Разработка системы электроснабжения насосной подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Институт высокоточных систем им. В.П. Грязева

Кафедра «Электроэнергетика»

Курсовая работа

на тему: «Разработка системы электроснабжения насосной подстанции»

по дисциплине «Электроснабжение»

Выполнил: Карпунин Д.А.

Проверил: Косырихин В.С.

Тула 2015

Содержание

Введение

1. Характеристика технологического процесса объекта системы электроснабжения

1.1 Краткая характеристика технологического процесса объекта системы электроснабжения

1.2 Электроэнергетические характеристики приёмников и потребителей электроэнергии системы электроснабжения

1.3 Категория электроприёмников и обеспечение надёжности электроснабжения

2. Выбор системы внутрицехового электроснабжения

2.1 Основные требования, предъявляемые к системе электроснабжения насосной станции

2.2 Выбор источников питания потребителей электроэнергии

2.3 Выбор напряжения электрической сети

2.4 Выбор режима работы нейтрали системы питания электросети

2.5 Выбор варианта схемы электроснабжения

3. Расчёт системы электроснабжения

3.1 Определение расчётных электрических нагрузок

3.2 Расчёт мощности и выбор питающих трансформаторов

3.3 Выбор сечений проводов и жил кабелей

3.4 Расчёт токов короткого замыкания

3.5 Расчёт компенсации реактивной мощности, выбор компенсирующих устройств и их размещение в сети

3.6 Расчёт потери мощности и электроэнергии

4. Выбор и проверка электрооборудования и электрических аппаратов системы электроснабжения

Введение

Насосная станция предназначена для мелиорации. Она содержит машинный зал, ремонтный участок, агрегатную, сварочный пост, служебные, бытовые и вспомогательные помещения.

Целью курсовой работы является получение навыков по проектированию систем электроснабжения.

В данной работе необходимо: охарактеризовать технологический процесс работы насосной станции и потребителей электроэнергии, выбрать системы внутрицехового электроснабжения, рассчитать системы электроснабжения, произвести расчёт электробаланса, а также выбрать и проверить электрооборудование и электрические аппараты электроснабжения.

электроснабжение насосный подстанция мощность

1. Характеристика технологического процесса работы насосной станции мелиорации и потребителей электроэнергии

1.1 Краткая характеристика технологического процесса объекта электроснабжения

Данная насосная станция предназначена для мелиорации. Основной производственный процесс выполняется на насосных агрегатах, расположенных в машинном зале. К вспомогательному производственному процессу относятся: электродвигатели вакуумных насосов, электродвигатели задвижек, дренажные насосы. К оборудованию обслуживающему производственный процесс относят: вентиляторы, ремонтный участок, отопительные электронагреватели, сварочный пост и кран.

Насосные агрегаты предназначены для передачи воды в оросительный канал, дренажные насосы используются для откачки воды.

Электроэнергетические характеристики приёмников и потребителей электроэнергии системы электроснабжения

На насосной станции находятся электроприёмники с номинальными напряжениями 10 кВ и 0,4 кВ. Род тока трёхфазный переменный с промышленной частой 50 Гц.

Единичная паспортная мощность и режим работы потребителей представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - характеристики приёмников

Наименование приёмника	Мощность, кВт	Режим работы
Вентилятор	5	Нормальный непрерывный
Сверлильный станок	3,4	Нормальный
Заточный станок	2,2	Нормальный
Токарно-револьверный станок	22	Тяжелый
Фрезерный станок	10	Нормальный
Круглошлифовальный станок	5,5	Нормальный
Резьбонарезной станок	8	Нормальный
Электронагреватель отопительный	15,5	Нормальный
Кран мостовой	30,8	Повторно-кратковременный
ЭД вакуумных насосов	8	Непрерывный нормальная нагрузка
Электродвигатели задвижек	1,2	Нормальный
Насосные агрегаты	630	Непрерывный
Щит сигнализации	1,1	Нормальный
Дренажные насосы	9,5	Нормальный
Сварочные агрегаты	15	Повторно-кратковременный

Все электроприёмники расположены внутри здания насосной подстанции.

Категория электроприёмников и обеспечение надёжности электроснабжения

Все потребители электроэнергии на насосной подстанции относятся ко второй и третей категории надёжности электроснабжения. Так как есть приемники, требующие вторую категорию надёжности электроснабжения, требуется обеспечить электроснабжение, от двух независимых резервирующих источников электропитания, но допускается некоторое время на переключение.

Надёжность электроснабжения в данном случае обеспечивается двумя трансформаторами.

2. Выбор системы внутрицехового электроснабжения

2.1 Основные требования, предъявляемые к системе электроснабжения насосной станции

По величине расчётной максимальной мощности, насосная станция относится к мелким предприятиям до 3 МВт.

На мелких предприятиях возникает разветвлённая сеть второго уровня системы электроснабжения (2УР), в которую входят: распределительные щиты и распределительные пункты напряжением до 1 кВ для переменного тока, щиты управления и щиты станций управления, шкафы силовые, вводно-распределительные устройства, установки ячейкового типа, шинные выводы, сборки и магистрали. В связи с этим появляются инженеры-электрики, обслуживающие щит низкого напряжения, включая 1УР. Высоковольтная часть, как правило, вместе с трансформатором обслуживается энергоснабжающей организацией.

К трансформатору 3УР прокладывают один кабель, сечение которого зависит от механической прочности и токов короткого замыкания. Кабель к трансформаторам 3УР выбирают с учетом большого запаса по нагреву.

Электроприёмники II категории электроснабжения рекомендуется обеспечивать от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприёмников III категории электроснабжение может быть от одного источника питания при условии, что перерывы, необходимые для ремонта или замены повреждённого элемента системы электроснабжения, не более одних суток, или семидесяти двух часов в год, но не более суток подряд.

Выбор пропускной способности линии, питающих предприятие, должен производится с таким расчётом, чтобы в аварийных и ремонтных режимах исключалось ограничение нагрузки как основных, так и вспомогательных цехов и объектов. При этом в аварийных режимах должны полностью использоваться резервные связи на всех напряжениях, а также допустимая перегрузка оборудования и сетей.

Согласно правилам устройств электроустановок (ПУЭ) [] производственное помещение насосной станции по условиям окружающей среды относится к сырым помещениям, в которых влажность воздуха превышает 75 процентов. В связи с этим все соединения на насосной станции должны быть произведены кабельными линиями, так как при соединениях с помощью шинопроводов возникает опасность поражения электрическим током.

По степени опасности поражения человека электрическим током насосная станция относится к особо опасному помещению, которое характеризуется особой сыростью.

2.2 Выбор источников питания потребителей электроэнергии

Насосная станция получает питание от собственной трансформаторной подстанции находящейся на расстояние десять километров с помощью воздушной линии. Трансформаторная подстанция питается от государственной районной электростанции по воздушной линии электропередач - 35 кВ, расстояние от трансформаторной подстанции до государственной районной электростанции равно пяти километрам.

2.3 Выбор напряжения электрической сети

Так как мощность насосного агрегата превышает 200 кВт, применим для их питания, напряжение 10 кВ.

Напряжение собственных нужд составляет 0,4 кВ.

Напряжение на шинах районной подстанции составляет 35 кВ.

2.4 Выбор режима работы нейтрали системы питания электросети

Воздушная линия электропередач 35 кВ, соединяющая государственную районную электростанцию с собственной трансформаторной подстанцией имеет режим изолированной нейтрали.

Воздушная линия электропередач 10 кВ, соединяющая трансформаторную подстанцию и здание насосной станции, имеет режим глухозаземлённой нейтрали.

Кабельные линии 0,4 кВ и 10 кВ, питающие электроприёмники внутри насосной станции работают в режиме глухозаземлённой нейтрали.

Внутри здания насосной подстанции будет выполнено зануление оборудования вместе с заземлением.

2.5 Выбор варианта схемы электроснабжения

Насосные агрегаты питаются кабельными линиями, проложенными от комплектно распределительных устройств (КРУ), установленных в щитовой.

Схему распределения электрической энергии напряжением 0,4 кВ в цеху примем магистральной, с использованием шлейфа от распределительных пунктов, чтобы сэкономить на затратах в кабеле.

На шинах 10 кВ трансформаторной подстанции установим устройство автоматического ввода резерва, которое необходимо из-за наличия электроприёмников II категории электроснабжения.

3. Расчёт системы электроснабжения

Исходя из понятия второй категории надежности электроснабжения, составляется схема электроснабжения с учетом распределения нагрузки.

3.1 Определение расчётных электрических нагрузок

Поскольку трансформаторы одинаковые, нагрузка должна быть распределяется примерно одинаково.

Приведём электрическую нагрузку электроприёмников к длительному режиму.

Кран мостовой работает в повторно-кратковременном режиме, найдём мощность, приведённую к длительному режиму работы:

P_п = P_эп • , (3.1)

где P_эп = 30,8 кВт - паспортная активная мощность мостового крана,

ПВ = 0,25 - режим работы;

P_п = 30,8 = 15,4 кВт;

Сварочные агрегаты представляют собой однофазную нагрузку, работающую в повторно-кратковременном режиме, включенные на линейное напряжение. Определим мощность, приведённую к длительному режиму работы:

P_п = S_эп • cosц • , (3.2)

где S_эп = 15 кВА - полная паспортная мощность сварочного агрегата,

cosц = 0,4 - отношение активной мощности к полной для сварочного агрегата,

ПВ = 0,4 - режим работы;

P_п = 15 • 0,4 • = 3,79 кВт;

Однофазная нагрузка приводится к условной трёхфазной мощности. Определим мощность наиболее загруженной фазы:

P_B = P_ф.нб = = 2•P_н, (3.3)

где P_ф.нб , кВт - мощность наиболее загруженной фазы;

P_B = P_ф.нб = 2•3,79 = 7,58 кВт;

Определим мощность менее загруженной фазы:

P_А = P_С = P_ф.нм = = 1,5•P_н, (3.4)

где P_ф.нм , кВт - мощность наименее загруженной фазы;

P_А = P_С = P_ф.нм = 1,5•3,79 = 5,69 кВт;

Тогда неравномерность загрузки фаз составит:

Н = , (3.5)

Н = = 33%;

Условная приведённая трёхфазная мощность, для нескольких электроприёмников при неравномерности загрузки фаз более 15 процентов равна:

P_п = 3•P_ф.нб, (3.6)

P_п = 3•7,58 = 22,74 кВт;

Суммарная номинальная мощность сварочных агрегатов приведённых к длительной нагрузки равна:

P_п? = P_у, (3.7)

P_п? = 22,74 кВт;

Определим мощность наиболее загруженной фазы сверлильного станка:

P_ф.нб = = 2•P_н, (3.8)

где P_н = 3,4 кВт - номинальная паспортная мощность сверлильного станка;

P_ф.нб = 2•3,4 = 6,8 кВт;

Мощность менее загруженной фазы:

P_ф.нм = = 1,5•P_н, (3.9)

P_ф.нм = 1,5•3,4 = 5,1 кВт;

Неравномерность загрузки фаз составляет:

Н = , (3.10)

Н = = 33%;

Условная приведённая трёхфазная мощность, для одного электроприёмника при неравномерности загрузки фаз более 15 процентов равна:

P_п = •P_ф.нб, (3.11)

P_п = •6,8 = 11,8 кВт;

Определим мощность наиболее загруженной фазы заточного станка:

P_ф.нб = = 2•P_н, (3.12)

где P_н = 2,2 кВт - номинальная мощность сверлильного станка;

P_ф.нб = 2•2,2 = 4,4 кВт;

Условная приведённая трёхфазная мощность, для одного электроприёмника при неравномерности загрузки фаз более 15 процентов равна:

P_п = •P_ф.нб, (3.13)

P_п = •4,4 = 7,6 кВт;

Определим мощность наиболее загруженной фазы электродвигателей задвижек:

P_ф.нб = = 2•P_н, (3.14)

где P_н = 1,2 кВт - номинальная мощность электродвигателя задвижки;

P_ф.нб = 2•1,2 = 2,4 кВт;

Условная приведённая трёхфазная мощность, для нескольких электроприёмников при неравномерности загрузки фаз более 15 процентов равна:

P_у = 3•P_ф.нб, (3.15)

P_у = 3•2,4 = 7,2 кВт;

Суммарная номинальная мощность электродвигателей задвижек приведённых к длительной нагрузки равна:

P_п? = P_у, (3.16)

P_п? = 7,2 кВт;

Определим мощность наиболее загруженной фазы щита сигнализации:

P_ф.нб = = 2•P_н, (3.17)

где P_н = 1,1 кВт - номинальная мощность щита сигнализации;

P_ф.нб = 2•1,1 = 2,2 кВт;

Условная приведённая трёхфазная мощность, для одного электроприёмника при неравномерности загрузки фаз более 15 процентов равна:

P_п = •P_ф.нб, (3.18)

P_п = •2,2 = 3,8 кВт;

Для удобства распределения мощности заполним таблицу 3.1.

Найдём среднюю активную нагрузку за смену для электроприёмников:

P_см = P_н? • К_и; (3.19)

Найдём среднюю реактивную нагрузку за смену для электроприёмников и внесём значение в таблицу 3.1:

Q_см = P_см • tgц; (3.20)

Найдём среднюю полную нагрузку за смену для электроприёмников и внесём значение в таблицу 3.1:

S_см = ; (3.21)

Найдём средний коэффициент использования для РП1:

K_и.ср = , (3.22)

где Р_см.? = 50,9 кВт - суммарная активная мощность за смену для РП1,

Р_п.? = 121,4 кВт - суммарная активная приведённая мощность для РП1;

K_и.ср = = 0,42;

Найдём показатель силовой сборки в группе для РП1:

m = , (3.23)

где Р_п.нб = 64,9 кВт - наибольшая активная приведённая мощность в группе,

Р_п.нм = 10 кВт - наименьшая активная приведённая мощность в группе;

m = = 6,5;

По полученным значениям среднего коэффициента использования, показателя силовой сборки и количеству электроприёмников, эффективное количество электроприёмников будет равно:

n_э = n, (3.24)

n_э = 11;

По полученному значению количества эффективных электроприёмников и среднего коэффициента использования, коэффициент максимума для РП1 равен К_м = 1,4.

Максимальная активная мощность для РП1 равна:

P_м = Р_см.? • К_м, (3.25)

P_м = 118,9 • 1,17 = 71,3 кВт;

Максимальная реактивная мощность для РП1 равна:

Q_м = Q_см.? • К_м`, (3.26)

Q_м = 31 • 1 = 31 квар;

Полная максимальная мощность для РП1 равна:

S_м = , (3.27)

S_м = = 77,8 кВА;

Максимальный расчётный ток для РП1 равен:

I_м = , (3.28)

где U_ру = 0,38 кВ - номинальное напряжение распределительного устройства;

I_м = = 112,3 А;

Найдём средний коэффициент использования для РП2:

K_и.ср = , (3.29)

где Р_см.? = 15,9 кВт - суммарная активная мощность за смену для РП2,

Р_п.? = 74,9 кВт - суммарная активная приведённая мощность для РП2;

K_и.ср = = 0,21;

Найдём показатель силовой сборки в группе для РП2:

m = , (3.30)

где Р_п.нб = 64,9 кВт - наибольшая активная приведённая мощность в группе,

Р_п.нм = 10 кВт - наименьшая активная приведённая мощность в группе;

m = = 6,5;

По полученным значениям среднего коэффициента использования, показателя силовой сборки и количеству электроприёмников, эффективное количество электроприёмников будет равно:

n_э = n, (3.31)

n_э = 8;

По полученному значению количества эффективных электроприёмников и среднего коэффициента использования, коэффициент максимума для РП2 равен К_м = 2.

Максимальная активная мощность для РП2 равна:

P_м = Р_см.? • К_м, (3.32)

P_м = 15,9 • 2 = 31,8 кВт;

Максимальная реактивная мощность для РП2 равна:

Q_м = Q_см.? • К_м`, (3.33)

Q_м = 19,4 • 1,1 = 21,3 квар;

Полная максимальная мощность для РП2 равна:

S_м = , (3.34)

S_м = = 38,3 кВА;

Максимальный расчётный ток для РП2 равен:

I_м = , (3.35)

где U_ру = 0,38 кВ - номинальное напряжение распределительного устройства;

I_м = = 55,3 А;

Максимальный расчётный ток для РП3 равен:

I_м = , (3.36)

где U_ру = 0,38 кВ - номинальное напряжение распределительного устройства;

I_м = = 10,8 А;

Найдём средний коэффициент использования для РП4:

K_и.ср = , (3.37)

где Р_см.? = 77,1 кВт - суммарная активная мощность за смену для РП4,

Р_п.? = 159,6 кВт - суммарная активная приведённая мощность для РП4;

K_и.ср = = 0,48;

Найдём показатель силовой сборки в группе для РП4:

m = , (3.38)

где Р_п.нб = 76 кВт - наибольшая активная приведённая мощность в группе,

Р_п.нм = 15,4 кВт - наименьшая активная приведённая мощность в группе;

m = = 4,9;

По полученным значениям среднего коэффициента использования, показателя силовой сборки и количеству электроприёмников, эффективное количество электроприёмников будет равно:

n_э = n, (3.39)

n_э = 15;

По полученному значению количества эффективных электроприёмников и среднего коэффициента использования, коэффициент максимума для РП3 равен К_м = 1,24.

Максимальная активная мощность для РП4 равна:



P_м = Р_см.? • К_м, (3.40)

P_м = 77,1 • 1,24 = 95,6 кВт;

Максимальная реактивная мощность для РП4 равна:

Q_м = Q_см.? • К_м`, (3.41)

Q_м = 64,7 • 1 = 64,7 квар;

Полная максимальная мощность для РП4 равна:

S_м = , (3.42)

S_м = = 115,4 кВА;

Максимальный расчётный ток для РП4 равен:

I_м = , (3.43)

где U_ру = 0,38 кВ - номинальное напряжение распределительного устройства;

I_м = = 166,6 А;

Найдём средний коэффициент использования для РП5:

K_и.ср = , (3.44)

где Р_см.? = 68 кВт - суммарная активная мощность за смену для РП5,

Р_п.? = 110,4 кВт - суммарная активная приведённая мощность для РП5;

K_и.ср = = 0,7;

Найдём показатель силовой сборки в группе для РП5:

m = , (3.45)

где Р_п.нб = 76 кВт - наибольшая активная приведённая мощность в группе,

Р_п.нм = 15,4 кВт - наименьшая активная приведённая мощность в группе;

m = = 4,9;

По полученным значениям среднего коэффициента использования, показателя силовой сборки и количеству электроприёмников, эффективное количество электроприёмников будет равно:

n_э = n, (3.46)

n_э = 13;

По полученному значению количества эффективных электроприёмников и среднего коэффициента использования, коэффициент максимума для РП3 равен К_м = 1,21.

Максимальная активная мощность для РП5 равна:

P_м = Р_см.? • К_м, (3.47)

P_м = 68 • 1,21 = 82,3 кВт;

Максимальная реактивная мощность для РП5 равна:

Q_м = Q_см.? • К_м`, (3.48)

Q_м = 52,6 • 1 = 52,6 квар;

Полная максимальная мощность для РП5 равна:

S_м = , (3.49)

S_м = = 97,7 кВА;

Максимальный расчётный ток для РП5 равен:

I_м = , (3.50)

где U_ру = 0,38 кВ - номинальное напряжение распределительного устройства;

I_м = = 141 А;

Максимальный расчётный ток для РП6 равен:

I_м = , (3.51)

где U_ру = 0,38 кВ - номинальное напряжение распределительного устройства;

I_м = = 96 А;

Максимальный расчётный ток для РП7 равен:

I_м = , (3.52)

где U_ру = 0,38 кВ - номинальное напряжение распределительного устройства;

I_м = = 23,1 А;

Максимальный расчётный ток для КЛ1 равен:

I_м.1 = , (3.53)

где U_т.н = 10 кВ - номинальное напряжение трансформатора на низкой стороне;

I_м.1 = = 68,3 А;

Максимальный расчётный ток для КЛ2 равен:

I_м.2 = , (3.54)

I_м.2 = = 95,5 А;

3.2 Расчёт мощности и выбор питающих трансформаторов

Рассчитаем суммарную расчётную максимальную полную мощность, потребляемую насосной станцией:

S_м? = S_м1 + S_м2, (3.55)

где S_м1 = 2757 кВА - полная мощность, потребляемая насосными агрегатами,

S_м2 = 190,7 кВА - полная мощность, потребляемая собственными нуждами,

S_м? = 2757+190,7 = 2948 кВА;

Найдём потери мощности в силовом трансформаторе. Потери активной мощности находятся по формуле:

ДP_Т = 0,02•S_м?, (3.56)

ДP_Т = 0,02•2948 = 59 кВт;

Потери реактивной мощности в трансформаторе составляют:

ДQ_Т = 0,1•S_м?, (3.57)

ДQ_Т = 0,1•2948 = 294,8 квар;

Полная потеря мощности в силовом трансформаторе составит:

ДS_т = , (3.58)

ДS_т = = 300,6 кВА;

С учётом потерь в трансформаторе, полная нагрузка на стороне высокого напряжения трансформатора составит:

S_м.ВН = S_м? + ДS_т, (3.59)

S_м.ВН = 2948 + 300,6 = 3249 кВА;

Определим расчётную мощность трансформатора по условию:

S_т ? 0,7•S_м.ВН, (3.60)

S_т ? 2274 кВА;

Выбираем трансформатор типа ТМН мощностью 2500 кВА. Согласно второй категории надёжности на ТП необходимо установить два трансформатора. Выбранную мощность цехового трансформатора проверим на аварийный режим, следующим условием:

1,4•S_т ? S_м.ВН, (3.61)

где S_т = 2500 кВА - номинальная мощность трансформатора;

3500 ? 3249 кВА;

Так как условие выполняется, мощность трансформатора выбрана, верно. К установке принимаются два трансформатора ТМН-2500/35. Характеристики данного трансформатора приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Характеристики силового трансформатора ТМН-2500/35

Номинальная мощность, Sном, кВА	Номинальное напряжение, Uном, кВ	Потери холостого хода, ДPхх, кВт	Потери короткого замыкания, ДPкз, кВт	Напряжени-е короткого замыкания, Uк, %	Ток холосто-го хода, ixx, %
	ВН	НН
2500	38,5	10,5	5,1	23,5	6,5	1,1

Трансформаторы собственных нужд выберем из следующего условия:

S_т ? 0,7•S_м.2, (3.62)

S_т ? 133,5 кВА;

Согласно второй категории надёжности выбираем два трансформатора собственных нужд типа ТМ мощностью 160 кВА. Характеристики данного трансформатора представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Характеристики трансформатора ТМ-160/10

Номинальная мощность, Sном, кВА	Номинальное напряжение, Uном, кВ	Потери холостого хода, ДPхх, кВт	Потери короткого замыкания, ДPкз, кВт	Напряжени-е короткого замыкания, Uк, %	Ток холостого хода, ixx, %
	ВН	НН
160	10,5	0,4	0,73	2,65	4,5	2,3

3.3 Выбор сечений проводов и жил кабелей

Найдём номинальный расчётный ток проходящий в воздушной линии (ВЛ) 10 кВ:

I_р.10 = , (3.68)

где S_т = 2500 кВА - номинальная мощность трансформатора,

U_н.т = 10 кВ - номинальное напряжение трансформатора;

I_р.10 = = 144,3 А;

Найдём экономическое сечение ВЛ-10 кВ:

F_э.1 = , (3.69)

где j_э = 1,1 А/мм² - экономическая плотность тока для алюминиевых неизолированных проводов;

F_э.1 = = 131,2 мм²;

Выберем сталеалюминевый провод АС-120/27. Допустимый длительный ток равен 375 А, следовательно данный провод проходит проверку по нагреву.

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей ВЛ-10 кВ и комплектно распределительное устройство (КРУ-1), для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.1 = , (3.70)

где S_м1 = 1180,8 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 10,5 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.1 = = 68,3 А;

F_э.1 = , (3.71)

где j_э = 1,6 А/мм² - экономическая плотность тока для алюминиевых кабелей с поливинлхлоридовой изоляцией;

F_э.1 = = 40,1 мм²;

Выберем КЛ марки АПвВ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 50 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей ВЛ-10 кВ и КРУ-3, для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.3 = , (3.72)

где S_м.3 = 1769,4 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

I_м.3 = = 102,3 А;

F_э.3 = , (3.73)

где j_э = 1,6 А/мм² - экономическая плотность тока для алюминиевых кабелей с поливинлхлоридовой изоляцией;

F_э.3 = = 63,9 мм²;

Выберем КЛ марки АПвВ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 70 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей КРУ-1 и КРУ2 для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.2 = , (3.74)

где S_м.2 = 629,3 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 10,5 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.2 = = 36,4 А;

F_э.2 = , (3.75)

где j_э = 1,6 А/мм² - экономическая плотность тока для алюминиевых кабелей с поливинлхлоридовой изоляцией;

F_э.2 = = 22,8 мм²;

Выберем КЛ марки АПвВ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 35 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей КРУ-3 и КРУ4 для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.4 = , (3.76)

где S_м.4 = 1217,9 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 10,5 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.4 = = 70,4 А;

F_э.4 = , (3.77)

где j_э = 1,6 А/мм² - экономическая плотность тока для алюминиевых кабелей с поливинлхлоридовой изоляцией;

F_э.4 = = 44 мм²;

Выберем КЛ марки АПвВ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 50 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей КРУ-4 и КРУ5 для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.5 = , (3.78)

где S_м.5 = 664,4 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 10,5 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.5 = = 38,5 А;

F_э.5 = , (3.79)

где j_э = 1,6 А/мм² - экономическая плотность тока для алюминиевых кабелей с поливинлхлоридовой изоляцией;

F_э.5 = = 24 мм²;

Выберем КЛ марки АПвВ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 35 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей КРУ-2 и ТСН1 для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.6 = , (3.80)

где S_м.6 = 77,8 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 10,5 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.6 = = 4,5 А;

Выберем КЛ марки АПвВ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 35 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей КРУ-5 и ТСН2 для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.7 = , (3.81)

где S_м.7 = 115,4 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 10,5 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.7 = = 6,7 А;

Выберем КЛ марки АПвВ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 35 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей ТСН1 и РП1 для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.рп1 = , (3.82)

где S_м.рп1 = 77,8 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 0,4 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.рп1 = = 112,3 А;

Выберем КЛ марки ВРБ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 35 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей РП1 и РП2 для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.рп2 = , (3.83)

где S_м.рп2 = 38,3 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 0,4 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.рп2 = = 55,3 А;

Выберем КЛ марки ВРБ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 16 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей РП2 и РП3 для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.рп3 = , (3.84)

где S_м.рп3 = 7,5 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 0,4 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.рп3 = = 10,8 А;

Выберем КЛ марки ВРБ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 4 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей ТСН2 и РП7 для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.рп7 = , (3.85)

где S_м.рп7 = 15,2 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 0,4 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.рп7 = = 23,1 А;

Выберем КЛ марки ВРБ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 4 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей ТСН2 и РП5 для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.рп5 = , (3.86)

где S_м.рп5 = 97,7 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 0,4 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.рп5= = 141 А;

Выберем КЛ марки ВРБ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 50 мм².

Найдём сечение и тип кабельной линии (КЛ) соединяющей РП5 и РП6 для этого определим максимальный ток проходящий по КЛ:

I_м.рп6 = , (3.86)

где S_м.рп6 = 66,5 - максимальная мощность, проходящая по КЛ, кВА,

U_н.т = 0,4 - номинальное напряжение КЛ, кВ;

I_м.рп5= = 96 А;

Выберем КЛ марки ВРБ, применяемую для прокладки в производственных помещениях, с сечением одной жилы 35 мм².

3.4 Расчёт токов короткого замыкания

Примем за базисную мощность S_б = 10 МВА.

Базисный ток на ступени 10 кВ равен:

I_б.1 = , (3.87)

I_б.1 = = 0,578 кА;

Базисный ток на ступени 0,4 кВ равен:

I_б.2 = , (3.88)

I_б.2 = = 14,5 кА;

Рассчитаем сопротивление трансформатора ТМН-2500/35 в относительных единицах:

X_т.1 = , (3.89)

где u_к = 6,5 - напряжение короткого замыкания, %,

S_ном = 2,5 - номинальная мощность трансформатора, МВА;

X_т.1 = = 0,26 о.е.,

Найдём периодическую составляющую тока короткого замыкания (КЗ) на шинах 10 кВ:

I_к.10 = , (3.90)

I_к.10 = = 2,2 кА,

Ударный ток на шинах 10 кВ равен:

i_уд.10 = • I_к.10, (3.91)

i_уд.10 = • 2,2 = 3,1 кА;

Активное сопротивление в относительных единицах ВЛ АС-120/27 равно:

R₁ = r₀ • l • , (3.92)

где r₀ = 0,25 - удельное активное сопротивление АС-120/27, Ом/км,

U_ср = 10 - номинальное напряжение ВЛ, кВ,

l = 10 - длинна ВЛ, км;

R₁ = 0,25•10 = 0,25 о.е.,

Индуктивное сопротивление в относительных единицах ВЛ АС-120/27 равно:

X₁ = x₀ • l • , (3.93)

где x₀ = 0,2 - удельное индуктивное сопротивление АС-120/27, Ом/км,

l = 10 - длинна ВЛ, км;

X₁ = 0,2•10 • = 0,2 о.е.,

Найдём периодическую составляющую тока при КЗ в КРУ :

I_к.кру = , (3.94)

I_к.кру = = 1,1 кА,

Ударный ток при КЗ в КРУ равен:

i_уд.кру = • I_к.кру, (3.95)

i_уд.кру = • 1,1 = 1,6 кА;

Так как КЛ соединяющие КРУ с насосными агрегатами имеют небольшое сопротивление, токи короткого замыкания будут примерно равны.

Рассчитаем сопротивление трансформатора ТМ-160/10 в относительных единицах:



X_т.2 = , (3.96)

где u_к = 4,5 - напряжение короткого замыкания, %,

S_ном = 0,16 - номинальная мощность трансформатора, МВА;

X_т.2 = = 2,8 о.е.,

Найдём периодическую составляющую тока при КЗ в РП:

I_к.рп = , (3.97)

I_к.рп = = 4,4 кА,

Ударный ток при КЗ в РП равен:

i_уд.рп = • I_к.рп, (3.98)

i_уд.рп = • 4,4 = 6,2 кА;

Так как КЛ соединяющие РП с электроприёмниками имеют небольшое сопротивление, токи короткого замыкания будут примерно равны.

3.5 Расчёт компенсации реактивной мощности, выбор компенсирующих устройств и их размещение в сети

Устройства компенсации реактивной мощности будут расположены в трансформаторной подстанции и подсоединены к ШМА 10 кВ.

Найдём расчётную реактивную мощность компенсирующего устройства подключённого к ШМА:

Q_к.р. = б•P_м•(tgц ? tgц_к), (3.99)

где б = 0,9 - коэффициент, учитывающий повышение коэффициента мощности cosц,

P_м - максимальная активная мощность, кВт,

tgц - коэффициент реактивной мощности до компенсации,

tgц_к - коэффициент реактивной мощности после компенсации;

Коэффициент реактивной мощности после компенсации находится из следующего условия:

tgц_к = , (3.100)

где = 0,95 - коэффициент мощности до которого производится компенсация;

tgц_к = = 0,33;

Отсюда расчётная реактивная мощность компенсирующего устройства для I ШМА равна:

Q_к.р.I = 0,9•1026,6•(0,7 ? 0,33) = 341,8 квар;

Для II ШМА реактивная мощность компенсирующего устройства составляет:

Q_к.р.II = 0,9•1414,4•(0,75 ? 0,33) = 534,6 квар;

Выберем близкие по мощности компенсирующие установки. Для I ШМА применим УКРМ-10,5-300-150, характеристики представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.5. - характеристики УКРМ-10,5-300-150

Мощность, квар	Шаг регулирования	Габариты, мм	Ток, А
	Фикс.	Рег.
300	150х1	150х1	2394х1800х770	16,5

Для II ШМА применим УКРМ-10,5-600-300, характеристики представлены в таблице 3.6.

Таблица 3.6. - характеристики УКРМ-10,5-300-150

Мощность, квар	Шаг регулирования	Габариты, мм	Ток, А
	Фикс.	Рег.
600	300х1	300х1	2394х1800х770	33

Фактический коэффициент реактивной мощности составит:

tgц_ф = tgц - , (3.101)

где - паспортная мощность, квар;

Для I ШМА равен:

tgц_ф.I = 0,7 - = 0,38;

Для II ШМА равен:

tgц_ф.II = 0,75 - = 0,28;

По фактическому коэффициенту реактивной мощности определим фактический коэффициент мощности cosц_ф:

cosц_ф = cos(arctgц_ф), (3.102)

Для I ШМА фактический коэффициент мощности равен:

cosц_ф.I = cos(20,5) = 0,94;

Для II ШМА фактический коэффициент мощности равен:

cosц_ф.II = cos(15,6) = 0,96;

3.6 Расчёт потери мощности и электроэнергии

Общая величина потерь активной мощности в трансформаторе ТМН-2500/35 составляет:

ДP_т.1 = ДP_хх + ДP_кз • К_з², (3.103)

где ДP_хх = 5,1 - потери холостого хода, кВт,

ДP_кз = 23,5 - потери короткого замыкания, кВт,

ДP_т.1 = 5,4 + 23,5•0,7² = 16,6 кВт;

Общая величина потерь реактивной мощности в трансформаторе ТМН-2500/35 составляет:

ДQ_т.1 = i_хх • S_н + u_кз • S_н • К_з², (3.104)

где i_xx = 0,01 - ток холостого хода трансформатора,

S_н = 2500 - номинальная мощность трансформатора, кВА,

u_кз = 0,065 - напряжение короткого замыкания;

ДQ_т.1 = 0,01•2500 + 0,065•2500•0,7² = 104,6 квар;

Полные потери электроэнергии в трансформаторе ТМН-2500/35 в год составляют:

ДW_т.1 = , (3.105)

где = 7200 - число рабочих часов в год, ч;

ДW_т.1 = = 762500 кВА•ч = = 762,5 МВА•ч;

Общая величина потерь активной мощности в трансформаторе ТМН-160/10 составляет:

ДP_т.2 = ДP_хх + ДP_кз • К_з², (3.106)

где ДP_хх = 0,73 - потери холостого хода, кВт,

ДP_кз = 2,65 - потери короткого замыкания, кВт,

К_з = 0,7 - коэффициент загрузки трансформатора;

ДP_т.2 = 0,73 + 2,65•0,7² = 2 кВт;

Общая величина потерь реактивной мощности в трансформаторе ТМН-160/10 составляет:

ДQ_т.2 = i_хх • S_н + u_кз • S_н • К_з², (3.107)

где i_xx = 0,026 - ток холостого хода трансформатора,

S_н = 160 - номинальная мощность трансформатора, кВА,

u_кз = 0,045 - напряжение короткого замыкания;

ДQ_т.2 = 0,026•160 + 0,045•160•0,7² = 160 квар;

Полные потери электроэнергии в трансформаторе ТМН-160/10 в год составляют:

ДW_т.2 = , (3.108)

где = 7200 - число рабочих часов в год, ч;

ДW_т.2 = = 115200 кВА•ч = 115,2 МВА•ч;

Полные потери электроэнергии на насосной станции составят:

ДW_? = (ДW_т.1 + ДW_т.2) • 2, (3.109)

ДW_? = (762,5 + 115,2)•2 = 1755 МВА•ч;

4. Выбор и проверка электрооборудования и электрических аппаратов системы электроснабжения

Выбор силового распределительного электрооборудования для электрической сети

Размещено на Allbest.ru

...