80000
2	Гараж		9/45	10000
3	Инструментальный		5/750	9000
4	Литейный (чер.мет.) (ДСП-5, 2*3000кВА)	6000	1/1000	48000
5	Кузнечный		2/950	54000
6	Котельная, насосная станция (СД-800, 2*800кВт)	1600	7/900	4800
7	Компрессорная (СД-630, 4*630кВт)	2520	6/1100	7600
8	Администрат. корпус		8/210	7200
9	Литейный (цв.мет.) (ДСП-5, 2*3000кВА)		3/650	40000
	Электрическая нагрузка завода	6100	7335

 

2. Определение расчетных нагрузок

 

.1 Определение осветительной нагрузки цехов

В соответствии с характером работы в цехах намечаю две системы освещения: комбинированную и общую. В настоящие время в качестве источников света наиболее широкое распространение получили три типа ламп: люминесцентные, ртутно-дуговые и накаливания. Ртутно-дуговые (ДРЛ) применяются в освещении токарно-механического, механосборочного, литейного, кузнечного цехов и освещения территории завода. Лампы накаливания применяются для инструментального цеха, насосной станции и компрессорной, а также для выполнения аварийного освещения, которое составляет 10% от общей мощности освещения. В остальных помещениях и цехах в качестве источника света применяются люминесцентные лампы.

Исходя из типа светильника, разряда зрительной работы определяю- удельная активная мощность в осветительной установке, а также  и коэффициент потерь в пускорегулировочной аппаратуре - .

Установленная мощность осветительной установки определяется из выражения:

 

где: - освещаемая площадь;

Расчетная активная нагрузка определяется по формуле:

 

Расчетная реактивная мощность определяется по формуле:

 

где- коэффициент спроса осветительной нагрузки;

Расчетная нагрузка с учетом аварийного освещения определяется по выражениям:

 

 

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

Таблица 2

№	Наименование цеха	F.м.кв.	Тип ламп	Кпра	tgФ	Руд.,	Руств.осв.	Кс.	Рсв-ка,	Кол-во св-ов,	Рр.осв.,	Qр.осв.,	Тип светильника
						кВт*м.кв.	кВт		кВт	шт.	кВт	квар
1	Токарно-механический	80000	ДРЛ	1,1	1,02	0,0135	1080	1	1	1080	1188	1211,76	РСП 05-1000-001
2	Гараж	10000	ДРЛ	1,1	1,02	0,0126	126	0,8	1	126	110,88	113,0976	РСП 05-1000-001
3	Инструментальный	9000	Люм	1,2	1,02	0,0135	121,5	0,8	0,2	608	116,64	118,9728	НСП 41-200-001
4	Администрат. корпус	7200	Люм	1,2	1,02	0,0175	126	0,8	0,2	630	120,96	123,3792	НСП 41-200-001
5	Кузнечный	54000	ДРЛ	1,1	1,02	0,0126	680,4	1	1	681	748,44	763,4088	РСП 05-1000-001
6	Котельная, насосная станция (СД-800, 2*800кВт)	4800	ДРЛ	1,2	1,02	0,0126	60,48	1	1	61	72,576	74,02752	РСП 05-1000-001
7	Компрессорная (СД-630, 4*630кВт)	7600	ДРЛ	1,2	1,02	0,0126	95,76	1	1	96	114,912	117,21024	РСП 05-1000-001
8	Литейный (чер.мет.) (ДСП-5, 2*3000кВА)	48000	ДРЛ	1,1	1,02	0,0126	604,8	1	1	605	665,28	678,5856	РСП 05-1000-001
9	Литейный (цв.мет.) (ДСП-5, 2*3000кВА)	40000	ДРЛ	1,1	1,02	0,0126	504	1	1	504	554,4	565,488	РСП 05-1000-001
	Всего по заводу						3398,94				3692,088	3765,92976

2.2 Определение расчетных силовых нагрузок

электроснабжение нагрузка реактивный мощность

Электрические нагрузки являются исходными данными для решения сложного комплекса технических и экономических вопросов, возникающих при проектировании электроснабжения промышленного предприятия. Определение электрических нагрузок составляет первый этап проектирования любой системы электроснабжения и производится с целью выбора и проверки токоведущих элементов и трансформаторов по нагреву и экономическим соображением, расчета отклонений и колебаний напряжения, выбора компенсирующих установок, защитных устройств и т.д. От правильной оценки ожидаемых электрических нагрузок зависит рациональность выбора схемы электроснабжения и ее технико-экономические показатели.

Для определения расчетных активных и реактивных нагрузок завода используем следующие методы:

-     по установленной мощности и коэффициенту спроса (для низковольтных электроприемников цехов);

-          по средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм), для электроприемников, число которых известно, это дуговые сталеплавильные печи (ДСП) и синхронные двигатели (СД);

-    по удельной нагрузке на единицу производственной площади .

Для определения расчетных активных и реактивных нагрузок в таблице 3 предоставлены показатели электрических нагрузок потребителей электрической энергии.

Определяем расчетную активную и реактивную нагрузку цехов: по формулам:

 , кВт

где: - коэффициент спроса (из таблице №3);

- номинальная мощность низковольтной нагрузки.

 , кВАр

где: расчетная активная нагрузка;

- коэффициент мощности низковольтной нагрузки.

Определяем расчетную активную и реактивную нагрузку компрессорной станцииВН (СД-630, 4*630кВт):

 , кВт

где:  - коэффициент максимума,  - номинальная мощность одного СД, N - количество СД.

, кВАр

Показатели электрических нагрузок потребителей электрической энергии.

Таблица 3.

№	Наименование цеха	Pуст	Ки	cosφ	Kc
		кВт
1	Токарно-механический	1000	0,5	0,75	0,8
	Гараж	45	0,2	0,5	0,2
2	Инструментальный	750	0,5	0,75	0,8
	Администрат. корпус	210	0,8	0,8	0,8
3	Кузнечный	950	0,8	0,7	0,7
4	Котельная, насосная станция	900	0,7	0,7	0,75
	ВН (СД-800, 2*800кВт)	1600	0,7		0,75
5	Компрессорная	1100	0,7	0,8	0,75
	ВН (СД-630, 4*630кВт)	2520	0,7		0,75	Литейный (чер.мет.)	1000	0,75	0,7	0,7
	ВН (ДСП-5, 2*3000кВА)	6000	0,75		0,7
7	Литейный (цв.мет.)	650	0,75	0,7	0,7
	ВН (ДСП-5, 2*3000кВА)	6000	0,75		0,7

Расчетные данные занесены в таблицу 4.

Расчетные электрические нагрузки потребителей электрической нагрузки.

Таблица 4.

№	Наименование цеха	Pуст	Ки	cosφ	Kc	tgφ	Км	Pp	Qp	ΣPp	ΣQp	ΣSp
		кВт						кВт	квар	кВт	квар	кВА
1	Токарно-механический	1000	0,5	0,75	0,8	0,88		800,00	705,53	1988,00	1917,29	2761,91221
	Гараж	45	0,2	0,5	0,2	1,73		9,00	15,59	119,88	128,69	175,87301
2	Инструментальный	750	0,5	0,75	0,8	0,88		600,00	529,15	716,64	648,12	966,248619
	Администрат. корпус	210	0,8	0,8	0,8	0,75		168,00	126,00	288,96	249,38	381,6908
3	Кузнечный	950	0,8	0,7	0,7	1,02		665,00	678,44	1413,44	1441,84	2019,09093
4	Котельная, насосная станция	900	0,7	0,7	0,75	1,02		675,00	688,64	2192,38	-1346,74	2572,98048
	ВН (СД-800, 2*800кВт)	1600	0,7		0,75	-1,46	1,29	1444,80	-2109,41
5	Компрессорная	1100	0,7	0,8	0,75	0,75		825,00	618,75	3215,47	-2586,36	4126,56087
	ВН (СД-630, 4*630кВт)	2520	0,7		0,75	-1,46	1,29	2275,56	-3322,32
6	Литейный (чер.мет.)	1000	0,75	0,7	0,7	1,02		700,00	714,14	7170,28	4179,13	8299,27887
	ВН (ДСП-5, 2*3000кВА)	6000	0,75		0,7	0,48	1,29	5805,00	2786,40
7	Литейный (цв.мет.)	650	0,75	0,7	0,7	1,02		455,00	464,19	6814,40	3816,08	7810,15495
	ВН (ДСП-5, 2*3000кВА)	6000	0,75		0,7	0,48	1,29	5805,00	2786,40
	Всего по заводу	22725								23919,45	8447,44	29113,79

Параметры линий 10 кВ

№	Наименование цеха	ΣPp	ΣQp	ΣSp	Тип и сечение кабеля	Rуд.к.	Худ.к.	L
		кВт	квар	кВА	мм^2	Ом/км	Ом/км	км
1	Токарно-механический	1988,00	1917,29	2761,912212	АВВГ 3х35	1,1	0.061	0,55
2	Инструментальный, гараж, административный корпус	1125,48	1026,19	1523,81	АВВГ 3х35	1,1	0,061	0,6
3	Кузнечный	1413,44	1441,84	2019,090934	АВВГ 3х35	1,1	0.061	0,66
4	Котельная, насосная станция	2192,38	-1346,74	2572,980476	АВВГ 3х70	0,549	0,059	0,38
5	Компрессорная	3215,47	-2586,36	4126,560865	АВВГ 3х120	0,32	0,057	0,31
6	Литейный (чер.мет.)	7170,28	4179,13	8299,278874	АВВГ 3х120x3	0,32	0,057	0,14
7	Литейный (цв.мет.)	6814,40	3816,08	7810,154953	АВВГ 3х95x3	0,405	0,057	0,14

2.3 Определение места расположения ГПП

Для определения места расположения ГПП на генплане наносим картограммы активных нагрузок каждого цеха, так как мы не знаем точного расположения источников реактивной мощности (конденсаторные установки, компенсаторы и т.д.) Картограмма нагрузок предприятия состоит из окружностей. Площадь, ограниченная каждой из этих окружностей- в выбранном масштабе m, равна расчетной нагрузке соответствующего цеха

.

Отсюда радиус окружности:

 , см

Находим центр электрических нагрузок для каждого цеха (таблица 5). Считаем, что нагрузка цеха равномерно расположена по площади цеха, поэтому центр электрических нагрузок можно принять совпадающим с центром тяжести фигуры, изображающей цех на плане.

Проверяя аналогию между массами и электрическими нагрузками цехов P_i координаты их центра можно определить в соответствии со следующими формулами:

 

 

В таблице 5 занесены координаты центра нагрузок каждого цеха и координаты расположения ГПП.

Таблица 5.

№	Наименование цеха	Ri	Xi	Yi
		см	мм	мм
1	Токарно-механический	7,1	170	330
2	Гараж	1,7	305	380
3	Инструментальный	4,3	433	380
4	Администрат. корпус	2,7	370	400
5	Кузнечный	6,0	545	340
6	Котельная, насосная станция (СД-800, 2*800кВт)	7,5	370	320
7	Компрессорная (СД-630, 4*630кВт)	9,0	370	260
8	Литейный (чер.мет.) (ДСП-5, 2*3000кВА)	13,5	510	170
9	Литейный (цв.мет.) (ДСП-5, 2*3000кВА)	13,1	180	160
	Координаты места ГПП		353,1188	205,4454671

2.4 Выбор внутреннего напряжения

Напряжение 10 кВ целесообразно применять на предприятии, чем напряжение 6 кВ по следующим причинам:

·        все электродвигатели завода напряжением 10 кВ;

·        меньше потери электроэнергии;

·        меньше затрат на цветной металл;

·        габариты электроустановок одинаковые.

 

3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

 

.1 Методы определения

При выборе числа и мощности цеховых трансформаторов необходимо учитывать следующие факторы:

·   Категории надежности электроснабжения потребителей,

·    Нагрузочная способность трансформаторов в нормальном и послеаварийном режиме.

·    Количество трансформаторов в цеховых ТП как правило, не превышает двух.

·    Цеха, имеющие мощность меньше 1000 кВА, присоединяют к более мощным цехам или объединяются между собой.

·    Учитывают необходимость компенсации реактивной мощности на напряжении 380В.

Предварительно выбирается минимальное возможное число трансформаторов , исходя из предположения, что в сети 380В компенсация реактивной мощности будет доведена до , тогда

 

где:  - расчетная нагрузка на стороне низкого напряжения;

 - номинальный коэффициент загрузки трансформаторов;

- номинальная мощность трансформатора, ориентировочно выбирается исходя из плотности нагрузки.

 - добавка до ближайшего целого числа.

Удельная плотность нагрузки определяется по формуле:

 

где:  - расчетная низковольтная нагрузка цеха;

, кВА/м2	До 0,2	0,2 - 0,3	Более 0,3
, кВА	До 1000	1600	1600 или 2500

Загрузка цеховых трансформаторов выбирается в зависимости от категории надежности потребителей электроэнергии. Рекомендуется применять следующие коэффициенты загрузки трансформаторов:

· для первой категории двух трансформаторных ТП;

·  для второй категории однотрансформаторных подстанций в случае взаимного резервирования трансформаторов на низшем напряжении;

· для третьей категории и наличии централизованного (складского) резерва трансформаторов .

Экономически оптимальное число трансформаторов  отличается от на величину m:

 

где: m - дополнительно установленные трансформаторы, при отсутствии достаточных стоимостных показателей. Для практического расчета допускается, применять значение m в зависимости от  и .

3.2 Выбор компенсирующих устройств

Компенсацию реактивной мощности производят при помощи уже имеющихся синхронных двигателей и батарей статических конденсаторов (Б). Экономически целесообразную компенсируемую реактивную мощность определяют методом динамического программирования. Суммарную мощность конденсаторных батарей на напряжение 380 В, определяют по формуле:

 

где:  - суммарная средняя реактивная мощность;

 - наибольшая реактивная мощность, передаваемая через трансформаторы в сеть 380В.

Дополнительная мощность компенсирующих устройств (КУ) для снижения потерь мощности в трансформаторах определяется по формуле:

 

где: у - расчетный коэффициент.

3.3 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности

При выборе числа и мощности цеховых трансформаторов одновременно решаем вопрос об экономически целесообразной величине реактивной мощности, передаваемой через трансформаторы в сеть напряжением 0,4 кВ.

Расчет производим с учетом следующих факторов:

· категории надежности электроснабжения потребителей;

·        компенсация реактивных нагрузок на напряжение до 1 кВ;

· перегрузочная способность трансформаторов;

· удельная плотность нагрузки.

3.4 Выбор трансформаторов

Расчет числа и мощности цеховых трансформаторов занесен в таблицу 6.

Таблица 6.

№ цеха	Кз	Nmin	δ	Sтр-ра	Кз после	Nопт
		шт		кВА		шт
1	0,65	3,058461538	0,0345239	1000	0,625216169	4
2	0,65	1,731507692	0,11402092	1000	0,643975357	2
3	0,75	1,884586667	0,03739057	1000	0,740445676	2
4	0,65	1,825582418	0,22249065	630	0,643116468	2
5	0,65	1,446018462	0,15728859	1000	0,596881907	2
6	0,65	1,312769231	0,04063131	1600	0,609469704	2
7	0,65	1,552923077	0,03604798	1000	0,622760488	2

Наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В, определяется по формуле:

 

Суммарная мощность конденсаторных батарей на напряжение 1000В составляет:

 

Дополнительную мощность  НБК определяем по формуле:

 

где:у - расчетный коэффициент, зависящий от схемы питания, стоимости потерь, удельных затрат на НБК, ВБК и ТП, региона, сменной работы, длины и сечения линии, при отсутствии достоверных данных можно принять у = 0,4-0,6.

Так как  получился со знаком «- », то принимаем .Суммарная мощность НБК группы№1 составит:

 

Необходимо проверить загрузку трансформаторов:

 

При этом должно соблюдаться условие<.

Расчет данных параметров по каждому цеху занесен в таблицу 7.

Таблица 7.

№ цеха	Nопт	Qм.тр.	Qнк1	γ	Qнк2	Qнк2	Qр.нбк2	Qб	Кол-во Бат	Qр.ку	Тип КУ	ΣSрк 0,4 кВ после	Кз после
	шт	квар	квар		квар	квар	квар	квар	шт	квар		кВА
1	4	1675,665838	241,63	0,4	75,67	0,00	241,63	200	2	400	УКБН-0,38-200-15 У3	2500,864675	0,625216169
2	2	650,611074	375,58	0,4	-149,39	0	375,58	200	2	400	УКБН-0,38-200-15 У3	1287,950714	0,643975357
3	2	502,1826026	939,66	0,4	-297,82	0	939,66	200	5	1000	УКБН-0,38-200-15 У3	1480,891352	0,740445676
4	2	334,5013068	428,16	0,4	-169,50	83	345,16	150	3	450	УКБН-0,38-150-15 У3	810,3267498	0,643116468
5	2	898,0898798	-162,13	0,4	98,09	98,09	-260,22				КУ не требуется	1193,763814	0,596881907
6	2	1569,206972	-176,48	0,4	289,21	289,21	-465,69				КУ не требуется	1950,303052	0,609469704
7	2	819,214038	210,47	0,4	19,21	19,21	191,26	150	2	300	УКБН-0,38-150-15 У3	1245,520975	0,622760488

3.5 Выбор типа трансформаторов и КТП

Для трансформаторов одной мощности выбираем одинаковый тип трансформаторов для облегчения складирования резервных трансформаторов.

КТП с трансформаторами мощностью 1000кВА, 1600кВА, 630 кВА по конструкции и типам коммутационных аппаратов мало отличаются друг от друга, по этому принимаем один тип КТП для всех подстанций, с учетом разного количества отходящих присоединений. План завода представлен на рисунке 1.

Рис.1.

3.6 Определение потерь мощности и электроэнергии в цеховых трансформаторах

Потери активной  и реактивной  мощностей трансформаторов определяются по формулам:

;

 

Где: - ток холостого хода трансформатора;

- напряжение короткого замыкания;

- потери активной мощности при холостом ходе;

- потери в меди трансформатора.

Полные потери рассчитываются по формуле:

 

Потери электроэнергии составляют:

 

где

Т=8760 часов в год.

Т_м=4700часов (цех работает в три смены)  - время максимальных потерь

Результаты расчетов по другим цехам сводим в таблицу 8:

Потери мощности и энергии в цеховых трансформаторах.

Таблица 8.

№ цеха	Nопт	Sтр-ра	Uk	Ixx	ΔPxx	ΔPкз	Кз	ΔPт	ΔQт	ΔSт	ΔW
	шт	кВА	%	%	кВт	кВт		кВт	квар	кВА	кВт∙ч
1	4	630	5,5	2	1,31	7,6	0,625216169	17,12321583	104,578083	105,9706558	82621,53691
2	2	630	5,5	2	1,31	7,6	0,643975357	8,923504759	53,9390053	54,67216133	42429,02971
3	2	630	5,5	2	1,31	7,6	0,740445676	10,95354895	63,1944041	64,13667392	48701,86624
4	2	1600	6,5	1,3	2,75	16,5	0,643116468	19,14876012	127,628549	129,0570472	90354,66877
5	2	1000	6,5	1,3	2	12,2	0,596881907	12,69293946	72,3148414	73,42034457	61901,18293
6	2	250	4,5	2,3	0,74	3,7	0,609469704	4,228754566	19,8576997	20,30297028	21458,45161
7	2	250	4,5	2,3	0,74	3,7	0,622760488	4,349946624	20,2261891	20,68866259	21832,93507
ГПП	2	25000	10,5	25	120	0,582275815	131,3708299	2104,9869	2109,082303	689435,8644
Итого								208,7915002	2566,72567	2577,330819	1058735,536

4. Выбор схемы внутризаводского электроснабжения

Схемы электроснабжения, обеспечивающие питание предприятия на его территории, в виду большой разветвленности, большого количества аппаратов должны обладать в значительно большей степени, чем схемы внешнего электроснабжения, дешевизной и надежностью одновременно.

Схемы внутризаводского электроснабжения бывают радиальными, магистральными и смешанными.

При выборе схемы распределения электроэнергии на промышленном предприятии рассмотрим экономические и технические вопросы, в которых учтем капитальные вложения, потери электроэнергии и расхода проводников при разных вариантах.

Электроснабжение КТП осуществляется по кабельным линиям (КЛ).

Рассмотрим два варианта схемы электроснабжения завода.

Рис.2

5. Выбор параметров схемы сети

 

.1 Выбор сечения кабельных линий

Сечение жил кабелей выбирается по техническим и экономическим условиям.

К техническим условиям относятся:

·        выбор сечения, по нагреву максимальными рабочими токами;

·        механической прочности;

·        нагреву от кратковременных токов КЗ;

·        потере напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Экономические условия выбора заключаются в определении сечения линии приведенные годовые затраты которой будут минимальными. Выбор сечения по нагреву осуществляется по расчетному току. Для параллельно работающих линий в качестве расчетного тока принимается ток послеаварийного режима. По справочным данным в зависимости от расчетного тока определяют ближайшее стандартное сечение. Это сечение приводят для конкретных условий прокладки кабеля, если условия прокладки отличается от приведенных, то длительно допустимая токовая нагрузка определяется по формуле:

 

где:  - длительно допустимый ток одиночного кабеля;

- коэффициент, учитывающий температуру среды, отличную от расчетной;

 - коэффициент снижения токовой нагрузки;

- коэффициент повышения допустимого тока при недогруженности отдельных кабелей в группе.

 

где: n1 число недогруженныхкабелей;

n - общее число кабелей в группе.

При выборе сечения кабелей учитывают допустимые кратковременные перегрузки. Для жил кабелей самое малое стандартное сечение обеспечивает отсутствие коронирования.

Выбор сечения кабеля по механической прочности также не производиться, так как минимальное стандартное сечение кабеля удовлетворяет этому условию.

Воздействие тока КЗ учитывают только при выборе сечения кабельных линий защищаемых релейной защитой. Кабели, защищаемые плавкими предохранителями на термическую стойкость токам КЗ, не проверяют, так как время срабатывания предохранителя мало. Проверку на термическую стойкость токам КЗ проведем после расчетов токов КЗ.

 

.2 Расчет сечения кабельных линий

ПУЭ рекомендуют для определения расчетного экономического сечения метод экономической плотности тока.

 

где  - экономическое сечение провода, мм²;

 - максимальный расчетный ток в линии при номинальном режиме работы, А.

Для трехфазной сети:

 

 - экономическая плотность тока, А/мм²; принимается на основании опыта эксплуатации.

Полученное расчетное экономическое сечение приводят к ближайшему стандартному значению.

Необходимо произвести проверку КЛ по падению напряжения:

 

Результаты расчетов занесены в таблицу 9.

Таблица 9.

№	Наименование цеха	Тип и сечение кабеля	Ip	cosφ	sinφ	ΔU
		мм^2	A			%
1	Токарно-механический	АВВГ 3х35	151,86579	0,719791	0,694191	1,206729
2	Инструментальный, гараж, административный корпус	АВВГ 3х35	83,747591	0,738951	0,673759	0,743215
3	Кузнечный	АВВГ 3х35	111,02121	0,700038	0,714106	1,032577
4	Котельная, насосная станция	АВВГ 3х70	141,47724	0,852076	-0,52342	0,406838
5	Компрессорная	АВВГ 3х120	226,902	0,779214	-0,62676	0,260261
6	Литейный (чер.мет.)	АВВГ 3х120x3	456,34199	0,863964	0,503553	0,337693
7	Литейный (цв.мет.)	АВВГ 3х95x3	429,44715	0,872505	0,488605	0,39698

 

6. Разработка схемы внешнего электроснабжения (ВЭС)

 

.1 Общие положения

Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения является важной задачей при построении оптимальной системы электроснабжения предприятия.

При выборе напряжения питания завода необходимо учитывать следующие факторы:

·   напряжение 35кВ экономически оправдано при передаваемой мощности не более 10МВА;

·        напряжение 110кВ экономически оправдано при передаваемой мощности от 10МВА до 150МВА.

Находим величину рационального напряженияпо формуле Илларионова:

 

где:  -расстояние от завода до РПС;

- передаваемая активная мощность завода.

Питание завода осуществляется от РПС 220/110/10кВ, находящийся в 6 км от завода.

Исходя из этого, определяем: =83,63кВ.

Полученное напряжение округляем до ближайшего большего стандартного напряжения. Принимаем=110кВ.

 

 

6.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ГПП

На проектируемом предприятии в основном преобладают электроприемники второй категории по степени надежности электроснабжения, наряду с которыми имеются также электроприемники первой и третьей категории. Поэтому для внешнего электроснабжения необходимо применять два независимых источника.

Принимаю двухцепную ЛЭП от РПС два трансформатора U_ном.=110кВ.

Трансформаторы и токопровод подключаются к секционированным шинам для взаимного резервирования и уменьшения токов КЗ.

При выборе мощности трансформаторов ГПП необходимо учитывать следующие факторы:

·  Величину нагрузки.

·        Продолжительность использования максимума нагрузки.

·        Годовое число часов работы предприятия.

·        Перспективу роста нагрузки.

· Форму графика нагрузки.

Согласно СН-174-75 выбор мощности трансформаторов ГПП следует производить таким образом, чтобы при выходе из строя одного трансформатора оставшийся в работе трансформатор обеспечил работу предприятия на время замены вышедшего из строя с учетом возможного ограничения нагрузки (отключения электроприемников 3-й категории), без ущерба основной деятельности предприятия. При этом допускается 40 % перегрузка оставшегося в работе трансформатора на время максимума нагрузки общей продолжительностью не более 6-и часов в сутки в течение 5-ти суток подряд. При коэффициенте его загрузки в режиме, предшествующем аварийному, не более 0,7. Номинальная мощность трансформатора определяется по формуле:

 

где: N=2,так как на предприятии преобладают электроприемники 2-й категории по надежности электроснабжения, то на ГПП предусматриваем установку 2-х трансформаторов.

- номинальный коэффициент загрузки трансформаторов, равный 0,7 для указанной категории ЭП.

Двухцепная ЛЭП от РПС два трансформаторакВ.

 

 кВА

 кВА

Принимаю к установке два трансформатора ТРДН-25000/110 с параметрами:

 кВ;                                         кВ;

 %                                                %

 кВт                                             кВт

Данные возьмем из таблицы №8.

Параметры и потери трансформаторов ГПП.

Таблица 10.

Тип трансфор-матора	, шт	, МВА		%	кВт	кВт	%	кВт	кВАр	кВт	кВАр	кВА
ТРДН 25000/110	2	25	0,58	10,5	25	120	0,65	131,4	2105			24990

6.З Выбор воздушных линий по технико-экономическим параметрам

Целью технико-экономического расчета является определение оптимального варианта сечений проводов линий. Необходимо, что бы сечение провода было не менее 70мм², так как линия 110кВ. Критерием экономичности является минимум приведенных затрат тыс.руб./год.:

 

Преобразуем выражение:

 

где: - нормативный коэффициент экономической эффективности,0,12; - эксплуатационные и ремонтные издержки составляют 5,5%;

 - стоимость потерь электроэнергии, тыс.руб./год.

 

 

при питании напряжением 110кВ;

;

где:- стоимость одного кВт максимальных потерь мощности электроэнергии, руб./кВт*год;

 - основная ставка двухставочного тарифа, руб/кВт;

=60руб./кВт.*мес.=720руб./кВт.*год.;

 - дополнительная плата, за 1 кВт*ч; =0,89руб./кВт.*час.

- число часов включения, 8760ч,

- число часов использования максимума , 4700ч

- число часов использования максимума потерь, ч.

руб.год

 руб.год

ч

За основу принимаем стандартное сечение, выбранное по техническим условиям:; ,а так же дополнительно рассматриваем ближайшее большее стандартное сечение. После выбора сечения производится проверка по падению в конце линии.

 

Выбираю двухцепную ЛЭП на ЖБ опорах с проводами АС-70/11

;  

Технико-экономический расчет двухцепной ВЛ 110кВ

Таблица 11.

	АС 70/11	АС 95/16	АС 120/19	АС 150/24
,А	65,6	65,6	65,6	65,6
, Ом/км	0,412	0,306	0,249	0,198
L, км	13	13	13	13
	110,5	79	64,3	51,1
	52,6	37,6	30,6	24,3
	13,5	13,95	14,55	15,2
	4050	4185	4365	4560
	0,175	0,175	0,175	0,175
3 тыс.руб.год	761,4	770,0	794,5	822,3

В результате ТЭР выбираю ЛЭП на ЖБ опорах с проводом АС 70/11.

Проверка падения напряжения в рабочем режиме:

 кВт

 кВт

 кВА

Рис.3

№	Условное обозначение	Кол-во	Тип оборудования
1	Т1,Т2	2	ТРДН-25000/110
2	TV1,TV2	6	НКФ-110
3	ТА1, ТА2	6	ТФМЗ-110-400/5
4	QS3,QS6	2	РНДЗ-2-110/630
5	Q2,Q5	2	ВМТ-110-20/1000 приводтипа ППК-2300
6	FV1,FV2	6	ОПН-110
7	FV5,FV6	6	ОПН-10
8	FV6,FV4	6	РВС-60У1
9	FU1,FU2	2	ПКТ 101-10-8-20 У1
10	ТА3,ТА6	2	ТПЛ-10-1
11	Q3,Q6	2	ВВЭ-СМ-10-31,5/2500 У3
12	Q7	1	ВБСК-10-20/630 УХЛ2
13	ТА7	1	ТОЛ-10-1-750/5
14	FU3,FU4	2	ПКН 001-10У3
15	ТV3,ТV4	2	НАМИТ-10
16	QB1	1	ВВТЭ-М-10-20/1000
17	QS4,QS7	2	РЛНД-1-10/200 У1
18	Т3, Т4	2	ТСН мощностью 40кВА

 

7. Расчет токов короткого замыкания

 

.1 Расчет трехфазных КЗ

При проектировании и эксплуатации электрических установок и систем для решения технологических вопросов требуется произвести расчет переходных процессов и в частности процессов при внезапном коротком замыкании. Рассмотрим режим трехфазного КЗ как наиболее тяжелый, с наибольшими токами. К числу задач для практического решения, которых производятся, такие расчеты относятся:

·   Составление, оценка и выбор схем электрических соединений, как отдельных установок, так и системы в целом. Выбор аппаратов и проводников и их проверка по условиям работы при коротких замыканиях.

·   Проектирование и установка устройств релейной защиты.

·   Определения условий несинхронного включения синхронных машин, и включения их методом самосинхронизации.

·   Конструктивные решения элементов распределительных устройств.

·   Выбор числа и мощности дугогасящих реакторов.

·   Проектирования и проверка защитного заземления.

Каждый из практических методов расчета электрических переходных процессов в частности процесса при КЗ основаны на некоторых допущениях.

Расчет проводим в режиме: когда питание ГПП осуществляется от РПС по ЛЭП 110кВ через ТРДН25000/110 при выключенном секционном выключателе. В качестве расчетных принимаем следующие точки КЗ:

К-1 для выбора оборудования на стороне 110кВ ГПП

К-2 для выбора оборудования на стороне 10кВ ГПП.

Для выбора и проверки электрооборудования необходимо определить:

1.  начальное значение периодической составляющей тока КЗ (сверхпереходный ток)

2.  значение ударного тока КЗ для проверки электрических аппаратов на электродинамическую стойкость

3.      действующее значение установившегося тока КЗ для проверки электрических аппаратов на термическую стойкость.

4.  мощность КЗ для проверки выключателей по отключающей способности.

7.2 Расчет параметров схемы замещения

Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания.

Рис.4 Схема замещения.

Расчёт токов короткого замыкания в точках К-1, К-2 и К-3.

Определяем сопротивления элементов схемы замещения:

 Ом (исходные данные);

где (Ом/км), удельное сопротивление ЛЭП;

 , где

_н - номинальное линейное сопротивление трансформатора с высшей стороны (110 кВ);

 - номинальная мощность трансформатора в МВА,  = 25MВА;

 

где х₀ = 0,057 Ом/км, удельное сопротивление кабельной линии.

Определяем трёхфазные токи короткого замыкания в точках (К-1, К-2 и К-3) по формуле:

 , где

 - среднее напряжение ступени равное 115 кВ;

 - суммарное сопротивление до точки КЗ.

Определяем трёхфазный ток КЗ в точке К-1:

 

Определяем ток трёхфазного КЗ в точке К-2:

 

Приводим этот ток КЗ к напряжению 10,5кВ:

 

Определяем ток трёхфазного КЗ в точке К-3:

 

Приводим этот ток КЗ к напряжению 10 кВ:

 

Определяем ударные токи КЗ (амплитудное значение с учётом апериодической составляющей) в точках К-1, К-2, К-3:

 , где

- ударный коэффициент, зависящий от схемы сети, мощность системы и места КЗ,  = 1,7.

Ударный ток:

в точке К-1:

 

в точке К-2:

 

в точке К-3:

 

Значения токов КЗ и ударных токов сводим в таблицу 13.

Таблица 13.

Ток КЗ	Точки КЗ
	К-1	К-2	К-3
	3,8	16,9	9,7
	9	40,6	23,3

 

8. Выбор оборудования ГПП

 

.1 Общие положения

Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трех режимах:

·   в режиме длительной нагрузки;

·        в режиме перегрузки;

·        в аварийном режиме короткого замыкания.

В длительном режиме надежная работа аппаратов обеспечивается правильным выбором их по номинальному напряжению и номинальному току.

В режимах перегрузки надежная работа аппаратов и других устройств обеспечивается ограничением величины и длительности повышения напряжения и тока в таких пределах, при которых еще гарантируется нормальная работа электрических устройств за счет запаса прочности. В режимах КЗ надежная работа аппаратов обеспечивается соответствующим выбором параметров устройств по термической и электродинамической стойкости.

Для выключателей, предохранителей нагрузки добавляется условия выбора их по отключающей способности.

Выбранные аппараты должны отвечать требованиям технико- экономической целесообразности. Основные условия выбора электрооборудования:

1.  По роду установки -наружная или внутренняя.

2.  По номинальному напряжению.

3.      По номинальному току.

4.  По электродинамической стойкости.

5.  По термической стойкости.

Где:

- предельный ток термической стойкости по каталогу,

 - длительность протекания тока термической стойкости,

 - расчетное время действия КЗ.

. По отключающей способности.

Фактическое время действия токов КЗ необходимое для проверки электрооборудования и сечения кабельных линий на термическую стойкость, определяется временем действия релейной защиты () собственным временем срабатывания выключателя () и временем дуги ()по формуле:

 

где

 = 0,5 с -выдержка времени защиты, расположенной ближе к источнику питания по сравнению с защитой, имеющей меньшую выдержку времени. Для цеховых ТП как для первого участка защищаемой сети защита имеет выдержку времени равную нулю. Время срабатывания выключателя 0,055с, время срабатывания токового реле 0,02с. Время горения дуги 0,002с, при расхождении контактов выключателя - будут составлять полное время отключения первогоучастка:

 

Время отключения вводного выключателя ГПП состоит из следующих составляющих:

 

Время отключения трансформатора ГПП со стороны 110кВ определяется следующим образом:

 

 

8.2 Выбор оборудования на напряжение 110 кВт

 

.2.1 Выключателей

Выбор выключателя Q2,Q5(Q1,Q4).

Выбор выключателя Q2,Q5(Q1,Q4) в цепи силового трансформатора Т1 мощностью 25 МВА с учётом 40 % перегрузки.

В нормальном рабочем режиме через выключатель протекает ток

 

Определяем расчётный ток утяжелённого режима:

 

Расчётным током КЗ является ток на шинах высшего напряжения в точке К-1.

Выключатели распределительных устройств напряжением 35 кВ и выше выбираются обычно однотипными для всех цепей данного распределительного устройства и проверяются по наиболее тяжёлым условиям КЗ. К установке принимаем выключатель маломасляный трёхполюсный типа ВМТ-110-20/1000 с собственным временем отключения t_св = 0,04 с. Привод к выключателю пружинный типа ППК-2300. Расчётное значение периодической составляющей тока КЗ:

 (удалённое КЗ).

Расчётное время

τ = t_з,min+ t_св = 0,01+0,04=0,05 с.

Апериодическая составляющая тока КЗ для ветви от энергосистемы:

 , где

Т_а = 0,02; е=2,7 - натуральное число.

Завод-изготовитель гарантирует выключателю апериодическую составляющую в отключаемом токе для времени τ

 , где

 = 0,25 -  , для τ = 0,05 с.

Тепловой импульс, выделяемый током КЗ:

 , где

t_отк = t_р.з + t_с.в = 0.1 + 0,08 = 0,18 с ;

где T_а = 0,02;

t_р.з- время действия основной защиты трансформатора равное 0,1 с;

t_с.в- полное время отключения ВМТ-110-20/1000, равное 0,08 с.

Все расчётные и каталожные данные сводим в таблицу 14.

Выбираем разъединитель QS3 типа РНДЗ-2-110/630 привод ПРН-220М.

Таблица14

Расчётные данные	Каталожные данные
	Выключатель ВМТ-110-20/1000	Разъединитель РНДЗ-2-110/630
Uуст = 110 кВ	Uном = 110 кВ	Uном = 110 кВ
Iраб.утяж = 184 А	Iном = 1000 А	Iном = 630 А
Iп,τ = 3,8 кА	Iотк = 20 кА	-
iа,τ = 0,437 кА	iа,ном = 7 кА	-
Iп,0 = 3,8 кА	Iпр.с = 20 кА	-

 

8.2.2 Трансформатора напряжения

Выбор трансформаторов напряжения TV1, TV2.

Выбираем TV1,TV2:

по номинальному напряжению - U_уст ≤ U_ном принимаем U_ном = 110 кВ;

по конструкции (наружной установки) и схеме соединения обмоток. Принимаем три однофазных трансформатора напряжения типа НКФ-110, соединённых с первичной стороны в звезду с заземлённой нейтралью;

по классу точности кл.0,5;

по вторичной нагрузке -  не проверяем, так как в ОРУ-110 первой и второй секциях шин 110 кВ только лишь по одному присоединению (Т1 и Т2).

Технические характеристики:

Напряжение, кВ: 110

Номинальное напряжение обмотки, В:

Первичной: 110000/√3

Основной вторичной: 100√3/100:3 (НКФ-110-58)

Номинальная мощность для классов точности, ВА:

0,5: 400

1: 600

3: 1200

Предельная мощность, ВА: 2000

Группа соединения: 1/1/1-0-0

Масса, кг: 800 (НКФ-110-58)

Таким образом, принимаем к установке TV1 и TV2 трансформаторы напряжения типа НКФ-110.

 

8.2.3 Трансформаторов тока

Выбор трансформаторов тока ТА1 и ТА2.

Выбор трансформаторов тока ТА1, он устанавливается в ОРУ-110 кВ в цепи силового трансформатора и предназначен для устройств релейной защиты, измерений электрических величин (тока, активной и реактивной мощности, для измерения активной и реактивной энергии).

Поэтому предусматривается трансформатор тока на номинальное напряжение 110 кВ в открытых распределительных устройствах (наружной установки) типа ТФЗМ 110-У1 (трансформатор тока, с фарфоровой покрышкой, для защит).

Сравнение расчётных и каталожных данных заносим в таблицу 15.

Таблица 15

Условия выбора и проверки трансформатора тока	Расчётные величины	Каталожные данные
Uуст ≤ Uном	110 кВ	110 кВ
; 1,2 ∙ 184=260 А	260 А	400 А
	9 кА	62 кА

Таким образом выбираем трансформатор тока в цепи силового трансформатора с высокой стороны ТФМЗ-110-400/5.

8.2.4 Разрядников (ограничителей перенапряжения)

Выбор разрядников (ограничителей перенапряжения) FV1, FV5

Высоковольтные разрядники (ограничители перенапряжения) выбираются:

по номинальному напряжению - U_уст ≤ U_ном ;

по конструктивному исполнению (для закрытых или открытых установок).

FV1,FV2- выбираем ОПН-110 (ограничитель перенапряжения на U_ном = 110 кВ).

FV5,FV6 - выбираем ОПН-10 (ограничитель перенапряжения на U_ном = 10 кВ).

FV3(FV4) - выбираем РВС-60У1

Р - разрядник;

В - вентильный;

С - станционный;

- класс напряжения, кВ;

М - модернизированный;

У1 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89.

8.3 Выбор электрооборудования на напряжение 10 кВ

 

.3.1 Разъединителей

Выбор разъединителя QS4,QS7.

Выбор разъединителя QS4 в цепи трансформатора собственных нужд мощностью S_н = 40 кВА.

Разъединитель выбирается:

по номинальному напряжению - U_уст ≤ U_ном ;

по номинальному длительному току - I_{раб.утяж} ≤ I_ном

 

 ;

,31 А <200 А.

по конструкции. Разъединитель QS4 должен быть наружной установки.

Предварительно выбираем РЛНД-1-10/200 У1. Это разъединитель линейный, наружной установки, двухколонковый, с одним заземляющим ножом (ножи медные), на U_н = 10 кВ, I_ном = 200 А (с медными ножами).

Проверяем по электродинамической стойкости или по предельному сквозному току:

10,4кА < 25 кА

 = 10,4 кА = 25 кА

Таким образом, выбранный разъединитель РЛНД-1-10/200 У1 удовлетворяет расчётным и каталожным данным и принимается к установке.

 

8.3.2 Выбор трансформаторного выключателя Q3,Q6

Выбор трансформаторного выключателя с низкой стороны - 10 кВ (Q3) по следующим условиям:

по номинальному напряжению - U_уст ≤ U_ном принимаем U_ном = 10 кВ;

по номинальному току - I_{раб.утяж} ≤ I_ном.

Определяем:

 

с учётом 40 % перегрузки силового трансформатора.

Предварительно намечаем к установке в РУ вакуумных выключателей отечественного производства типа ВВЭ-СМ-10-31,5/2500 У3, у этого выключателя I_ном = 2500 А; I_утяж ≤ I_ном2021<2500 (А).

Собственное время отключения выключателяt_с.в =0,05 с; расчётное время

τ = t_{з. min}+ t_с.в= 0,01+0,055=0,065 с.

Расчётное значение периодической составляющей тока КЗ:

I_п,τ = I_п,0 = 16,9 (кА)

Апериодическая составляющая тока КЗ:

 

Завод-изготовитель гарантирует выключателю апериодическую составляющую в отключаемом токе для времени τ.

 , где

, для τ = 0,065 с β = 0,1.

Проверяем выключатель на электродинамическую стойкость:

 

Тепловой импульс, выделяемый током КЗ:

 

Здесь t_отк = t_р.з + t_С.В.= 0.1 + 0,08 = 0,18 с

t_С.В= 0,08 с полное время отключения ВВЭ-СМ-10-31,5/2500 У3.

Все расчётные и каталожные данные сводим в таблицу 17.

Таблица 17.

Расчётные данные	Каталожные данные
	ВВЭ-СМ-10-31,5/2500 У3
Uуст = 10 кВ	Uном = 10 кВ
Iраб.утяж = 2021 А	Iном = 3150 А
Iп,τ = 16,9 кА	Iотк = 31,5 кА
iа,τ = 2,7 кА	iа,ном = 4,4 кА
Iп,0 = 16,9 кА	Iпр.с = 31,5 кА

Как видно из таблицы 3 все каталожные данные больше расчетных параметрам. Следовательно, вакуумный выключатель в цепи трансформатора 25 МВА ВВЭ-СМ-10-31,5/2500 У3выбран правильно.

Выбор секционного выключателя QB1.

Выбор секционного выключателя QB1 производится по следующим показателям:

по номинальному напряжению - U_уст ≤ U_ном принимаем U_ном = 10 кВ;

по номинальному току - I_{раб.утяж} ≤ I_ном.

Определяем ток при подключении секции к трансформатору, мощность подключаемая к секционному выключателю будет равна загрузке Т1 (Т2) в рабочем режиме, т.е. 0,6 S_{н тр-ра}, поэтому:

 

Предварительно намечаем к установке в РУ-10 кВ вакуумный выключатель ВВТЭ-М-10-20/1000, у этого выключателя I_ном = 1000 А,

I_утяж ≤ I_ном , 866 < 1000 А

Привод электромагнитный, собственное время отключения выключателя t_с.в = 0,055 с, расчётное время τ = t_з.min+ t_с.в = 0.5 + 0.055 = 0.555c, t_з.min = 0,5 с (для секционного выключателя).

Расчётное значение периодической составляющей тока КЗ:

I_п,τ = I_п,0 = 10,4 (кА)

Апериодическая составляющая тока КЗ:

 

Постоянная времени Т_а = 0,03 с.

Завод-изготовитель гарантирует выключателю апериодическую составляющую в отключаемом токе для времени τ. При τ≥ 70 мс, β = 0, да и по кривой рис. 3 видно .

Рис. 3.

Проверяем выключатель на электродинамическую стойкость:

 

Тепловой импульс, выделяемый током КЗ:

 

Здесь t_отк = t_р.з + t_С,В = 0,5 + 0,08 = 0,58 с

t_С.В = 0,065 с полное время отключения ВВТЭ-М-10-20/1000.

Все расчётные и каталожные данные сводим в таблицу 18.

Таблица 18.

Расчётные данные	Каталожные данные
	Выключатель ВВТЭ-М-10-20/1000
Uуст = 10 кВ	Uном = 10 кВ
Iраб.утяж = 866 А	Iном = 1000 А
Iп,τ = 16,9 кА	Iотк = 20 кА

Секционный выключатель выбран правильно, расчётные параметры соответствуют каталожным данным.

Выбор линейного выключателяQ7.

Выбор линейного выключателя наиболее загруженной линии Q7 по следующим показателям:

по номинальному напряжению - U_уст ≤ U_ном принимаем U_ном = 10 кВ;

по номинальному току - I_{раб.утяж} ≤ I_ном.

В качестве самой нагруженной линии выбираем линию, отходящую от ГПП на литейный цех с ДСП-5, расчётная мощность которого 9443,1кВА.

Определяем:

 

Предварительно намечаем к установке в РУ-10 кВ для наиболее загруженной линии вакуумный выключатель ВБСК-10-20/630 УХЛ2,

I_утяж ≤ I_ном , 545 А < 630 А.

Привод электромагнитный, собственное время отключения выключателя t_с.в=0,055 с; расчётное времяτ = t_{з. min}+ t_с.в= 0,01+0,055=0,065 с, t_{з. min} = 0,01 с (так как на кабельных и воздушных линиях устанавливается токовая отсечка).

Расчётное значение периодической составляющей тока КЗ:

I_п,τ = I_п,0 = 16,9 (кА)

Апериодическая составляющая тока КЗ:

 

Завод-изготовитель гарантирует выключателю апериодическую составляющую в отключаемом токе для времени τ.

 , где

 определяется по кривой рис. 2, для τ = 0,065 с β = 0,1.

В связи с тем, что апериодическая составляющая тока КЗ

 = , а завод-изготовитель гарантирует  , то допускается проверка по отключающей способности производить по полному току КЗ:

 

Проверяем это неравенство:

 

,4 кА <31,1 кА - условие соблюдается.

Проверяем выключатель на электродинамическую стойкость:

 

Тепловой импульс, выделяемый током КЗ:

 

Здесь t_отк = t_р.з + t_С.В= 0,1 + 0,08 = 0,18 с

t_С.В = 0,08 с полное время отключения ВВТЭ-М-10-20/630 У3.

Все расчётные и каталожные данные сводим в таблицу 19.

Таблица 19.

Расчётные данные	Каталожные данные
	Выключатель ВБСК-10-20/630 УХЛ2
Uуст = 10 кВ	Uном = 10 кВ
Iраб.утяж = 456,3 А	Iном = 630 А
Iп,τ = 16,9 кА	Iотк = 20 кА
= 1,6 кА
Полный ток КЗ:	Гарантированный полный ток отключения:

Из таблицы следует, что линейный выключатель для наиболее загруженной линии выбран правильно, все расчётные данные соответствуют каталожным данным выключателя ВБСК-10-20/630 УХЛ2.

8.3.3 Выбор трансформатора напряжения

Выбор трансформаторов напряжения TV3,TV4.

Трансформатор напряжения на сборных шинах 10 кВ предназначен для питания параллельных катушек измерительных приборов и для контроля изоляции в сетях с малыми токами замыкания на землю, поэтому целесообразно использовать трансформатор напряжения типа НАМИТ-10. Трансформатор напряжения устанавливается на каждой секции сборных шин 10 кВ и к нему подключаются только измерительные приборы всех присоединений секции (число линий = 7, плюс присодинение силового трансформатора, итого 8 присоединений), а также приборы контроля изоляции сети 10 кВ.

Согласно однолинейной схемы ГПП-110/10кВ к TV3(TV4) подключаются:

Таблица 20

Прибор	Тип	Потребля-емая мощность катушки (ВА)	Число катушек	cos φ	sin φ	Число приборов	Вт	ВАР
Вольтметр	Э-377	2,0	1	1	0	2	4	0
Ваттметр	Д-335	1,5	1	0	1	3	0
Счётчик активной энергии	И-675	3	2	0,38	0,925	8	18,2	44,4
Счётчик реактивной энергии	И-673	3	2	0,38	0,925	8	18,2	44,4
Итого							36,4	88,8

Вторичная нагрузка .

Выбранный трансформатор напряжения НАМИТ-10 имеет номинальную мощность в классе 0,5 (  = 120 ВА).

Таким образом,=96< = 120 ВА, трансформатор напряжения будет работать в выбранном классе точности.

 

.3.4 Выбор трансформатора тока для наиболее загруженной линии

Выбор трансформатора тока ТА7в цепи наиболее загруженной линии.

Расчёт производится в той же последовательности, что и ТА1 и ТА3:

по номинальному напряжению - U_уст ≤ U_ном принимаем U_ном = 10 кВ;

по номинальному току - I_{1 ном} ≥ 1,2∙I_{раб.утяж} ,

определяем:

 

принимаем ближайший стандартный первичный номинальный ток трансформатора тока , номинальный вторичный ток 5А, K_I= 750/5;

по конструкции. Трансформатор тока устанавливается в комплектных распределительных устройствах КРУ, в выкатных тележках.

На основе этого принимаем трансформатор тока ТОЛ-10-1-750/5.

Сравнение расчётных и каталожных данных заносим в таблицу 21.

Таблица 21

Условия выбора и проверки трансформатора тока	Расчётные величины	Каталожные данные
Uуст ≤ Uном	10 кВ	10 кВ
	547,6 А	750 А
	40,6 кА

Следовательно, выбранный трансформатор тока, для наиболее загруженной кабельной линии, ТОЛ-10-1-750/5выбран правильно.

8.3.5 Выбор трансформаторов тока

Выбор трансформаторов тока в цепи силового трансформатора с низкой стороны (ТА3,ТА6).

ТА3 устанавливается в комплектных распределительных устройствах (КРУ). Трансформаторы тока серии ТПЛ-10-1(трансформатор тока с литой изоляцией, конструкция проходной) предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, а также для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения в комплектных распределительных устройствах переменного тока на класс напряжения до 10 кВ.         Определяем первичный номинальный ток ТА3.

 

Принимаем  = 4000 А.

Сравнение расчётных и каталожных данных заносим в таблицу 23.

Таблица 23

Условия выбора и проверки трансформатора тока	Расчётные величины	Каталожные данные
Uуст ≤ Uном	10 кВ	До 10 кВ
	2425 А	4000 А
	40,6 кА	100 кА
		tт=1 с, К=30

Каталожные данные трансформатора тока удовлетворяют расчётным.

Окончательно выбираем трансформатор тока ТА3(TA6)типа ТЛП-10-1.

 

8.3.6 Выбор предохранителей

FU1,FU2 в цепи трансформатора собственных нужд

Высоковольтные предохранители выбираются:

по номинальному напряжению - U_уст ≤ U_ном принимаем U_ном = 10 кВ;

по номинальному току плавкой вставки, где

_ном.п.в ≥ (1,5÷2) I_ном = 2 ∙ 2,31 = 4,62 (А) , где

 

Принимаем I_ном.п.в =8 А, выбираем предохранитель ПК1-10-8-20У1.

Предохранитель проверяется по предельному отключающему току

, где

 - ток трёхфазного короткого замыкания в месте установки предохранителя  = 9 кА,  = 20 кА, 20 кА >9 кА.

Предохранитель ПКТ 101-10-8-20 У1 выбран правильно.

П - предохранитель; К - с кварцевым наполнителем; Т - для силовых трансформаторов; 1 - однополюсный, с указателем срабатывания; 01 - конструктивное исполнение контакта; 10 - номинальное напряжение в киловольтах; 8 - номинальный ток предохранителя в амперах; 20 - номинальный ток отключения в килоамперах; У- климатическое исполнение; 1 - категория размещения.

3,FU4 в цепи трансформатора напряжения выбираем по

по номинальному напряжению - U_уст ≤ U_ном;

по конструкции, роду установки.

Предохранители ПКН 001-10, номинальное напряжение этого предохранителя 10кВ.

П - предохранитель; К - с кварцевым наполнителем; Н - для трансформаторов напряжения; 0 - однополюсный, без цоколя и без указателя срабатывания; 01 - конструктивное исполнение контакта; 10 - номинальное напряжение в кВ; У - климатическое исполнение; 3 - категория размещения.

Так как 10кВ =10кВ то предохранитель ПКН 001-10У3 выбран правильно

 

Вывод

В данной курсовой работе разработана система электроснабжения станкостроительного завода в пределах 110/10кВ.

Произведен расчет и выбор трансформаторов ГПП. Выбраны трансформаторы ТРДН-25000/110 в количестве 2-х штук. Произведен расчет и выбор трансформаторов цеховых 10/0,4кВ. Осуществлен выбор защиты ГПП. Рассчитаны нагрузки цехов, центр нагрузок, относительно которого осуществлялось размещение ГПП. Рассчитаны кабельные линии, выбраны сечения кабелей.

 

Литература

1.      «Расчет системы внутризаводского электроснабжения промышленных предприятий», Рассоха Д.П., Таганрог,2010г.

.        «Внутризаводское электроснабжение и режимы» (Часть 1, 2) 2005г.

.        «Справочник электрика», Киреева Э.А. и Цырука С.А., 2007г.

.        Методическое указание по выполнению к выполнению курсовой работы по предмету «Высоковольтные аппараты»,составитель: И. А. Тибейко Таганрог 2010г.

.        Учебник пособие «Электрические и электронные аппараты», Разынов Ю.К., Москва 2001г.

.        Учебное пособие «Электрические и электронные аппараты», Часть II,И.О.Бекетова, Таганрог 2007г.

.        Правила устройства электроустановок (ПУЭ), М., Энергоатомиздат, 1988 г.

.        Интернет:

www.avkenergo.ru <http://www.avkenergo.ru> - каталог электротехнической продукции;

www.vectoralfa.biz <http://www.vectoralfa.biz> - электротехнический интернет-портал;

www.forca.ru <http://www.forca.ru> - электроэнергетика, оборудование, документация.