Проект подстанции для ткацкого цеха № 2 фабрики "Большевик"

Размещено на http://www.allbest.ru

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Расчет электрических нагрузок

2. Выбор числа и мощности трансформаторов

3. Схема электроснабжения подстанции и расчет питающих линий

4. Расчет токов короткого замыкания

5. Расчет подстанции

6. Расчет заземления и заземляющих устройств

7. Выбор защитных и противопожарных средств

8. Разработка конструкции подстанции

9. Спецификация

Список используемых источников

подстанция нагрузка ток трансформатор



ВВЕДЕНИЕ

Значение электроэнергетики в экономике России, так же как и её общественной жизни трудно переоценить -- это основа всей современной жизни.

Россия богата традиционными углеводородами и по объемам добычи нефти и газа занимает первое место в мире. В этой связи к проблеме возобновляемой энергетики мы обращались крайне редко. До последнего времени внимания со стороны государства этой проблеме уделялось незначительно, однако, сегодня ситуация начала меняться.

По важному показателю -- выработке на одного жителя в 2009 году страна находилась приблизительно на одном уровне с такими энергоимпортирующими государствами как Германия и Дания, имеющими меньшие транспортные потери и затраты на отопление. Однако после спада в 90-х с 98 года потребление постоянно растёт, в частности в 2010 году выработка всеми станциями единой энергосистемы составила 997,3 млрд кВт·ч (1 082 млрд кВт·ч в 1990 году).

В конце 2007 года были приняты изменения и дополнения к федеральному закону "Об электроэнергетике". Они коснулись и государственной поддержки возобновляемой энергетики. В настоящее время Минэнерго России завершает разработку соответствующих нормативных правовых актов. После того как они вступят в действие, в России появятся все необходимые условия для освоения потенциала возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Кроме того, министерство работает над формированием федеральной целевой программы "Повышение эффективности энергопотребления в РФ". Концепция программы уже готова и находится на стадии согласования. В ней предусматривается несколько разделов, в том числе и по софинансированию НИОКР и проектов в области возобновляемой энергетики.



1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Производим расчет подстанции, которая получает питание от ЦРП расположенного на расстоянии 0,8 км. Подстанция питает ткацкий цех №2 фабрики «Большевик» в котором установлено:190 ткацких станков СТБ-2-180, освещение и вентиляция мощностью 150 кВт.

Определяем установленную активную мощность оборудования цеха.

Определяем установленную активную мощность технологического оборудования:

Ру.т.о.= Р1н· n (1.1)

где, Р1н - номинальная мощность единицы технологического оборудования, кВт

n - количество установленного оборудования, шт.

Ру.т.о.=5,5·190=1045 (кВт)

Определяем активную установленную мощность для освещения:

Р у.осв = Руд· S (1.2)

где, Руд = 54 Вт/ м2 - удельная мощность освещения (по заданию);

S =3627 м2 - площадь цеха (по заданию).

Р у.осв .= 54 · 3627= 195,86 (кВт)

Определяем полную активную установленную мощность цеха:

Р у = Ру.т.о. + Р у.осв. + Р у. вен. (1.3)



где, Р у.т.о. - установленная мощность т. о. , кВт;

Р у.осв. - установленная мощность освещения, кВт;

Р у .вен . = 150 кВт - установленная мощность вентиляции (по заданию)

Р у = 1045 + 195,86 + 150 = 1390,86 (кВт)

Определяем активную расчетную нагрузку в цехе.

Определяем активную расчетную мощность т. о.:

Рр. т.о. = Руто · Ки (1.4)

где, Р у.т.о.- установленная мощность т. о. , кВт;

Ки - коэффициент использования (Ки= 0, 82)1

Рр. т.о. = 1045 · 0,82= 856,9 (кВт)

Определяем активную расчетную нагрузку освещения:

Рр. осв.= Р у.осв· Ки (1.5)

где, Р у.осв - установленная мощность освещения , кВт;

Ки - коэффициент использования (Ки = 0,95)1;

Рр. осв.= 195,86 · 0,95 = 186,1 (кВт)

Определяем активную расчетную мощность вентиляции:

Р р .вен. = Р у .вен · Ки (1.6)

где, Р у .вен. - установленная мощность вентиляции , кВт;

Ки - коэффициент использования (Ки = 0,8)1

Р р .вен . = 150 · 0,8 = 120 (кВт)

Определяем активную расчетную мощность всего цеха:

Р р = Рр. т.о. + Рр. осв. + Р р .вен . (1.7)

где, Рр. т.о. - активная расчетная мощность т. о., кВт;

Рр. осв. - активная расчетная мощность освещения , кВт;

Р р .вен . - активная расчетная мощность вентиляции, кВт.

Р р = 856,9 + 186,1 + 120=1163 (кВт)

Определяем реактивную расчетную мощность.

Определяем реактивную рас четную мощность т. о.:

Qp. т. о. = Рр. т.о. · tg цт. о. (1.8)

где, Рр. т.о. - активная расчетная мощность т. о., кВт;

сos цт. о .= 0,751 следовательно tg цт. о. = 0, 88

Qp. т. о. = 856,9 · 0,88 = 754,1 (кВАр)

Определяем реактивную расчетную мощность освещения:

Qр. осв. = Рр. осв · tg цосв. (1.9)

где, Рр. осв. - активная расчетная мощность освещения, кВт;

сos цосв. = 0,95 1следовательно tg цосв. = 0, 33.

Qр. осв = 186,1 · 0,33 = 61,41 (кВАр)

Определяем реактивную расчетную мощность вентиляции:

Qр. вен. = Рр. вен. · tg цвен. (1.10)

где, Р р .вен - активная расчетная мощность вентиляции , кВт;

сos цвен.= 0, 85 1 следовательно tg цвен. = 0, 62.

Qр. вен. =120 · 0, 62 = 74,4 (кВАр)

Определяем реактивную расчетную мощность всего цеха:

Qр. = Qp. т. о.+ Qр. осв+ Qр. вен. (1.11)

где, Qp. т. о. - реактивная расчетная мощность т.о., кВАр;

Qр. осв. - реактивная расчетная мощность освещения, кВАр;

Qр. вен - реактивная расчетная мощность вентиляции, кВАр.

Qр. = 754,1 + 61,41 + 74,4 = 889,91 (кВАр)

Определяем расчетный коэффициент мощности всего цеха:

Определяем расчетный ток линий питающий весь цех:



где, Uн - номинальное напряжение (Uн=0,4 кВ)

Рр - расчетная мощность, кВт;

- коэффициент мощности.

Результаты вычислений заносим в таблицу 1

Таблица 1 Результаты расчета электрических нагрузок

Наименование Нагрузки	Ру(кВт)	Рр(кВт)	Qр(кВар)	cosц	Ku
Техническое оборудование	1045	856,9	754,1	0,75	0,82
Освещение	195,86	186,1	61,41	0,95	0,95
Вентиляция	150	120	74,4	0,85	0,8
Итого	1390,86	1163	889,91	0,79	-



2. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Определяем общую полную расчетную мощность подстанции:

где, Р р - активная расчетная мощность всего цеха ,кВт;

Qр - реактивная расчетная мощность всего цеха, кВАр.

Определение минимально возможной мощности трансформатора:

где, Р р - активная расчетная мощность всего цеха

т- коэффициент загрузки трансформаторов.

N - число трансформаторов.

Намечаем 2 варианта количества трансформаторов на п/ст:

один трансформатор, т = 0,95

два трансформатора, т = 0,7



Выбираем трансформаторы по каталогам. Технические данные приведены в таблице 2

Таблица 2 Технические данные трансформаторов1.

№	Тип	Мощность (кВА)	U1H (кВ)	U2H (кВ)	UК %	Мошность потерь	I0 %
						Рх.х	Рк.з
1	ТМЗ-1600/6	1600	6	0.4	5.5	3,3	18	1,3
2	ТМЗ-1000/6	1000	6	0,4	5.5	2,45	12,2	1,4

Определяем наиболее выгодный вариант числа и мощности трансформаторов из намеченных. Для этого определяем реактивную мощность которую можно передать со стороны высокого напряжения через трансформаторы, без увеличения их числа и мощности.(кВА)

(2.3)

где, Q1 - реактивная мощность, которую можно передать со стороны ВН через трансформатор без увеличения их числа и мощности, кВАр;

Sн - номинальная мощность трансформатора, кВА;

вт - коэффициент загрузки трансформаторов;

N - число трансформаторов, шт.;

Pp - общая расчетная активная мощность нагрузки цеха, кВт.

а) для одного трансформатора:

=978,69 (кВАр)

т.к. Q1.1>Qр то следует вариант компенсации реактивной мощности полностью со стороны ВН.

QКБ ВН = Qp

QКБ ВН = 889,91 (кВАр)

б) для двух трансформаторов:

Q1.2= (кВАр)

т.к. 0< Q1.2< Qр , то следует два варианта компенсации реактивной мощности:

Частично со стороны ВН и частично со стороны НН.

QКБ ВН = Q1.2

QКБ ВН =779,4(кВАр)

QКБ НН = Qp - Q1.2

QКБ НН = 889,91 - 779,4=110,51 (кВАр)

Полностью со стороны НН

QКБ НН = Qp

QКБ НН = 889,91 (кВАр)

Определяем мощность потерь в трансформаторах для обоих вариантов:

Рт=(Рхх+ т2 ·Рк) · N (2.4)

где, ДРт - потери мощности в трансформаторах, кВт;

ДРхх - приведенные потери холостого хода, кВт;

ДРк - приведенные потери короткого замыкания, кВт;

т - коэффициент загрузки трансформаторов.

N - число трансформаторов, шт.

где, Р р - активная расчетная мощность всего цеха , кВт;

Sн - номинальная мощность трансформатора, кВА;

N - число трансформаторов, шт.

Рхх=Рхх.+Кип. ·Qхх (2.6)

где, Рхх - потери х.х. трансформатора, кВт;

Kи.п=0,04кВт/кВАр - коэффициент изменения потерь;

Qхх - реактивная мощность х.х. трансформатора, кВАр;

Рк=Рк+ Кип. ·Qк (2.7)

где, Рк- потери короткого замыкания трансформатора, кВт;

Qк- реактивная мощность короткого замыкания трансформатора, кВАр;

Kи.п=0,4кВт/кВАр - коэффициент изменения потерь.

где, Iх.х.- ток холостого хода трансформатора (%)

Sн - номинальная мощность трансформатора, кВА.

где, Uк.- напряжение короткого замыкания трансформатора (%)

Sн - номинальная мощность трансформатора, кВА.

а) При использовании одного трансформатора ТМЗ-1600/6:

?Рк. = 18 + 0,04 · 88=21,52(кВт)

?Рх.х.= 3,3 + 0,04 · 20,8=4,132(кВт)

?Р1т= (4,132 + 0,732 · 21,52) ·1=15,6(кВт)

б) При использовании двух трансформаторов ТМЗ-1000/6:

?Рк. = 12,2 + 0,04 · 55= 14,4 (кВт)

?Рх.х.= 2,45 + 0,04 · 14 = 3,01 (кВт)

?Р2т= (3,01 + 0,5822 · 14,4) ·2 = 15,77 (кВт)

Определяем мощность потерь в батареях конденсаторов для разных вариантов:

ДРКБ = Р1у · QКБ ВН + Р2у · QКБ НН (2.10)

где, ДРКБ - потери мощности в конденсаторных батареях, кВт;

QКБ ВН - мощность конденсаторных батарей на стороне ВН, кВАр;

QКБ НН - мощность конденсаторных батарей на стороне НН, кВАр.

Р1у=3кВт/МВАр - удельные потери в конденсаторных батареях со стороны

высокого напряжения1

Р2у=4,5кВт/МВАр - удельные потери в конденсаторных батареях со стороны низкого напряжения1

1)ДРКБ1 = 3 · 889,91 · 10-3 = 2,67 (кВт)

2)ДРКБ2 = (3 · 779,4+ 4,5 · 110,51) · 10-3 = 2,83 (кВт)

3)ДРКБ3 = 4,5 · 889,91 · 10-3 = 4 (кВт)

Определяем суммарные потери мощности для разных вариантов:

Р = Рт + Рбк (2.11)

Р - суммарные потери мощности, кВт;

Рт - потери мощности в трансформаторе, кВт;

Рбк - потери мощности в конденсаторных батареях, кВт;

а) При использовании одного трансформатора ТМЗ-1600/6:

Р1 = 15,6 + 2,67 = 18,27 (кВт)

б) При использовании двух трансформаторов ТМЗ-1000/6:

Р1 = 15,77 + 2,83 = 18,6 (кВт)

Р2 = 15,77 + 4 = 19,77 (кВт)

Исходя из произведенных расчетов выбираем наиболее экономичный вариант установки трансформаторов - один трансформатор ТМЗ-1600/6, так же выбираем вариант компенсации реактивной мощности полностью со стороны высокого напряжения.



3. СХЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ И РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ

Резервирование подстанции:

Фабрика «Большевик» относятся к электроприемникам II категории, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недовыпуском продукции, простоем большого количества рабочих мест. Питание таких электроприемников рекомендуется обеспечивать от двух независимых взаимно резервируемых трансформаторов. В случае выхода из строя одного из трансформаторов, второй трансформатор должен взять на себя часть его нагрузки.

Допускается перегружать трансформатор на 40% сверх номинальной мощности в течении 5 суток, по 6 часов в сутки. Допускается питание электроприемников II категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату.

Производим расчет питающего кабеля:

В соответствии с ПУЭ сечение питающей линии выбираем по экономической плотности тока:

Jэк=1,4 (А/мм2)1 - экономическая плотность тока; А/мм2;

Определяем расчетный ток питающей линии:

где, Ip - Расчетный ток линии, А;

Sн. т. - Номинальная мощность трансформатора, кВА;

Uн - Номинальное напряжение линии, кВ.



Определяем экономическое сечение кабеля:

где, Sэ. к - Экономическое сечение кабеля, мм2;

Iр.- расчетный ток питающей линии, А;

Jэк.- экономическая плотность тока, А/мм.2

По условию Sк? Sэ. к выбираем сечение и марку кабеля:

Для питания подстанции выбираем кабель марки ААШв-10000, сечение S=3Ч120 мм2 с допустимым током Iдоп.=240А.



4. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Составляем схему для расчета токов короткого замыкания

На основание расчетной схемы составляем схему замещения на которой все элементы расчетной схемы представляем в виде активных и индуктивных сопротивлений

Рассчитываем токи К.З.

Данные для расчетов:

Напряжение первичной обмотки трансформатора U1=6 кВ;

Напряжение вторичной обмотки трансформатора U2=0,4 кВ;

Кабель ААШв-(3х120) длиной l = 0,8 км;

Ток к.з. в точке К1 = 13 (кА);

Мощность системы Sc = ?

Определяем токи К.З. в точке К1

Определяем ударный ток короткого замыкания в точке К1:

IУД1 = · Ку · Iк1

- ток к.з. в точке К1;

Ку - ударный коэффициент при трехфазном коротком замыкании1,

в точке К у = 1,8

iуд1 = · 1,8 · 13 = 32,76 (кА)

Определяем индуктивное сопротивление системы:

где, Xс - индуктивное сопротивление схемы, Ом;

U1 - напряжение питающей сети в точке К1, кВ;

Iк1 - действующее значение тока К.З. в точке К1, кА.

Определяем мощности К.З. в точке К1:

(4.3)

- мощность К.З. в точке К, МВА,

U1 - напряжение питающей сети в точке К1, кВ;

Iк1 - действующее значение тока К.З. в точке К1, кА.



Прежде чем приступить определению токов К.З. в других точках, необходимо проверить ранее выбранный кабель на термическую устойчивость.

Определяем время отключения короткого замыкания:

tоткл = tр.з. + tв (4.4)

где, tр.з. - время действия релейной защиты (tр.з. = 0,1 с);

tв- полное время отключения выключателя (tв = 0,12 с)

tоткл = 0,1+0,12 = 0,22 (с)

Определяем тепловой импульс средне квадратичного тока:

где, Iк1- ток короткого замыкания в точке К1, кА;

tоткл.- время отключения короткого замыкание, с;

- постоянная времени, = 0,04,с.

Определяем минимальное возможное сечение кабеля:

где, Вк - тепловой импульс среднеквадратичного тока короткого замыкания, кА2*с;

С - термический коэффициент, зависящий от допустимой температуры при коротком замыкании и материала проводника, А/(с2*мм2) С = 85 А/(с2*мм2)

Sвыб > Sмин => кабель термически устойчив.

Определяем токи и мощность К.З. в точке К2:

Определяем сопротивление питающего кабеля:

(4.7)

где, rк- активное сопротивление кабеля, Ом;

r0- удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км;

r0=0,261Ом/км (из справочника);

l- длина кабеля, км.

(4.8)

xк- индуктивное сопротивление кабеля, Ом;

x0- удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км;

x0=0,0602 Ом/км; (из справочника)

l- длина кабеля, км.

Определяем результирующее сопротивление до точки К2:



где, rрез.2.- результирующее активное сопротивление до точки К2, Ом;

r2- активное сопротивление кабеля, Ом.

где, xрез.2.- результирующее индуктивное сопротивление до точки К2, Ом;

x1- индуктивное сопротивление системы, Ом;

x2- индуктивное сопротивление кабеля, Ом.

т.к. Rрез2 > Хрез2 0,209 Ом > 0,315 = 0,105 Ом, то

Zрез2 = (4.11)

где, zрез2 - результирующее полное сопротивление до точки К2, Ом.

rрез.2.- результирующее активное сопротивление до точки К2, Ом;

xрез.2.- результирующее индуктивное сопротивление до точки К2, Ом;

Zрез2 = = 0,38 (Ом)

Определяем ток К.З. в точке К2:

где, Iк2 - действующее значение тока короткого замыкания в точке К2, кА;

Uб - базисное напряжение, равное среднему напряжению в точке К2, кВ;

zрез2 - результирующее полное сопротивление до точки К2, Ом.

В зависимости от соотношения хрез2/ rрез2 = 1,5 находим Ку

Ку = 1,1

Определяем ударный ток в точке К2:

(4.12)

где, iу2 - ударный ток короткого замыкания в точке К2, кА;

Iк2 - ток короткого замыкания в точке К2, кА;

Ку - ударный коэффициент при трехфазном коротком замыкании.

Определяем мощность К.З. в точке К2:

где, Sк2 - мощность короткого замыкания в точке К2, МВА;

Uб - базовое напряжение, равное среднему напряжению в точке К2, кВ;

Iк2 - ток короткого замыкания в точке К2, кА.

Определяем токи и мощности К.З. в точке К3:

Определяем сопротивления трансформатора:

где, rт - активное сопротивление трансформатора, мОм;

ДРк - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;

U2 - вторичное напряжение трансформатора, кВ;

Sнт - номинальная мощность трансформатора, кВА.

где, zт- Полное сопротивление трансформатора, мОм;

Uк%- Напряжение короткого замыкания трансформатора;

U2- Вторичное напряжение трансформатора, кВ;

Sн.т.- Номинальная мощность трансформатора, кВА.

(4.16)

где, xт - индуктивное сопротивление трансформатора, мОм;

zт - полное сопротивление трансформатора, мОм;

rт - активное сопротивление трансформатора, мОм.

Определяем результирующее сопротивление цепи до трансформатора, приведенные к напряжению 0,4 кВ:

где, rрез2прив, xрез2прив - результирующие активное и реактивное сопротивления сети до трансформатора, приведенные к напряжению 0,4кВ, мОм;

U1 и U2 - первичное и вторичное напряжения трансформатора, кВ.

Определяем результирующие сопротивления до точки К3:

(4.19)

(4.20)

где, rрез.2.прив.- активное сопротивление цепи до трансформатора приведенное к напряжению 0,4кВ;

xрез.2.прив.- индуктивное сопротивление цепи до трансформатора приведенное к напряжению 0,4кВ;

rрез3 - активное результирующее сопротивление до точки К3, мОм;

xрез3 - реактивное результирующее сопротивление до точки К3, мОм;

r3- активное сопротивление трансформатора, мОм;

x3- индуктивное сопротивление трансформатора, мОм.

zрез.3 = xрез.3 (4.21)

где, zрез.3.-результирующее полное сопротивление до точки К3, мОм;

xрез.3.- результирующее индуктивное сопротивление до точки К3, мОм.

zрез.3 = 6,78 (мОм)

Определяем ток К.З. в точке К3:

где, Iк3 - действующее значение тока короткого замыкания в точке К3, кА;

Uб - базисное напряжение, равное среднему напряжению в точке К3, кВ;

zрез3 - результирующее полное сопротивление до точки К3, Ом.

Определяем ударный ток К.З. в точке К3:

iу3 = · Ку · Iк.3. (4.23)

где, iу3 - ударный ток короткого замыкания в точке К3, кА;

Iк3 - ток короткого замыкания в точке К3, кА;

Ку - ударный коэффициент при трехфазном коротком замыкании.

в зависимости от отношения находим Ку?1,35

Определяем мощность К.З. в точке К3:

(4.24)

где, Sк3 - мощность короткого замыкания в точке К3, МВА;

Uб - базовое напряжение, равное среднему напряжению в точке К3, кВ;

Iк3 - ток короткого замыкания в точке К3, кА.



Данные расчетов заносим в сводную таблицу 4

Таблица 4 Данные расчетов токов короткого замыкания.

	Iк	iy.д.	Sк
	кА	кА	МВА
К1	13	32,76	134,94
К2	9,13	14,1
К3			23,6



5. РАСЧЕТ ПОДСТАНЦИИ

Выбираем камеру для подключения питающей линии подстанции.

Для подключения питающей линии подстанции на ЦРП выбираем камеру КСО-298. Эта камера сборная, одностороннего обслуживания, на номинальное напряжение 6 кВ, переменного трехфазного тока, модификация 298, номер схемы первичных соединений - 1. (рис. 4)1. Камера содержит:

Высоковольтный выключатель - BB/TEL -10

Разъединитель - РВ и РВЗ - 10

Трансформаторы тока - ТПОЛ-10

Разрядник - РВО-10

Рис. 4 Схема первичных соединений камер КСО-298

Технические данные:

Uном = 6 (кВ)

I ном = 200 (A)

Iоткл = 20 (кA)

Iдин = 51 (кA)

Проверяем выбранную камеру по условию:

Uном ? Uвкл; 6 кВ = 6 кВ;

I н.к ? Iр; 200 А > 154,14 А;

Iоткл ? Iк1; 20 кА > 13 кА;

I дин ? iуд.1; 51 кА > 32,76 кА.

Проверка высоковольтного выключателя ВВ/TEL - 10:

Технические данные выключателя:

Iном = 630 А;

Iоткл = 20 кА;

Uном = 10 кВ;

Sоткл = 400 МВА.

Iдин = 51 (кA)

Проверяем:

Uном = UВН; 10 кВ > 6 кВ;

Iоткл ? Iк1; 20 кА > 13 кА;

Sоткл ? Sк1; 400 МВА > 134,94 МВА.

I дин ? iуд.1; 51 кА > 32,76 кА.

.Выбираем КТП и шкаф ввода высокого напряжения.

На основании выбора числа и мощности трансформатора и расчета токов КЗ выбираем комплектную трансформаторную подстанцию Хмельницкого завода КТП -1600 - 6/0,4 - 72УЗ

Однотрансформаторная комплектная подстанция с трансформатором мощностью 1600 кВт, напряжением с высокой стороны UВН = 6 кВ, а со стороны НН UНН = 0,4 кВ, климатическое исполнение для умеренного климата.

Проверяем выбранную КТП по току динамической устойчивости:

iдин.ВН. ? i уд2; 50 кА > 14,1кА

iдин.НН. ? i уд3; 70 кА = 64,45 кА

На основании выбранной КТП выбираем шкаф ввода высокого напряжения ШВВ - 2, однолинейная схема главных цепей шкафа ввода приведена на рисунке. В шкафу установлен выключатель ВНП - 6/630.

Рис. 5 Однолинейная схема главных цепей шкафа ШВВ - 2

Производим расчет количества отходящих линий.

От однотрансформаторной подстанции КТП -1600 - 6/0,4 - 72УЗ питается следующая нагрузка:

Техническое оборудование: 190 ткацких станков СТБ-2-180

(Рр.т.о.= 856,9кВт; сos цт. о = 0, 75)

Освещение (Рр.осв..= 186,1кВт; сos цос = 0,95)

Вентиляция (Рр.вен.= 120 кВт; сos цвен = 0, 85)

Определяем количество отходящих линий для питания технического оборудования:

где, Iр.т.о- расчетный ток нагрузки оборудования, А;

Рр.т.о.- расчетная мощность оборудования, кВт;

cosцр.т.о- коэффициент мощности.

U2- вторичное напряжение оборудования, кВ.

б) Для питания технического оборудования выбираем кабель ААШв - 1000 сечением S = 3х95 мм2, Iдоп = 190 А.1

в) Определяем количество линий:

где, Nт.о.- число отходящих линий, шт;

Ip.т.о.- расчетный ток нагрузки оборудования, А;

Iдоп.- допустимый ток кабеля питающей линии, А.

г) Определяем расчетный ток одной линии:

где, I1.т.о. - расчетный ток одной линии, А;

Iр.т.о. - расчетный ток нагрузки оборудования, А;

Nт.о. - количество отходящих линий, шт.



Iдоп.? I1.р.т.о. 190 (А) > (А)

Определяем количество отходящих линий для питающей сети освещения:

а) Определяем расчетный ток освещения:

где, Iр.осв.- расчетный ток нагрузки освещения, А;

Рр.осв.- расчетная мощность освещения, кВт;

cosцр.осв.- коэффициент мощности;

U2- вторичное напряжение сети, кВ.

б) Для питания освещения выбираем кабель ААШв - 1000 сечением

S = 4х50 мм2, Iдоп = 110 А.1

в) определяем количество линий:

где, Nосв.- число отходящих линий, шт;

Ip.осв.- расчетный ток нагрузки освещения, А;

Iдоп- допустимый ток кабеля питающей линии, А;

г) Определяем расчетный ток одной линии:

Iдоп. ? I1.осв. 110 (А) > (А)

Определяем количество отходящих линий для вентиляции.

а) Определяем расчетный ток вентиляции:

где, Iр.вен - расчетный ток нагрузки вентиляции, А;

Рр.вен.- расчетная мощность вентиляции, кВт;

cosцр.вен- коэффициент мощности;

U2- вторичное напряжение сети, кВ.

б) Для питания вентиляции выбираем кабель ААШв - 1000 сечением

S = 3х25 мм2, Iдоп = 80А.1

в) определяем количество линий:

где, Nвен.- число отходящих линий, шт.;

Ip.вен.- расчетный ток нагрузки вентиляции, А;

Iдоп.- допустимый ток кабеля питающей линии, А.

г) Определяем расчетный ток одной линии:

где, I1.вен. - расчетный ток одной линии, А;

Iр.вен. - расчетный ток нагрузки вентиляции, А;

Nвен. - количество отходящих линий, шт.

Iдоп. ? I1.вен. 80( А) > (А)

Определяем общее количество отходящих линий:

(5.10)

где, N - общее количество отходящих линий, шт;

Nт.о. - количество отходящих линий технологического оборудования, шт;

Nосв. - количество отходящих линий освещения, шт;

Nвен. - количество отходящих линий вентиляции, шт;

Результаты расчетов числа отходящих линий сводим в таблицу 5

Таблица 5 Результаты расчетов числа отходящих линий.

Наименование нагрузок	Рр	сos ц	Ip	Тип кабеля	Сечение	Iдоп	I1р	Кол-во линий
	кВт	-	A		мм2	А	А	шт
Станки СТБ-2-180	856,9	0, 75	1651,1	ААШв - 1000	3х95	190		9
Освещение	186,1	0,95		ААШв - 1000	4х50	110		3
Вентиляция	120	0,85		ААШв - 1000	3х25	80		3

Выбираем шкафы РУНН и коммутационную аппаратуру.

Для определения количества и типа шкафов низкого напряжения

разрабатываем схему КТП:

Составляем список присоединений к шинам РУ НН КТП:

1 - ввод от трансформатора;

2, 4, 5, 6, 7, 10, 12, 14, 17- линии к техническому оборудованию;

3, 11,16 - линии к освещению;

8,9,15- линии к вентиляции;

13 - резерв.

На основании списка присоединений и схемы КТП, а также принимая во внимание количество отходящих линий и их нагрузку выбираем тип и количество шкафов РУ ВН:

Таблица 6 Данные выбранных шкафов и коммутационной аппаратуры.

Тип шкафа РУНН	Количество	Количество и тип установленных в шкафу выключателей	Номер присоединений
Шкаф вводной ШНВ- 10Л	1	1*Э25	1;
Шкаф линейный ШНЛ-13	4	4*ВА51-35	2 - 17

Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

Производим проверку защитной аппаратуры в шкафах РУНН. Для примера производим проверку автоматического выключателя Э25 установленный на вводе НН КТП:

Определяем расчетный ток:

где, Iн.т.- номинальный ток трансформатора, А;

Sн.т- номинальная мощность трансформатора, кВАр;

U2- напряжение вторичной обмотки трансформатора, кВ.

Проводим проверку по условиям нормального режима:

Iн.расц ? Iр

где, Iн.расц- номинальный ток расцепления, А. Iн.расц = 2500 А

Iр- расчетный ток присоединения, А.

2500 А > А

Определяем ток срабатывания от перегрузки

Iс.п. = 1,25 · Iн расц (5.12)

где, Iн.расц- номинальный ток расцепления, А.

Iс.п. = 1,25·2500 = 3125 (А)

Проверяем автоматический выключатель на срабатывание от тока КЗ:

Iс.о ? Iкз Iк.з. = 34,1 (кА)

Iс.о = 3· Iн.расц (5.13)

Iс.о = 3·2500 = 7500 (А)

12 кА < 34,1кА

Номинальные данные автоматического выключателя соответствуют условиям эксплуатации из чего следует, что автоматический выключатель выбран правильно.

Аналогично проводим выбор и проверку других автоматических выключателей.



Таблица 7 Данные выбранных автоматических выключателей

Место установки аппарата (№ присоединений)	Iр.о.	Тип аппарата	Iн.	Iн расц	Iс.п.	Iс.о.	tс.о.
	А		А	А	А	А	с
Ввод от трансформатора (№1)		Э25	2500	2500	3125	7500	0,25
Ткацкие станки СТБ-2-180 (№2, 4, 5, 6, 7, 10, 12, 14, 17)		ВА51-35	250	200	250	600	0,1
Освещение (№3, 11,16)		ВА51-35	250	100	125	300	0,1
Вентиляция (№8, 9, 15)		ВА51-35	250	80	100	240	0,1
Резерв (№13)		ВА51-35	250	200	250	600	0,1

Выбираем контрольно-измерительные приборы, результаты выбора приборов заносим в таблицу1:

Таблица 8 Данные выбранных контрольно-измерительных приборов

Место установки амперметра (№ присоединения)	Наименование и тип прибора, количество на 1 присоединение	Ном-ые данные прибора	Тип трансформатора тока	Коэффициент трансформации
1	2	3	4	5
Ввод от трансформатора (№1)	Амперметр Э-365 (3 шт.)	0-3 кА	ТШЛ-20 (4 шт.)	3000/5
	Вольтметр Э-365	0-500 В
	Счетчик СА49-4670М	Iн = 5 А Uн = 380 В
	Счетчик СР4У-4673М	Iн = 5 А Uн = 380 В
Линия технологического оборудования (№2, 4, 5, 6, 7, 10, 12, 14, 17)	Амперметр Э-8021 (1 шт.)	0-200 А	ТШ-20	200/5
	Счетчик СА49-4670М	Iн = 5 А Uн = 380 В
Линия освещения (№3, 11, 16)	Амперметр Э-8021 (3 шт.)	0-100 А	ТШ-20 (3 шт)	100/5
	Счетчик СА49-4670М	Iн = 5 А Uн = 380 В
Линия вентиляции (№8, 9, 15)	Амперметр Э-8021	0-75 А	ТШ-20	100/5
	Счетчик СА49-4670М	Iн = 5 А Uн = 380 В

Примечание:

Приборы контроля и учета для КБ устанавливаются в самой батарее.



6. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Так как все производственные цехи текстильных предприятий в отношении поражения электрическим током относятся к помещениям с повышенной опасностью, то все металлические корпуса электрооборудования, трубы, электропроводки, металлические оболочки кабелей и т.д. в сетях с напряжением более 42 В переменного тока и более 110 В должны быть заземлены.

Заземление осуществляется путем соединения заземленных частей с заземлителями, т.е. с металлическими предметами, имеющие надежный электрический контакт с землей.

Т.к. естественных заземлителей, как правило, нет, то сооружают искусственные заземлители. Производим расчет искусственных заземлителей.

Определяем максимально допустимое сопротивление заземляющего

устройства для электроустановки ВН:

где, Rз - допустимое сопротивление заземляющего устройства, Ом;

Iз - ток замыкания на землю, А. Iз =6 (А)

Максимально допустимое сопротивление заземляющего устройства для установки НН не должно превышать 4 Ом, следовательно за расчетное сопротивление принимаем

Rз = 4 Ом.

Намечаем возможную конфигурацию заземлителя на намеченной территории.

Заземление выполняем в виде прямоугольника, заземлитель выполнен из вертикальных стержней диаметром 12мм и длиной 5м, соединенных стальной полосой сечением 40х4, расстояние между стержнями принимаем равным 5 м.

Определяем значение сезонных коэффициентов, учитывая колебания

сопротивления земли в зависимости от времени года для второй климатической зоны1:

-для вертикальных электродов Кв=1.25

-для горизонтальных электродов Кг=3

Определяем сопротивление растекания одного вертикального стержня:

где, rв - сопротивление растекания одного вертикального электрода, Ом;

с - удельное сопротивление грунта, Ом/м;

Кв - сезонный коэффициент для вертикальных электродов;

l - длина электрода, м;

d - внешний диаметр электрода, м;

t - глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины электрода, м.

t = a+0,5l

a = 0,5 (м)

t = 0,5 + 0,5·5 = 3 (м)

Задаваясь ориентировочным количеством вертикальных электродов

(nв = 20 шт) определяем коэффициент использования зв:

зв = 0,5

Определяем число вертикальных электродов n:

где, n- количество вертикальных электродов.

rв- сопротивление растеканию одного стержня.

R3- Максимально- допустимое сопротивление заземляющего устройства для электроустановок высокого напряжения

Составляем план размещения заземлителя (рис. 7), определяем длину горизонтального электрода l по чертежу:

10 м

5 м

5 м

25 м n = 14 (шт)

lг = 14·5 = 70 (м)

Рис. 7 План размещения заземлителя

Определяем сопротивление растеканию горизонтального электрода из

полосовой стали:

где, rг - сопротивление растеканию горизонтального электрода, Ом;

с - удельное сопротивление грунта, Ом/м;

Кг - сезонный коэффициент для горизонтального электрода;

l - длина горизонтальной полосы, м;

B - ширина горизонтальной полосы, м;

t - глубина заложения горизонтальной полосы, м.

Определяем коэффициент использования горизонтального электрода:

зг = 0,31

Определяем сопротивление растеканию горизонтального электрода с учетом коэффициента использования:

где, Rг - сопротивление растеканию горизонтального электрода с учетом коэффициента использования, Ом;

зг - коэффициент использования горизонтального электрода.



Определяем максимально допустимое сопротивление электродов:

где, Rв - сопротивление вертикальных электродов, Ом;

Rг - сопротивление горизонтальных электродов, Ом;

Rз - сопротивление заземлителя, Ом.

Уточняем количество вертикальных электродов:

где, n - число вертикальных электродов, шт;

rв - сопротивление растеканию одного вертикального электрода, Ом;

Rв - сопротивление вертикальных электродов, Ом;

зв-коэффициент использования вертикальных электродов. зв = 0,5

Получившееся точное значение количества вертикальных электродов (nв =12 шт) немного меньше ориентировочного, следовательно фактическое сопротивление будет чуть меньше расчетного, что допустимо.



7. ВЫБОР ЗАЩИТНЫХ И ПРОТИВОПОЖАРНЫХ СРЕДСТВ

Наименование защитных средств	Кол-во	Примечание
1	2	3
Изолирующая оперативная штанга	1	до 10 кВ
Изолирующие клещи	1	до 10 кВ
Изолирующая измерительная штанга	1	до 10 кВ
Токоизмерительные клещи	2
Указатель ВН	1	до 10 кВ типаУВН-80
Указатель напряжения до 1 кВ	1	до 1 кВ типа УН-90М
Индикатор напряжения переносной	1	до500В тип ПИН-90М
Специальный монтажный инструмент с изолирующими ручками	2 комплекта	до 1 кВ
Диэлектрические боты	2 пары	ГОСТ 13385-67
Диэлектрические перчатки	2 пары	толщина 1,5 мм
Диэлектрическая резиновая дорожка	2 штуки	80 х 800 х 6 мм
Защитные очки	2	Защита глаз при замене предохранителей и тд.
Противогаз	2	Защита от отравления газами при ликвидации аварии
Изолирующие лестницы	2



8. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ПОДСТАНЦИИ

Общие сведения.

Трансформаторная подстанция служит для преобразования и распределения электроэнергии между отдельными потребителями или группами потребителей.

В данном проекте трансформаторная подстанция служит для питания силовых и осветительных нагрузок ткацкого цеха №2 фабрики «Большевик»

Данная трансформаторная подстанция пристроена к южной стене ткацкого цеха в соответствии с центром нагрузок и требованиям ПУЭ, обеспечивая хороший подъезды, обеспечивает условия для выкатки трансформаторов и т. д.

Конструктивные данные.

Стены подстанции выполнены из красного кирпича, толщиной 250 мм. Снаружи стены не окрашены. Внутри на них нанесен известковый раствор, штукатурка стен не предусматривается, так как при строительстве произведена расшивка швов. Стены подстанции не имеют окон. Перекрытия выполнены из сборного железобетона. Кровля мягкая - два слоя рубероида на битумной мастике. Пол подстанции бетонный, толщиной 100 - 150 мм. Сверху произведено эмульгирование и железнение. Для выкатывания трансформаторов имеются ворота с калиткой. Кроме того, чтобы внутрь здания не затекала вода, уровень пола завышен, относительно земли, на 200 мм. Вокруг здания подстанции делается относка из асфальта, шириной 800мм. Для сбора масла в случае разрыва бака трансформатора и предотвращения растекания его по полу, предусмотрено сооружение бетонированного маслоприемника, рассчитанного удержание полного объема масла бака. Сверху маслоприемник закрывается решеткой, на которую насыпается крупный частый гравий или гранитный щебень.



9. СПЕЦИФИКАЦИЯ

№ поз	Позиционное обозначение	Наименование присоединения	Обозначение на документацию на поставку	Кол-во	Примечание
1	2	3	4	5	6
1		Камера сборная КСО - 298 с высоковольтным выключателем BB/TEL-10	УДК321.316.37 - 774(085) ОКП34 14714500 РГ 45.31.29.29. ТУ16 - 674.033 - 80 ГОСТ 155 48 - 70 По категории размещения ГОСТ 12.2.07.3- 75 по технике безопасности	1	Камера сборная, одностороннего обслуживания. Установлен на ЦРП
2		Комплектная трансформаторная подстанция КТП-1600-6/0,4-72УЗ	УДК321.316.37-774(085) ОКП34 14714500 РГ 45.31.29.29. ТУ16-674.033-80 ГОСТ 155 48-70 По категории размещения ГОСТ 1495-80 по технике безопасности.	1	Однотрансфор маторная КТП Хмельницкого завода, со стороны ВН - 6 кВ, со стороны НН-0,4 кВ
3		Шкаф вводной типа ШВВ-2		1
4	Т1	Трансформатор силовой ТМЗ-1600-6/0,4		1	Для установки на подстанции
5		Кабель ААШв - 10000 Сечение 3х120 мм2			Длина 0,8км

1	2	3	4	5	6
6	QF1	Автомат. выклю-чатель	Э25		1	Iн расц. = 2500 А
7	QF 2, 4, 5, 6, 7, 10, 12, 13, 14, 17		ВА51-35		10	Iн расц. = 200 А
8	QF 8, 9, 15		ВА51-35		3	Iн расц. = 80 А
9	QF 3, 11, 16		ВА51-35		3	Iн расц. = 100 А
10	ТА1,2,3,4	Трансфор-маторы тока	ТШЛ-20		4	Кт = 3000/5
11	ТА 5,9,10,11, 12, 15, 19,20,25		ТШ-20		9	Кт = 200/5
12	ТА6,7,8,16,17,18,22,23,24		ТШ-20		9	Кт = 100/5
	ТА13,14,21		ТШ-20		3	Кт =100/5
13	РА1,2,3	Ампер-метры	Э-365		3	Предел измерения 0-3 кА
14	РА4,8,9,10, 11,14,18,19,24		Э-8021		9	Предел измерения 0-200 А
15	РА5,6,7,15,16,17,21,22,23		Э-8021		9	Предел измерения 0-100 А
	РА12,13,20		Э-8021		3	Предел измерения 0-75 А
16	PV1	Вольтметр	Э-365		1	Предел измерения 0 - 500 В
17	PI 1,2,3,4,5,6, 7,8,9,10,11,12 13,14,15,16	Счетчик	СА49-4670М		16	Iн = 5 А Uн = 380 В
18	PQ1		СР49-4673М		1	Iн = 5 А Uн = 380 В
19	КТ	Реле температуры		1
20	КР	Реле давления		1
21	КА	Реле тока		1



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Каталог ткацких станков;

2. Инструкция по подсчету электрических нагрузок по предприятиям легкой промышленности;

3. Москаленко В.В. Справочник электромонтера М.; Академия, 2003;

4. Коновалова Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок М. 1990. ПУЭ издательство Москва 1986. 6-е издание;

5. Правила устройства электроустановок, издательство Москва 1986. 6-е издание;

6. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных и гражданских зданий, М.; Академия, 2006;

7. Руководящие указания по расчету токов КЗ и выбору электрооборудования, М.; издательство НЦ ЭМАС, 2002;

8. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения, Москва Форум - инфра - М, 2006;

9. Беляев А. Выбор аппаратов защиты и кабелей в сетях 0,4 кВ, 1988;

10. Илюхин К.К. Справочник по электроизмерительным приборам; Ленинград, Энергия,1977;

11. Найфельд М. Заземления, защитные меры электроустановок, 1971;

12. Долин П. Справочник по ТБ-М, Энергоиздат 1982.

Размещено на www.allbest.

...