Проектирование электроснабжения завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Системы электроснабжения (СЭС) представляет собой совокупность электрических сетей всех применяемых напряжений. Для принятия той или иной системы построения электросети необходимо учитывать мощность и число потребителей, их взаимное расположение, расстояние от питающего центра, требования по уровню и надежности электроснабжения. Кроме того, схема сети должна обеспечить наиболее экономичное решение по капитальным вложениям и эксплуатационным расходам, обладать структурной гибкостью.

В данной курсовой работе осуществляется проектирование электроснабжения завода по производству запасных деталей к тракторам с потребителями 0,4 и 6 кВ. Этот процесс, включает в себя выбор схемы электрических соединений и электрооборудования.

Основной задачей данной работы является спроектировать систему электроснабжения завода, таким образом, чтобы она была надежна, удобна и безопасна в обслуживании, обеспечивала необходимое качество энергии и бесперебойность электроснабжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Целью курсовой работы является разработка рационального варианта электроснабжения предприятия, с соблюдением требований ГОСТ к надёжности и качеству электроэнергии, отпускаемой потребителям, а также разработка электрической схемы, выбора коммутационного оборудования.

1. Исходные данные на проектирование

1) Генеральный план завода по производству запасных деталей к тракторам представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Генеральный план завода

2) Сведения об электрических нагрузках представлены в таблице 1.1.

3) Питание возможно осуществить от ПС энергосистемы, на которой установлены 2 трехобмоточных трансформатора мощностью 10000 МВА каждый с первичным напряжением 110 кВ и вторичным 35, 20, 10 и 6 кВ.

4) Мощность системы 700 МВА, реактивное сопротивление на стороне ВН, отнесенное к мощности системы 0,7.

5) Стоимость электроэнергии 0,98 коп/кВт*ч.

6) Расстояние от ПС энергосистемы до завода 7,8 км.

Таблица 1.1 - Ведомость электрических нагрузок завода

№ на плане	Наименование цехов	Установленная мощность, кВт
1	Гараж	80
2	Заводоуправление, ЦЗЛ, столовая	390
3	Проходная	20
4	Термический цех	1000
	Термический цех (6 кВ)	1200
5	Механический цех №1	1100
6	Заготовочный цех	700
7	Ремонтно-механический цех	450
8	Материальный склад	60
9	Котельная и электроцех	800
10	Закалочный цех	1600
11	Насосная	480
12	Механический цех №2	2600
	Освещение цехов и территории завода	По площади

2. Краткая характеристика проектируемого объекта

Завод по производству тракторных запасных частей относится к сельскохозяйственной отрасли.

Сельскохозяйственная отрасль входит в состав общего машиностроения. Отрасль производит большой перечень сельхозтехники - трактора, комбайны и т.п. Рассматриваемый завод является подотраслевым предприятием, который выпускает запчасти к тракторам для их ремонта.

Завод выпускает такие запчасти как диски сцепления, раздаточные коробки, опора промежуточная, гидроусилитель, рукава высокого давления, колеса дисковые, цапфа поворотная, вал силовой, сиденья тракторные.

Для совершенствования технологии разрабатывают и внедряют типовые технологические процессы, большинство из которых регламентируют отраслевыми стандартами, обязательными для всех заводов по производству запасных деталей к тракторам. На территории проектируемого завода находятся 12 объектов. Данный завод работает по двухсменному графику с продолжительностью смены 8 часов, годовое число использования максимума нагрузки Тмах = 4500 ч.

Термические цеха завода предназначены для химико-термической или термической обработки изделий. Основными ЭП термического цеха являются: агрегаты для химико-термической обработки, соляные ванны, электрические печи сопротивления. Термические цеха, как правило, состоят из трех участков: химико-термической обработки, механической обработки и закалки токами высокой частоты. Ремонтно-механический цех является ремонтной базой предприятия и необходим для текущего ремонта технологического оборудования. Основными ЭП цеха являются электродвигатели приводов станков и механизмов, термические печи, электросварочное оборудование, подъёмно-погрузочные механизмы, системы вентиляции. Категорийность потребителей приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Категория потребителей

№ на плане	Наименование цехов	Категория потребителей
1	Гараж	III
2	Заводоуправление, ЦЗЛ, столовая	III
3	Проходная	III
4	Термический цех	I
5	Механический цех №1	II
6	Заготовочный цех	II
7	Ремонтно-механический цех	III
8	Материальный склад	III
9	Котельная и электроцех	I
10	Закалочный цех	I
11	Насосная	I
12	Механический цех №2	II

3. Расчет электрических нагрузок предприятия

3.1 Расчет электрических нагрузок цехов до 1 кВ

Расчет электрических нагрузок является одним из основных этапов при проектировании системы электроснабжения промышленного предприятия любого назначения. Результаты расчета в значительной степени определяют размеры капитальных вложений в энергетическое строительство.

Цель данного расчета заключается в определение расчетных нагрузок потребителей завода и их суммарного значения для дальнейшего выбора напряжения сети внешнего электроснабжения, силовых трансформаторов, марки и сечений питающих линий.

Расчёт производится с помощью метода коэффициента расчетной нагрузки с применением коэффициентов спроса и использования, которые определяются по таблицам [1] для соответствующего цеха в целом.

При этом методика расчета для обоих случаев будет иметь следующий вид:

1) Определяется расчетная активная и реактивная мощности установки по формулам:

, (3.1)

(3.2)

где ? установленная мощность цеха;

? коэффициент использования (спроса);

? коэффициент реактивной мощности.

2) Расчетная полная нагрузка цеха:



Для примера приведены расчетные активная и реактивная мощности для термического цеха по стороне 6 кВ по формулам (1.1) - (1.4):

кВт;

квар.

Расчет остальных значений электрических нагрузок электропотребителей осуществлен в программе Excel и приведен в таблицах 3.1 и 3.2.

Таблица 3.1 - Электрические нагрузки для ЭП 0,4 кВ

№	Характерные категории	Руст, кВт	КС	cosц	tg ц	РР.Н.Н., кВт	QР.Н.Н., квар
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Гараж	80	0,3	0,7	1,02	24	24,48
2	Заводоуправление, ЦЗЛ, столовая	390	0,4	0,7	1,02	156	159,12
3	Проходная	20	0,3	0,7	1,02	6	6,12
4	Термический цех	1000	0,6	0,75	0,88	600	528
5	Механический цех №1	1100	0,35	0,65	1,17	385	450,45
6	Заготовочный цех	700	0,5	0,6	1,33	350	465,5
7	Ремонтно-механический цех	450	0,5	0,8	0,75	225	168,75
8	Материальный склад	60	0,4	0,8	0,75	24	18
9	Котельная и электроцех	800	0,6	0,8	0,75	480	360
10	Закалочный цех	1600	0,7	0,8	0,75	1120	840
11	Насосная	480	0,8	0,8	0,75	384	288
12	Механический цех №2	2600	0,35	0,65	1,17	910	1064,7
ИТОГО	4664	4373,1

Таблица 3.2 - Электрические нагрузки для ЭП 6 кВ

№	Цех	Руст, кВт	КИ	cosц	tg ц	РР.В.Н., кВт	QР.В.Н., квар
4	Термический цех	1200	0,6	0,75	0,88	720	633,6
Итого	720	633,6

3.2 Расчет осветительной нагрузки завода

Освещение производственных помещений разделяется на рабочее, охранное и аварийное освещение.

Рабочее освещение, обеспечивающее необходимые условия работы при нормальном режиме работы осветительной установки, должно присутствовать во всех помещениях и на открытые пространствах.

В качестве электрических источников света для рабочего освещения на кабельном заводе будут использоваться следующие типы светильников:

- в насосных - светильники типа НСП43;

- в цехах и ремонтных мастерских - энергосберегающие светодиодные лампы типа ПС LE 260-120;

- в наружных установках - прожекторы с лампами ДНаТ или типа ПС LE 570-120, устанавливаемые на прожекторных мачтах;

- в остальных помещениях - светильники с энергосберегающими лампами, в зависимости от назначения помещения.

Расчет осветительных электрических нагрузок производится по методу удельных нагрузок.

Активная осветительная нагрузка цеха (здания) будет определяться по удельной нагрузке и площади установки:

 (3.3)

где ? удельная нагрузка осветительных приемников (ламп), Вт/м²;

К_со = 1 - мелкие производственные здания; К_со = 0,95 - крупные производственные здания; К_со = 0,9 - административные здания; К_со = 0,85 - коэффициент спроса осветительной нагрузки для производственных зданий с небольшими помещениями; К_со = 0,6 - склады [4].

? площадь всей здания (цеха), м².

Реактивная нагрузка освещения определиться как:

(3.4)

Удельная мощность Р_уд и коэффициент реактивной мощности tgц определяются по справочникам и зависят от типа светильников, площади помещения и др.

Остальные расчетные нагрузки осветительных электроприемников сведены в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Расчетные осветительные нагрузки

№	Наименование установки	F, м2	Руд, Вт/м2	Ксо	tgц	РР.О.Н, кВт	QР.О.Н, квар
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Гараж	160	12	0,6	0,61	1,15	0,70
2	Заводоуправление, ЦЗЛ, столовая	960	16	0,9	0,46	13,82	6,36
3	Проходная	106	16	0,9	0,46	1,53	0,70
4	Термический цех	608	18	0,85	0,32	9,30	2,98
5	Механический цех №1	1320	14	0,95	0,32	17,56	5,62
6	Заготовочный цех	1276	16	0,95	0,32	19,40	6,21
7	Ремонтно-механический цех	836	14	0,95	0,32	11,12	3,56
8	Материальный склад	1330	12	0,6	0,61	9,58	5,84
9	Котельная и электроцех	608	15	0,85	0,32	7,75	2,48
10	Закалочный цех	608	14	0,85	0,32	7,24	2,32
11	Насосная	352	12	0,85	0,61	3,59	2,19
12	Механический цех №2	2000	14	0,95	0,32	26,60	8,51
13	Наружное освещение	43400	0,16	1	0,18	6,94	1,25

3.3 Расчет электрической нагрузки всего предприятия

Суммарная низковольтная нагрузка ЭП рассчитывается по следующим формулам:

(3.5)

(3.6)

(3.7)

Таким образом:

кВт;

квар;

кВА.

Суммарные потери активной и реактивной мощности в трансформаторах, цеховых подстанциях и цеховых сетях до 1 кВ принимаем равным 2 ? и 10 ? полной мощности трансформируемой мощности.

(3.8)

(3.9)

Коэффициент одновременности максимумов для шин ПС К_ОМ =0,85, выбран из [1] в зависимости от величины средневзвешенного коэффициента использования К_И =0,5 всей группы электроприемников, подключенной к шинам ПС.

Расчетная полная, активная и реактивная мощности завода определяются по выражениям:

(3.10)

кВт

(3.11)

кВар

кВА.

4. Определение местоположения ГПП. Картограмма нагрузок

Так как взаимное расположение трансформаторной подстанции и электроприёмников играет значительную роль в экономической эффективности СЭС, то необходимо найти оптимальное расположение пункта приёма электрической энергии (ППЭ) предприятия. Расположение ППЭ будет оптимальным, если он будет находиться в центре электрических нагрузок (ЦЭН).

Для определения мест расположения ГПП и комплектных трансформаторных подстанций на любом заводе необходимо определение центра электрических нагрузок и построение картограммы нагрузок.

Картограмма нагрузок представляет собой план предприятия с нанесенными на него окружностями, площади которых пропорциональны величинам расчетных нагрузок цехов.

Радиус круга, характеризующий активную мощность цеха (объекта), определяется по формуле:

(4.1)

Угол сектора, характеризующего долю осветительной нагрузки в общей нагрузке до 1000 В, определяется по формуле:

б_iо =360? , (4.2)

где Р_РОi - осветительная нагрузка i-го цеха;

Р_{РЦ i} - суммарная нагрузка i -го цеха.

Этот угол отсчитывается от горизонтали против часовой стрелки.

Аналогично рассчитывается радиус круга и доля освещения для реактивной нагрузки.

По генеральному плану завода определяем координаты Х и Y и определяем радиус круга активной мощности. Все расчеты по расчету центра нагрузок осуществляются в Ecxel 2010.

Координаты ЦЭН определяются как центр тяжести плоской фигуры:

; (4.3)

(4.4)

где - мощность ЭП;

x_i, y_i - координаты цеха (объекта).

Аналогично определяется ЦЭН для реактивных нагрузок.

Минимальный радиус окружности определяем для цеха с наименьшей расчетной мощностью (для данного завода таким является здание №3):

R₃=2 м.

Масштаб на плане 1:1000.

Масштаб активных и реактивных нагрузок принимаем одинаковый:

Для примера рассмотрен расчет термического цеха (№4 на плане).

Радиус окружности активной нагрузки:

м

Угол сектора активной осветительной нагрузки:

б_iо =360?=

Результаты расчетов остальных цехов по активным и реактивным нагрузка сведены в табл. 4.1 и 4.2.

Таблица 4.1 - Исходные данные для построения картограммы электрических нагрузок

№ цеха	РРЦ i, кВт	РРо i, кВт	QРЦ i, кВар	QРо i, кВАр	бакт.нагр°	бреакт.нагр°	Rакт,м	Rреакт, м
1	25,15	1,15	25,18	0,70	16,49	10,05	3,65	3,66
2	169,82	13,82	165,48	6,36	29,30	13,83	9,49	9,37
3	7,53	1,53	6,82	0,70	73,01	37,05	2,00	1,90
4	609,30	9,30	530,98	2,98	5,50	2,02	17,98	16,79
5	402,56	17,56	456,07	5,62	15,70	4,43	14,62	15,56
6	369,40	19,40	471,71	6,21	18,90	4,74	14,00	15,82
7	236,12	11,12	172,31	3,56	16,95	7,43	11,20	9,56
8	33,58	9,58	23,84	5,84	102,67	88,20	4,22	3,56
9	487,75	7,75	362,48	2,48	5,72	2,46	16,09	13,87
10	1127,24	7,24	842,32	2,32	2,31	0,99	24,46	21,14
11	387,59	3,59	290,19	2,19	3,33	2,72	14,34	12,41
12	936,60	26,60	1073,21	8,51	10,22	2,86	22,30	23,87
6 кВ.
4	720	-	633,6	-			19,55	18,34

Таблица 4.2 - Определение ЦЭН активных и реактивных нагрузок

№ цеха	РРЦ i, кВт	QРЦ i, кВар	Xi, м	Yi, м	УР*х	УР*у	УQ*х	УQ*у
1	25,15	25,18	148	308	3722,2	7746,2	3726,6	7755,4
2	169,82	165,48	145	249	24624	42285	23995	41205
3	7,53	6,82	149	175,5	1122	1321,5	1016,2	1196,9
4	609,30	530,98	106,5	298	64890	181571	56549	158232
5	402,56	456,07	105,5	233	42470	93796	48115	106264
6	369,40	471,71	105,5	156,5	38972	57811	49765	73823
7	236,12	172,31	105,5	91	24911	21487	18179	15680
8	33,58	23,84	97,5	44	3274,1	1477,5	2324,4	1049
9	487,75	362,48	33	298	16096	145350	11962	108019
10	1127,24	842,32	33	240	37199	270538	27797	202157
11	387,59	290,19	33	170	12790	65890	9576,3	49332
12	936,60	1073,21	32	83	29971	77738	34343	89076

В результате расчета по формулам (4.3) и (4.4) были получены следующие данные:

Центр активных электрических нагрузок ЦЭН:

х = 68 м, у =215 м.

Центр реактивных электрических нагрузок ЦЭН:

х = 70,0 м, у =206 м.

Картограмма активных электрических нагрузок с долей осветительных нагрузок и ЦЭН представлена в графической части (лист 1).

Месторасположение подстанции будет ближе к центру нагрузок со стороны подвода питающих линий.

5. Определение количества и мощности трансформаторов

5.1 Определение количества и мощности трансформаторов ГПП

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из важных вопросов электроснабжения и построения рациональных сетей. В нормальных условиях трансформаторы должны обеспечивать питание всех потребителей предприятия при их номинальной нагрузке.

Определим рациональное напряжение ГПП, чтобы узнать на какое напряжение необходимо выбрать силовые трансформаторы:

(5.1)

где L - наибольшее расстояние от источника питания, км;

Р_Р - передаваемая мощность, равная расчетной нагрузке предприятия, отнесенной к шинам ВН ГПП, МВт.

Тогда:

Принимается напряжение сети 35 кВ.

Для данного предприятия пунктом приема электроэнергии будет являться главная понизительная подстанция (ГПП) 35/6 кВ, которая в свою очередь получает питание от подстанции энергосистемы 110/35/6 кВ.

Схема подстанции выбирается с учетом общей схемы электроснабже-ния. На стороне ВН подстанций устанавливается расширенный мостик с выключателями в цепях линии.

Выбор трансформаторов ППЭ производиться согласно ГОСТ 14209 - 85. Мощность трансформаторов выбирается по суточному графику нагрузки предприятия за зимний период и проверяется на систематическую и послеаварийную перегрузку.

Число трансформаторов на подстанции определяется требованием надёжности электроснабжения. С таким подходом наилучшим является вариант с установкой двух трансформаторов, обеспечивающий бесперебойное электроснабжение потребителей завода любых категорий.

Мощность устанавливаемых на ГПП трансформаторов будет выбираться по следующему условию:

, (3.2)

где = 0,7 - оптимальный коэффициент загрузки силового трансформатора при установке двух трансформаторов на подстанции;

расчётная активная мощность промышленного предприятия;

- нескомпенсированная реактивная мощность, передаваемая через трансформатор в сеть низкого напряжения, определяемая как:

, (3.3)

где tgц - нормативный базовый коэффициент мощности.

Для проектируемой сети по стороне 6 кВ принимается tgц = 0,4 .

Мвар.

Расчётная мощность трансформатора определяется по формуле (3.2):

Выбираем два трансформатора марки ТМН4000/35/6-УХЛ1.

Принятый к установке трансформатор проверяется по условию допустимой 40 % перегрузки в послеаварийном режиме:

(3.4)

Отсюда следует вывод, что трансформаторы в послеаварийном режиме перегружены не будут.

Фактический коэффициент загрузки:

Характеристики трансформатора приведены в таблице 7.

Таблица 7 ? Каталожные данные трансформаторов

Тип	Sном, МВ?А	Пределы регулирования, %	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Uк, %	?Pк, кВт	?Pхх, кВт	Iхх, %
ТМН-4000/35	4,0		35	6,3	7,5	33,5	6,7	1,0

5.2 Определение количества и мощности цеховых ТП

Количество ТП непосредственно влияет на затраты на распределительные устройства напряжением 6 кВ и внутризаводские электрические сети. На заводе имеются ЭП, которые относится к 1 категории, поэтому КТП устанавливаются двухтрансформаторными.

Расчетная мощность трансформатора КТП определенной установки (помещения с ЭП) определяется как:

, (5.6)

где ? суммарная мощность цеха (группы помещений с ЭП);

=0,7 ? оптимальный коэффициент загрузки трансформатора;

? число силовых трансформаторов.

Для примера осуществим выбор мощности двухтрансформаторной КТП, снабжающей насосную и механический цех №2:

К установке принимаем КТП с трансформатором ТМГ-1600/6.

Фактический коэффициент загрузки:

Коэффициент перегрузки:

Трансформаторы на ТП2 выбраны верно.

Расчет и выбор остальных КТП осуществлен в программе Ecxel 2010, результаты выбора отражены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Выбор КТП 6/0,4 кВ

№ТП	Наименование цеха	SУрасч, кВА	Sрасч.тр, кВА	Число и тип тр-ра	Кз.ф.	Кп.а.
1	2	3	4	5	6	7
1	9	Котельная, электроцех	2014,88	1439,2	2хТМГ-1600/6	0,63	1,26
	10	Закалочный цех
2	11	Насосная	1900,61	1357,58	2хТМГ-1600/6	0,59	1,19
	12	Механический цех №2
3	7	Ремонтно-механический цех	333,5	238,2	2хТМ-250/6	0,67	1,33
	8	Материальный склад
4	3	Проходная	609,15	435,11	2хТМГ-630/6	0,48	0,97
	6	Заготовочный цех
5	2	Заводоуправление	844,95	603,54	2хТМГ-630/6	0,67	1,34
	5	Механический цех №1
6	1	Гараж	843,7	602,65	2хТМГ-630/6	0,67	4,34
	4	Термический цех

Таким образом, осуществлено распределение нагрузки потребителей между трансформаторными подстанциями, определены оптимальные коэффициенты загрузки.

6. Выбор схемы распределительной сети предприятия

Система распределения СЭС проектируемого предприятия включает:

- РУ низкого напряжения ППЭ;

- кабельные линии 6 и 0,4 кВ;

- цеховые трансформаторные подстанции.

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

1) обеспечивать необходимую надежность электроснабжения ЭП;

2) быть удобными и безопасными в эксплуатации;

3) иметь оптимальные технико-экономические показатели.

Внутризаводское распределение электрической энергии выполняются по радиальным или магистральным схемам в зависимости от территориального размещения нагрузки, их значений, требуемой степени надежности питания и других особенностей объекта. Радиальные схемы целесообразны для питания мощных КТП и наиболее ответственных электроприёмников. Магистральные схемы целесообразны при упорядоченном расположении КТП на территории предприятия, благоприятствующем возможно более прямому прохождению магистралей от источника питания до КТП. Также магистральные схемы обеспечивают высокую надежность электроснабжения, обладают универсальностью и гибкостью (позволяют заменять технологическое оборудование без особых изменений электрической сети). Поэтому их применение рекомендуется во всех случаях, если этому не препятствуют территориальное расположение нагрузок, условия среды и технико-экономические показатели [4].

Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от РУ низшего напряжения ТП и предназначенных для питания небольших групп приемников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха.

Схема распределения электроэнергии представлена на листе 1.

7. Выбор сечения питающих и распределительных линий

7.1 Выбор питающих линий

На воздушных линиях предусматривается применение сталеалюминевых проводов марки АС. Выбор проводов производится по методу экономических токовых интервалов по значениям расчетной токовой нагрузки.

Расчетный ток в воздушных линиях вычисляется по формуле:

, (7.1)

гдеn - количество цепей;

U_ном - номинальное напряжение;

P_УВН, Q_УВН ? потоки активной и реактивной мощности;

_i - коэффициент, учитывающий изменение тока по годам эксплуатации, _i = 1,05;

- коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной нагрузки (Т_м). В зависимости от величины коэффициент попадания в максимум нагрузки энергосистемы (), и от числа часов использования наибольшей нагрузки (Т_max = 4500) определяется величина б_Т=1.

Номинальный ток в линии составляет:

Ток в послеаварийном режиме увеличивается вдвое:



Проверка проводов осуществляется по следующим условиям:

1) По нормированной (экономической) плотности тока

Согласно ПУЭ для алюминиевых неизолированных проводов воздушных линий 35-500 кВ нормированная плотность тока j _Н = 0,9 А/мм² при числе часов использования максимума нагрузки Т_М =4500 ч/год., что соответствует современному уровню экономических условий в энергетике и отличается от значений, указанных в 7-м издании ПУЭ [8].

F _РАСЧ = (7.2)

Предварительно принимаем провод марки АС-70/11 с длительно-допустимым током 265 А.

2) По условию образования короны.

Согласно ПУЭ минимальная площадь сечения проводов по условию образования короны для ВЛ напряжением 35-110 кВ должна приниматься не менее 70 мм².

3) По длительно-допустимому току.

> 265 А >120 А.

Выбранное сечение провода проходит проверку по длительно-допустимому току.

Окончательно принимаем к подвеске провод марки АС-70/11 (алюминиевый провод со стальным сердечником).

7.2 Выбор и проверка распределительных линий

Выбор сечения кабельных линий производится в соответствии с требованиями ПУЭ с учетом нормальных и послеаварийных режимов работы электрической сети и перегрузочной способности кабелей различной конструкции.

Для выбора сечений кабелей определяется расчетный ток, по таблице выбирается стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему току.

Расчетный ток определяется по формуле:

(7.3)

Рассчитывается экономическое сечение кабеля при j=1,4 А/мм² для алюминиевых кабелей с поливинилхлоридной изоляцией по формуле (7.2).

Условие допустимости по нагреву для КЛ-6 кВ:

(7.5)

К прокладке на кабельном заводе принимаются алюминиевые кабели АПВПГ.

Результаты расчета для всех участков и выбранные сечения сведены в таблицу 7.1.

Таблица 7.1 - Сечение кабелей 6 кВ

Линия	Рр, МВт	Qр, МВар	Iр, A	F, мм2	I'доп, A	Марка кабеля
ГПП-ТП1	1614,99	1204,8	96,94	69,25	210	АПвПг (3х70)
ГПП-ТП2	1593,89	1559,55	107,29	76,64	255	АПвПг (3х95)
ТП2-ТП3	269,7	196,15	16,05	11,46	210	АПвПг(3х70)
ГПП-ТП4	376,93	478,53	29,31	20,93	115	АПвПг (3х25)
ГПП-РП1	1926,83	1811,31	127,24	90,88	295	АПвПг (3х120)
РП1-ТП6	1206,83	1177,71	81,13	57,95	210	АПВПГ (3х70)
ТП6-ТП5	572,38	621,55	40,65	29,04	140	АПВПГ (3х35)

8. Расчет токов короткого замыкания

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения является возникновение коротких замыканий в сети.

Расчётным видом для выбора или проверки электрооборудования обычно является трёхфазное короткое замыкание.

Расчётная схема для определения токов КЗ представляет собой схему в однолинейном исполнении, в которую введены элементы оказывающие влияние на ток КЗ, связывающие источники электроэнергии с местом КЗ [9].

По расчётной схеме составляют схему замещения, в которой трансформаторные связи заменяют электрическими. Элементы системы электроснабжения, связывающие источники электроэнергии с местом КЗ, вводят в схему замещения сопротивлениями, а источники энергии - сопротивлениями и ЭДС.

Расчётная схема и схема замещения для системы представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 8.1 ? Схема замещения для расчета токов КЗ

1) Расчёт токов трехфазного КЗ в максимальном режиме в т. К1и К2

Расчёт производится методом точного приближения в относительных единицах по РД 153-34.0-20.527-98.

Для выражения параметров элементов эквивалентной схемы замещения в относительных единицах (о.е.) необходимо задаться базисной мощностью:

Определим базисные условия:

S_б= S_с = 700 МВ·А; U_б1 = 37 кВ, U_б2 = 6,3 кВ.

Базисные токи определяются из выражений:

; (6.1)

Параметры системы задаются следующие:

Е_С* = 1 о.е. о.е.

Сопротивления линий приведенные к базисным условиям:

, (6.2)

где U_ср ? среднее номинальное напряжение ступени напряжения сети.

Для ВЛ 35 кВ:

о.е.

о.е.

Для КЛ 6 кВ (кабель 3х70):

о.е.

о.е

Активные и индуктивные сопротивления трансформатора:

(6.3)

, (6.4)

Для Т1 20000/110/35/6

о.е.

Для Т2 4000/35/6:

о.е.

Для Т3 1600/6/0,4:

о.е.

о.е.

Для точки К1:

о.е.

о.е.

о.е.

Для точки К2:

о.е.

о.е.

о.е.

Далее производится расчёт периодической составляющей тока в начальный момент времени:

, (6.4)

Максимальное значение апериодической составляющей тока КЗ следует считать равным амплитуде периодической составляющей в начальный момент времени.

(6.5)

кА.

кА.

Далее рассчитывается ударный ток КЗ

, (6.6)

Определим постоянную затухания апериодической составляющей:

(6.7)

кА.

кА.

2) Расчёт токов трехфазного КЗ в максимальном режиме в т. К3 и К4

Для точки К3:

о.е.

о.е.

о.е.

Для точки К4:

о.е.

о.е.

о.е.

Периодическая составляющая тока в начальный момент времени:

Максимальное значение апериодической составляющей тока:.

кА. кА.

Ударный ток КЗ:

кА.

кА.

Результаты расчета представлены в таблице 10.

Таблица 10 - Расчет токов КЗ

Точка КЗ	zУ	Iпо, кА	Та, с	iуд, кА
К1	6,28	1,74	0,0104	2,46
К2	19,22	3,34	0,033	4,72
К3	19,47	3,29	0,0257	9,12
К4	43,93	23	0,02	52,2

9. Выбор выключателей в цепи КЗ

Высоковольтный выключатель -- коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах, при ручном дистанционном или автоматическом управлении.

Выбор осуществляется по: номинальному напряжению; по номинальному току; по условию динамической устойчивости:

i_у i_max.скв, (9.1)

где i_max.скв - максимально допустимое значение сквозного тока аппарата.

Для защиты системы от короткого замыкания с учетом токов к.з. и номинальных параметров выбираем вакуумный выключатель типа ВБН-35II-20/1600 УХЛ1.

Номинальный ток на стороне 35 кВ:

А

Таблица 9.1 - Сопоставление каталожных и расчетных данных при выборе выключателей 35 кВ

Расчетные данные	Каталожные данные	Условия выбора
Uуст = 35 кВ	Uном = 35 кВ	Uуст ? Uном
Iрасч = 114 А	Iном = 1600 А	Iном ? Iрасч
Iкз1= 1,74 кА	Iном.откл =20 кА	Iном.откл ? Iкз
= 2,46 кА	=52 кA	?

Для защиты ГПП от короткого замыкания с учетом токов к.з. и работы ГПП в аварийном режиме (при работе только одного трансформатора) выбираем вакуумный выключатель ВВЭ-М-6-20/1000-У3.

Номинальный максимальный ток, протекающий через трансформатор ГПП в аварийном режиме:

Таблица 9.2 - Сопоставление каталожных и расчетных данных при выборе выключателей 6 кВ

Расчетные данные	Каталожные данные	Условия выбора
Uуст = 6 кВ	Uном = 6 кВ	Uуст ? Uном
Iрасч = 666 А	Iном = 1000 А	Iном ? Iрасч
Iкз1= 3,34 кА	Iном.откл =20 кА	Iном.откл ? Iкз
= 4,72 кА	=51 кA	?

Проверка выбранных выключателей на термическую стойкость.

Условия проверки:

(9.2)

где (9.3)

где t _откл - время отключения выключателя;

Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания;

I_терм - ток термической стойкости (справочная величина);

t_терм - время протекания КЗ (справочная величина).

Проверяем выключатель ВБН-35II-20/1600 УХЛ1:

 кА²с

кА²с,

1200 кА²с > 7,75 кА²с.

Условия проверки выполняются, следователь выбранный выключатель 35 кВ подходит к установке.

Проверяем выключатель ВВЭ-М-6-20/1000-У3:

кА²с

кА²с,

1200 кА²с >12,08 кА²с.

Условия проверки выполняются, следователь выбранный выключатель 6 кВ подходит к установке.

Заключение

электроснабжение завод схема нагрузка

В ходе выполнения курсового проекта разработана схема внешнего электроснабжения завода по производству запасных частей к тракторам с учетом всех требований надежности и экономичности, принята радиальная схема электроснабжения цехов.

Рассчитаны электрические нагрузки предприятия методом коэффициента спроса. Выбраны силовые трансформаторы ТМН-4000/35/6 кВ с учетом их допустимой аварийной перегрузки, а также трансформаторы для каждой КТП завода. Месторасположение ГПП выбрано с учетом центра расположения электрических нагрузок завода.

Распределительная сеть предприятия выполнена по радиальной схеме с односторонним питаниям по кабельным линиям. Сечения питающей линии рассчитано методом экономической плотности тока, сечения распределительных линий определены по длительно-допустимым токам. В качестве питающей линии выбрана воздушная линия с навеской проводов АС 70/11, в качестве распределительной линии - алюминиевые кабели марки АПВПГ.

С целью проверки аппаратов на действие токов КЗ произведен расчет токов КЗ на шинах напряжением 35 и 6 кВ. Выбраны и проверены автоматические выключатели.

Список использованной литературы

1) Кабышев А.В. Расчет и проектирование систем электроснабжения. Справочные материалы по электрооборудованию: Учебное пособие/ А.В. Кабышев, С.Г. Обухов - Томск: Том.политех.ун-т, 2005. - 168 с.

2) Киреева Э.А. Электроснабжение и электрооборудование цехов промышленных предприятий: учеб. пособие/ Э.А. Киреева. - М.: КНОРУС, 2011 г. - 368 с.

3) Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: учебное пособие/ Е.А. Конюхова - М.: Изд-во «Мастерство», ? 2002. - 320 с.

4) Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: учебное пособие/ Г.Н. Ополева ? М.: ФОРУМ-М, 2006. ? 480 с.

5) Правила устройства электроустановок (шестое и седьмое издание с изменениями и дополнениями по состоянию на 01.02.2015: ПУЭ. - М: КНОРУС, 2015. - 488 с.

6) РД 153-34.0-20.527-98 Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору оборудования. М.,2001.

7) Справочник по проектированию электрических сетей/ под ред. Д.Л. Файбисовича. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: ЭНАС, 2012- 392 с.

8) Справочник по проектированию электроснабжения/ под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат,1990. - 576 с.

9) Фёдоров А.А. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: учебное пособие/ А.А. Фёдоров, Л.Е. Старкова ? М.: Энергоатомиздат, 1987 - 368 с.

10) Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии / под общ. ред. В. Г. Герасимов, А. И. Попов - 8-е изд., испр. и доп. - М.: Издат-во МЭИ, 2009. - 964 с.

Размещено на Allbest.ru

...