Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Описательная часть

1.1 Краткая характеристика проектируемого объекта

2. Расчетная часть

2.1 Расчёт электрических нагрузок

2.2 Компенсация реактивной энергии

2.3 Выбор числа и мощности трансформаторов

2.4 Выбор сети выше 1кВ

2.5 Расчет сети низшего напряжения

2.6 Расчет токов короткого замыкания и проверка электрооборудования на действие токов короткого замыкания

2.7 Расчет заземление и молниезащита

2.8 Релейная зашита



Введение

В период 2001-2005 гг. уровни напряжения в электрических сетях классов 220кВ и выше объеденных энергосистемах поддерживались, в основном, в допустимых приделах. Обеспечивалось это регулированием режима работы генераторов электростанций по реактивной мощности, своевременным включением шунтирующих реакторов, использованием ручного и автоматического регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) трансформаторов подстанций и электростанций, привлечением к регулированию средств компенсации реактивной мощности (СКРМ), а также операциями по выводу в резерв незагруженных высоковольтных линий напряжением 220, 330 и 500кВ. Разработаны технические предложения по созданию асинхронизированных синхронных компенсаторов мощностью 50 и 160Мвар и асинхронизированных турбогенераторов мощностью до 350МВт. Их внедрение для регулирования реактивной мощности и нормализации уровня напряжения в электрических сетях. Намечено осуществить, прежде всего, в АОА ”Мостэнерго”.

На повышения эффективности работ по созданию и расширению практического применения в период до 2012года устройств и технологий FACTS в электрических сетях ЕЭС нацелен приказ ОАО РАО “ЕЭС России” № 380 от 29.05.06года. Изготовлен и в 2007 году будет введен в эксплуатацию линейных УШР мощностью 180 Мвар номинальным напряжениям 500кВ па ПС 500кВ Барабинская. Ведется изготовлением статического устройства компенсации реактивной мощности типа СТАТКОМ мощностью 50мВ А для ПС, номинальным напряжением 15, 75кВ для ПС 330/400кВ Выборгская.

В условиях рынках особенно важно экономически стимулировать компенсацию потребления реактивной мощности, потребителями электроэнергии за счет развития их собственных ИРМ с учетом длительного опыта такой работы в СССР.

Однако после отмены постановлением Правительства РФ от 20.01.01 года №24, методики определяющий порядок применения скидок и надбавок на стоимость электроэнергии в зависимости от режима работы потребителей по реактивной мощности, происходит увеличения потребления реактивной мощности в энергосистемах. Это приводит к ряду негативных последствий, в том числе:

· Дополнительному дефициту реактивной мощности в основном на уровни распределительной системы.

· Увеличению потерь активной мощности в элементах электрической сети.

· Общему снижению уровню напряжений в распределительных сетях, на шинах потребителей и снижению надежности их электроснабжения.

· В дополнительной загрузки линий электропередачи и трансформаторов потоками реактивной мощности, увеличивающими токовую нагрузку электрической сети.

· Значительному увеличению потребности в источниках реактивной мощности.



1. Описательная часть

1.1 Краткая характеристика проектируемого объекта

«ЭСН и ЭО ремонтно-механического цеха»

Ремонтно-механический цех (РМЦ) предназначен для ремонта и настройки электромеханических приборов, выбывающих из строя.

Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. РМЦ имеет два участка, в которых установлено необходимое для ремонта оборудования: токарные, строгальные, фрезерные, сверлильные станки и др. В цехе предусмотрены помещения для трансформаторной подстанции (ТП), вентиляторной, инструментальной, складов, сварочных постов, администрации и пр.

РМЦ получает ЭСН от главной понизительной подстанции (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой ТП- 0,9 км, а от энергосистемы (ЭСН) до ГПП- 14 км. Напряжение на ГПП- 6 и 10 кВ.

Количество рабочих схем- 2. Потребители цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН. Грунт в районе РМЦ- чернозем с температурой +20. Каркас здания цеха смонтирован из блок- секций длиной 6 м каждый.

Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень оборудования РМЦ: вентиляторы, сварочные агрегаты, токарные автоматы, зубофрезерные станки, круглошлифовальные станки, заточные станки, сверлильные станки, токарные станки, строгальные станки, фрезерные станки, расточные станки, краны мостовые.



2 Расчетная часть

подстанция трансформатор перегрузка замыкание

2.1 Расчёт электрических нагрузок

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства; занижение нагрузки - к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприемников. При расчетах и исследовании силовых электрических нагрузок применяют расчетные коэффициенты, характеризующие режимы работы электроприемников. Коэффициент использования Ки характеризует использование активной мощности и представляет собой отношение активной средней мощности Рем одного или группы приемников за наиболее загруженную смену. Одиночные электроприемники группируют и присоединяют к силовым щитам. Следовательно, для групп электроприемников.

Определяем номинальную мощность, мощность всех электроприемников.

?Pн = Pн1*n = 44,5*2= 89 кВт

где, Pн1 - номинальная мощность одного приемника.

n - число электроприемников;

Рассчитываем активную мощность:

Pсм = Pн*K и = 89*0,2= 17,8 кВт

где, Ки - коэффициент использования;

Рн - номинальная мощность;

Рассчитываем реактивную мощность:

Qсм = Р смtgц = 17,8 *1,15 = 20,47 кВар

где, tgц определяем по cosц;

Рассчитываем средний коэффициент использования для группы электроприемников.

Ки. ср =(?Pсм)/(?Pном) = 1036,04/1927,02 = 0,78

где, ?Рн - активная суммарная мощность;

Эффективное число электроприемников: nэ

nэ =2 Рн? / Рн.max = 2*1927,02/253 = 15,2

где, Рмах мощность одного электроприемника;

Активная расчетная мощность: Рмах, кВт

Рмах = Кмах * Рcм? = 1,23*1036,04 =1274,3 кВт

где Кмах - коэффициент максимума

определяем в зависимости nэ и Ки

Реактивная максимальная мощность: Qмах, кВар

Qмах = Qсм ? = 782,25 кВар

Определяем полную максимальную мощность: Sмах, кВ*А

Sмах =v Рмах2 + Qмах2 = 1495,2 кВ*А

Максимальный ток нагрузки силового пункта: Iмакс, А

Iмакс = Sмах /v3*Uн = 1495,2/1,73*0,4= 2160,69 А

где, Uн=0,4кВ

Находим ток на шинах : Iн А

Iн = Sмах /2*v3*Uн =1044,1 А

Находим мощность трансформатора: Sтр

Sтр = Iн / 2*0,75 = 1044,1/2*0,75 = 996

По результатом расчета определяем:

Iдоп =1180А, сечения F=80*6 мм2

R0=0.074мОМ/м - активное сопротивление

А =300 мОм/м

X0=0.189мОм/м - индуктивное сопротивление

Полученные данные записываем в таблицу.

Таблица-1.Сводная ведомость нагрузок

Наименования	n	PкВ	P?	Ku	cos	tg	Pсм	Qсм	Pm	Q m	S m	I н	F
Центрифуга	2	44,5	89	0,2	0,65	1,15	17,8	20,47
Гильотина	1	11	11	0,56	0,75	0,86	6,16	5,29
Миксер	1	120	120	0,56	0,75	0,86	67,2	57,79
Сварочный Тр-р	1	20	20	0,2	0,4	2,24	4	8,96
Токарный станок	10	4,5	45	0,17	0,65	1,15	7,65	8,79
Краны	3	97,5	292,5	0,05	0,5	1,73	14,62	25,3
Печь обжига	1	20	20	0,8	0,95	0,32	16	5,12
Тельфер	4	1,13	4,52	0,8	0,95	0,32	3,616	1,15
Освещения	30	0,4	12	0,85	1	0	10,2	0
Печь	1	30	30	0,8	0,95	0,32	24	7,68
Вентиляция	2	25	50	0,6	0,8	0,72	30	21,6
Камера сушки	1	253	253	0,6	0,75	0,86	151,8	130,5
Насос	1	50	50	0,7	0,8	0,72	35	25,2
Фильтр	1	30	30	0,6	0,85	0,6	18	10,8
Допол. Мощ.	6	150	900	0,7	0,8	0,72	630	453,6
?			1927,02				1036,04	782,25	1274,3	782,25	1495,2	1044,1	80*6

2.2 Компенсация реактивной мощности

При выборе компенсирующих устройств подтверждается необходимость их комплексного использования как для поддержания режима напряжения в сети, так и для компенсации реактивной мощности.

Рmax, Qmax - берем из таблице 1

Находим активную энергию: Wа, Вт

Wа=Рm*Т = 1274,3*8760 = 11162868 кВт*ч

где Т = 8760 - время работы предприятия за год

Находим реактивную энергию: Wр, Вт

Wр=Qm*Т = 782,25*8760 = 6852510 кВар*ч

Определяем фактический коэффициент мощности Cosц:

cos cp = Wа/v Wа2+ Wр2 = 0.8

Находим реактивную мощность компенсирующего устройства: Qку, кВар

Qку = Рm(tgц1- tgц2) = 1274,3*(0,72-0,34) = 484,2 кВар где по Cosц находим tgц1 = 0,72 ; tgц2= 0,34

Находим фактическую реактивную мощность компенсирующего устройства

Определяем фактический

tgц: tgц=РУmax * tgц1- Qкуф / РУmax = 0.38

По таблице Брадиса находим Cosц

Cosц=0.95

Следовательно компенсация реактивной мощности позволено повысить коэф. мощности до нормативного значения 0,95, что дает экономию эл. энергии.

2.3 Выбор сети выше 1кВ

Как правило, во всех внутрицеховых сетях с напряжением до 1000В сечения проводов и кабелей выбираются по условиям допустимого нагрева расчетным токам и проверяются по потери напряжения. Выбранные сечения проверяются по условиям защищаемости защитными аппаратами, установленными в цепях. Основное условие выбора сечений по допустимому нагреву:

Iдл.доп.> Iрасч

где Iдл.доп. - длительно допустимая нагрузка на провод, кабель, (А); Iрасч - расчётный ток установки, (А).

Для выбора кабеля определяем потери активной мощности

в трансформаторе: Р тр, кВт

ДРт=0,02*Smax

где Smax - берем по таблице

ДРт =0,02*1495,2=29,9 кВт

Реактивные потери в трансформаторе: Qт, кВАр

ДQт=0,1*Smax

ДQт =0,1*1495,2=149,52 кВар

Потери активной мощности в лиснии: Рл, кВт

ДРл=0,03* Smax

ДРл =0,03*1495,2=44,8 кВт

Активная суммарная мощность: Рр, кВт

? Рр=(Рmax +ДРт+ДРл)*Kсовм

где Рмах - берем из таблицы

Кс - коэффициент спроса

?Рр =(1274,3+29,9+44,8)*0,9=1214,1кВт

Суммарная реактивная мощность: Qр, кВАр

?Qр=(Qmax+ ДQт)*Kсовм

? Qр =(782,25+149,52)*0,9=838,5 кВар

Полная мощность: S р, кВА

?Sp=v Рр2+ Qр2

?Sp=v1214,12+839,52 =1476 кВА

Находим расчётный ток: Ip, А

Ip= Sp/v3*2Uн

Ip =1476/2*1,73*10=42,6А

Находим максимальный ток: Imax, A

Imax= Sp/v3*U

Imax=1476/17,32=85,4A

По току находим сечение : Fмм2

F = Imax / j

F = 85,4/ 1,4 = 61 мм2

Принимаем Fвп = 70 мм2

j=1,4А/мм2 R0=0,443 Ом/км U=10 кВ

F=70 мм2 X0=0,86 Ом/км

По данным выбираем оборудование

Трансформатор тока ТПЛ 10-УЗ:

Uн=10 кВ

Iн=400 А

Kc(д)=165

Kc(т)=34

Нагрузка измерения-10 В.А.

Трансформатор напряжения НОМ-10-66:

Uн (вн)=10 кВ.

Uн (нн)=100 В

Рн=150 ВА.

Рmax=630 ВА.

Короткозамыкатели КЗ-35У:

Uн=35 кВ.

Термическая стойкость-12,5/3 кА/с.

Амплитуда-42 кА.

Время отключения-0,12 с.

Масляные выключатели ВМПЭ-20:

Uн=10 кВ.

Iн=630 А.

Iн откл.=20 А.

Термическая стойкость-31,5/4 кА/с.

Амплитуда-80 кА.

Время отключения-0,12 с.

Отделители ОД-35/630:

Uн=35 кВ.

Iн=630 А.

Термическая стойкость-12,5/3 кА/с.

Время отключения-0,5 с.

Разъединители РВЗ:

Uн=10 кВ.

Iн=630 А.

Термическая стойкость-20/4 кА/с.

Разъединители РВРЗ:

Uн=10 кВ.

Iн=2000 А.

Термическая стойкость-31,5/4 кА/с.

Разъединители РДЗ:

Uн=35 кВ.

Iн=1000 А.

Термическая стойкость-25/4 кА/с.

ВН-16:

Uн=10 кВ.

Iн=200 А.

Термическая стойкость-6/10 кА/с.

IОТКЛ=0,4 кА.

2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения предприятия. Как правила, трансформаторов на подстанциях устанавливают не меньше двух. Должны учитываться конфигурация производственных помещений, расположения технологического оборудования.

Двух трансформаторные подстанции применяются при значительном числе потребителей.

Определяем полную мощность трансформатора: Smp, кВА

S н.тр.=Smax/n*Kз

где Smax - полная максимальная мощность

n - число трансформаторов

Кз - коэффициент загрузки (для КрАМЗа при второй категории 0,75-0,8)

S н.тр.=1495,2/(2*0,75) =996,8 кВА

По этим данным Smp=996,8 кВА выбираем два вида трансформаторов: 1000; 1600

Таблица -2 Данные трансформаторов:

	S тр	Uк.з	Ixx	ДРхх	ДРк.з.	К	Кз	? К
1	2*1000	5,5	1,4	2,45	12,2	60320	0,74	120640
2	2*1600	5,5	1,3	3,3	18	83200	0,93	83200

Находим коэффициент загрузки трансформаторов Кз:

Кз=Smax/Sнmp*n

где Smax - полная максимальная мощность,

SНТР - номинальная полная мощность трансформатора,

n - число трансформаторов

Кз1=1495,2/ (2*1000) =0,74

Кз2=1495,2/(1*1600) =0,93

Определяем реактивные потери на холостом ходу в трансформаторе: Qхх , кВАр

Qxx =Sнтр*Ixx/100

где Sнтp - номинальная полная мощность трансформаторов,

Ixx - ток холостого хода

Qxx1=1,4*1000 /100 =14 кВАр

Qxx2=1,3*1600/100=20,8 кВАр

Определяем реактивную мощность на коротком замыкании

в трансформаторе: Qкз , кВАр

Qкз=Sнтр*Uкз/100

где SHTP - номинальная полная мощность трансформаторов,

Uкз - напряжение короткого замыкания

Qкз1=5,5*1000/100= 55 кВАр

Qкз2=5,5*1600/100=88 кВАр

Находим потери хх активной мощности: Рхх? , кВт

Pхх= ДРхх +Kи* ДQхх

РХХ(1)=2,45+0,02*14=2,7 кВт

РХХ(2)=3,3+0,05*20,8=3,7 кВт

Находим потери кз активной мощности: Ркз?, кВт

Pкз= ДРкз +Kи* ДQкз

Ркз(1)=12,2+0,02*55=13,3 кВт

Ркз(2)=18+0,02*88=19,7 кВт

Находим приведенные потери активной мощности: Рr? , кВт

Рr?=Рхх*n +Кз2 *ДРкз *n

где РХХ - мощность холостого хода

Кз - коэффициент загрузки

n -число трансформаторов

Рr?1=2,7*2 +0,54 *13,3*2=19,7 кВт

Рr?2= 3,7*1+0,86*19,7*1=20,6 кВт

Находим потери хх активной мощности: Р2хх? , кВт

P'2хх= 2*ДРхх +1/2Kз2* Д Ркз?

P'2хх(1)=2*2,7+0,5*0,54*13,3=8,9 кВт

P'2хх(2)=2*3,7+0,5*0,54*19,7=15,8 кВт

Находим потери на амортизацию: Са, рублей

Са = Ка тр*?К

где, ?К - стоимость трансформатора

Са(1)=0,86*120640=103750 руб

Са(2)=0,86*83200=71552 руб

Энергия; Э

Э = P'2хх * Т

Э(1) = 8,9*8760 = 77964

Э(2) = 15,8*8760 = 138408

Определяем стоимость потерь энергии за год: Сп, рублей

Сп=Со*Э

где Со -цена одного кВт

Сn(1) = 0,52*77964 = 40541 руб

Сn(2) = 0,52*138408 = 71972 руб

Находим полную суммарную стоимость всех затрат энергии: Сэ, рублей

Сэ=Са+Сn

где Са - потери на амортизацию

Сn - стоимость потерь энергии

Сэ1 =103750+40541=144292 рублей

Сэ2 =71552+71972=143524 рублей

Срок окупаемости: Ток, год

Т=К1-К2 / Сэ1 - Сэ2

Сэ - суммарную стоимость всех затрат энергии

Т= 60320- 83200/ 144292- 143524 = - 29,8года

По расчетным данным и технико-экономическому выбору мы видим, что подходят трансформаторы марки КТП 2*1000 кВа- 10/0,4 кВ , так как они дешевые, на них идут маленькие потери энергии и после их подключения они могут быстро себя окупить и начать работать на прибыль предприятию, следовательно мы выбрали оптимальные трансформаторы.

2.5 Расчет сети низшего напряжения

Электрические сети служат для передачи и распределения электрической энергии к цеховым потребителям промышленных предприятий. Потребители электроэнергии присоединяются через внутрицеховые полстанции и распределительные устройства при помощи защитных и пусковых аппаратов.

Электрические сети промышленных предприятий выполняются внутренними (цеховыми) и наружными. Наружные сети напряжением до 1 кВ имеют весьма ограниченное распространение, так как на совершенных промышленных предприятиях электропитание цеховых нагрузок производится от внутрицеховых встроенных трансформаторных подстанций.

Произведем выбор питающих кабелей и защитной аппаратуры от токов перегрузки.

Рассчитываем ток центрифуги: I, А

I=P / v3Uн cosц

где Р - номинальная мощность центрифуги

Uн - номинальное напряжение центрифуги = 0,4кВ

I =44,5 / 1,73*0,4*0,65=99 А

Выбираем предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов.

Iдоп=125А ПР-2 200 / 125 АСБГ(3*35) А 3710 Б 160 / 120

Рассчитываем ток гильотины: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =11 / 1,73*0,4*0,75=21 А

Выбираем предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов.

Iдоп=26А ПР-2 60 / 25 АСБГ (3*2) А 3710 Б 40 / 26

Рассчитываем ток миксера: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =120 / 1,73*0,4*0,75=231А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=290А ПР-2 350 / 300 АСБГ (3*95) А 3710 Б 400/ 270

Рассчитываем ток сварочного трансформатора: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =20 / 1,73*0,4*0,4=72 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=100А ПР-2 120 / 100 АСБГ (3*16) А 3710 Б 100 / 75

Рассчитываем ток токарного станка: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =4,5 / 1,73*0,4*0,65=10 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=15А ПР-2 15 / 15 АСБГ (3*1) А 3710 Б 40 / 12

Рассчитываем ток краны: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =97,5 / 1,73*0,4*0,5=282 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=385А ПР-2 400 / 300 АСБГ (3*120) А 3710 Б 400 / 290

Рассчитываем ток печи обжига: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =20 / 1,73*0,4*0,95=30 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=35А ПР-2 60 /32 АСБГ (3*4) А 3710 Б 40 / 32

Рассчитываем ток тельфера: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =1,13 / 1,73*0,4*0,95=1,7 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=15А ПР-2 15 / 6 АСБГ (3*1) А 3710 Б 40 / 5

Рассчитываем ток освещения: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =0,4 / 1,73*0,4*1=0,5 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=15А ПР-2 15 / 2 АСБГ (3*1) А 3710 Б 40 / 2

Рассчитываем ток печи: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =30 / 1,73*0,4*0,95=46 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=60А ПР-2 60/ 60 АСБГ (3*8) А 3710 Б 80 / 47

Рассчитываем ток вентиляции: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =25/ 1,73*0,4*0,8=45 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=60А ПР-2 60/ 60 АСБГ (3*8) А 3710 Б 80 / 46

Рассчитываем ток камеры сушки: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =253 / 1,73*0,4*0,75=488 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=500А ПР-2 600 / 500 АСБГ (3*185) А 3740 Б 630 / 489

Рассчитываем ток насоса: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =50 / 1,73*0,4*0,8=90 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=125А ПР-2 200 / 125 АСБГ (3*35) А 3710 Б 160 / 91

Рассчитываем ток фильтр: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =30 / 1,73*0,4*0,85=51 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=60А ПР-2 60/ 60 АСБГ (1*10) А 3710 Б 80 / 59

Рассчитываем ток дополнительной мощности: I, А

I=P / v3Uн cosц

I =150/ 1,73*0,4*0,8=271 А

Выбираем сечение, предохранители, марки проводов, автоматы выключения по учебнику Коновалов

Iдоп=330А ПР-2 350/ 350 АСБГ (1*150) А 3730 Б 400 / 273

Распределительные и магистральные сети цеха рассчитываются не как высоковольтные, а иначе - не применяется расчет по экономической плотности тока, так как он ведет к завышению сечения проводников и кабелей на 200 - 300%. Поэтому он здесь и не применяется.

Таблица - 3

Наименования	Iн;А	Iдоп;А	Марка и сечения	Предохранитель	Автоматический выключатель
Центрифуга	99	125	АСБГ (3*16)	ПР-2 200 / 125	А 3710 Б 160 / 120
Гильотина	21	26	АСБГ (3*2)	ПР-2 60 / 25	А 3710 Б 40 / 26
Миксер	231	290	АСБГ (3*95)	ПР-2 350 / 300	А 3710 Б 400/ 270
Свароч. Тр-р.	72	100	АСБГ (3*16)	ПР-2 120 / 100	А 3710 Б 100 / 75
Токар. станок	10	15	АСБГ (3*1)	ПР-2 15 / 15	А 3710 Б 40 / 12
Краны	282	385	АСБГ (3*120)	ПР-2 400 / 300	А 3710 Б 400 / 290
Печь обжига	30	35	АСБГ (3*4)	ПР-2 60 /32	А 3710 Б 40 / 32
Тельфер	1,7	15	АСБГ (3*1)	ПР-2 15 / 6	А 3710 Б 40 / 5
Освещения	0,5	15	АСБГ (3*1)	ПР-2 15 / 2	А 3710 Б 40 / 2
Печь	46	60	АСБГ (3*8)	ПР-2 60/ 60	А 3710 Б 80 / 47
Вентиляция	45	60	АСБГ (3*8)	ПР-2 60/ 60	А 3710 Б 80 / 46
Камера сушки	488	500	АСБГ (3*185)	ПР-2 600 / 500	А 3740 Б 630 / 489
Насос	90	125	АСБГ (3*35)	ПР-2 200 / 125	А 3710 Б 160 / 91
Фильтр	51	60	АСБГ (1*10)	ПР-2 60/ 60	А 3710 Б 80 / 59
Допол. Мощ.	271	330	АСБГ (1*150)	ПР-2 350/ 350	А 3730 Б 400 / 273

2.6 Расчет токов короткого замыкания и проверка электрооборудования на действие токов короткого замыкания

В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий, сопровождающихся резким увеличением тока.

Различают следующие виды коротких замыканий: трехфазный или симметричное, - три фазы соединяются между собой; двух фазное - две фазы соединяются между собой без соединения с землей; однофазное - одна фаза соединяется нейтралью с источника через землю; двойное замыкание на землю - две фазы соединяются между собой и с землей.

Основными источниками возникновения таких коротких замыканий в сети могут быть: повреждение изоляции отдельных частей электроустановки; неправильные действия обслуживающего персонала; перекрытия токоведущих частей установки.

Короткое замыкание в сети может сопровождаться: прекращением питания потребителей, присоединенных к точкам, в которых произошло короткое замыкание; нарушением нормальной работы других потребителей, подключенным к неповрежденным участкам сети нарушением нормального режима работы энергетической системы.

Задаемся необходимыми данными для расчета:

Uб1=10,5 кB, Uб2=0,4 кB, Sтр=1000кВА, Uк.з=5,5%, ?Рк.з=12,2 кВт, Rок=0,443 м0м/м, Хок=0,086 м0м/м, Lк=0,3 км, Iоткл=20 кА, Rп.к.=15 м0м, Lш=1,3м, Xош= 0,189мОм/м, Rош=0 ,074 мОм/м, Rтт=0,05 мОм/м, Xтт=0,07 мОм/м

Находим полную мощность отключения установленного аппарат: Sоткл , МВА

Sоткл=1,73*Iоткл*Uн

где Iоткл - ток отключения

Uн - номинальное напряжение.

Sоткл=1,73*20*10=346 МВА

Определяем сопротивление системы: Хс , мОм

Хс= U2б/Sоткл

где Uб - базисная напряжение, кВ,

Sоткл - мощность отключения, МВА

Хс=110,25 / 346=0,31 мОм

Находим активное и индуктивное сопротивление линии:

Хл=Хок*Lк

Rл=Roк*Lк

где Хл - удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км

Rл- удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км

Lк=0,3 км -длина кабеля.

Хл =0,086 *0,3=0,025 Ом

Rл =0,443 *0,3=0,13 Ом

Находим активное сопротивление трансформатора: Rтр, мОм

Rтр=(Pк.з/Sн.тр)*(U2/Sтр)

где Pк.з- потери мощности при коротком замыкании.

Sн.тр -номинальная мощность трансформатора

Rтр = (12,2/1000)*(4002/1000)=1,95 мОм

Находим индуктивное сопротивление трансформатора: Xтр, мОм

Xтр=

где Uк.з- напряжение при коротком замыкании

Xтр = 5,5 / 100 2- 12,2/1000 2* 4002/1000*10 6 =0,46 мОм

Рассчитываем активное и индуктивное сопротивление шины:

Rш =R0ш*Lш

Xш =X0ш*Lш

где Ro - удельное активное сопротивление шины,

Lш - длина шины,

Хо - удельное индуктивное сопротивление шины.

Rш =0,074*1,3=0,096 мОм

Xш =0,189*1,3=0,245 мОм

Находим суммарные сопротивления в первой точке:

R1=Rл

Х1=Хс+Хл + Хтт

R1=0,13мОм

Х1 =0,31+0,025+0,07=0,4 мОм

Находим полное сопротивление в первой точке: Z1, мОм

Z1=R12+X12

Z1= 0,13 2+0,4 2=0,41 мОм

Находим ток КЗ в первой точке: Iк.з1, кА

Iк.з1=Uн / Z1*1,73

Iк.з1=10 / 1,73*0,41 = 14,2 кА

Находим ударный ток в первой точке: Iу, кА

Iу=1,41*Ку*Iк.з.

Iу =1,41*1,8*14,2=36,03 кА

где Ку =1,8.

Находим мощность короткого замыкания в первой точке: Sк.з1, МВа

Sк.з1=1,73*Iк.з1*Uн

Sк.з1= 1,73*14,2*10=245,66 МВа

Находим суммарные активное и индуктивное сопротивление во второй точке: R2, мОм

R2=Rл + Rтр+ Rш+ Rпк

Х2=Хс+Хл + Хтр+ Хш

R2=0,13+1,95+0,096+15 = 17,176 мОм

Х2 =0,31+0,025+0,46+0,24=1,03 мОм

Находим полное сопротивление в первой точке: Z2, мОм

Z2=R22+X22

Z2= 17,176 2+1,03 2=17,2 мОм

Находим ток короткого замыкания во второй точке: Iк.з2, кА

Iк.з2=Uн / 1,73*Z2

Iк.з2=400/1,73*17,2 = 13,44 кА

Находим ударный ток: Iу2, кА

Iу2 =1,41*Ку*Iк.з2

Iу2=1,41*1*13,44 = 18,96 кА

где ударный коэффициент Ку =1

Находим мощность короткого замыкания во второй точке: Sк.з, МВА

Sк.з =1,73*Iк.з2*Uн

Sк.з =1,73*13,44 *0,4=9,3 МВА

Таким образом, расчетным путем определены токи короткого замыкания и другие сопутствующие параметры, именно по ним теперь можно определить и проверить параметры релейной защиты и оборудование высокого напряжения.

Выбор оборудования по току к.з.

От выбора оборудования зависит надежность системы и ее нормальная работа, а так же сохранение целостности оборудования, поэтому он имеет огромное значение.

Таблица 5 - Сводные данные по выбору оборудования

Выключатель ВМПП , ВМПЭ - 20	Разъединитель РВ, РВЗ	Трансформатор тока ТПЛ 10-43
Расчетные данные	Допустимые данные	Допустимые данные	Допустимые данные
Uн = 10 кВ Imax н = 100 А Iу = 36,03 кА Iк.з. = 14,2 кА Iкз2*t пр = =14,2 2 * 1,005 = =202,6 кА2*с Sк = 1,73* Uн* Iк.з. = 1,73*10*14,2 = = 245,66 МВА	Uн = 10 кВ I н = 630 А Iоткл = 20 кА Iм = 80 кА Sоткл=1,73*Uн*Iоткл= 1,73*10*20= =346 МВА I52*t5=31,52*4= =3969 кА2 *с	Uн = 10 кВ I н = 400 А Iм.= 41 кА T = 4 сек. t1002*t10=412*4= =6724 кА2*с	Uн = 10 кВ I н = 200А Кд =250 Кт =34 Iм= Кд*1,41* I н = =250*0,4*1,41= =141 кА (Кт*Iн)2= =(34*0,4)2*3= =184,96кА2*с

Выбор и проверка шин на динамическую устойчивость

При коротком замыкании в результате возникновения наибольшего ударного тока короткого замыкания в шинах и других конструктивных распределительных устройствах возникают электродинамические усиления, которые, в свою очередь, создают изгибающий момент, а следовательно, механическое напряжение в металле. Последнее должно быть меньше максимально допустимого напряжения для данного металла.

Шину распределительных устройств выбирают по номинальным параметрам.

Выберем и проверим шину на динамическую устойчивость к токам короткого замыкания при расчетном токе нагрузки Iн=1156 А, ударный ток Iу=18,96 кА. Шина установлена на изоляторах плашмя, расстояние между фазами

а = 30 мм, расстояние между изоляторами в пролете l=800 мм =80 см

Выбираем по расчетному току шину алюминиевую размером 80*6 мм2

с допустимой токовой нагрузкой Iдоп=1150 А.

Найдем момент сопротивления шины при установке плашмя :W, см3

W=0,6*82 / 6= 6,4 см3

Расчетное напряжение в металле шины расч, МПа

=1,76*10-3 * Iу 2*I2 /(а*W)

=1,76*10-3*18,96 2 *1102 /(30*6,4)=39,8МПа

Так как доп< 80 МПа, то шина с расч= 39,8 МПа динамически устойчива к токам короткого замыкания.

Проверка кабеля

Проверка кабеля на термическую устойчивость к токам короткого замыкания. Кабель, как и шину выбираю по номинальным параметрам.

Кабель маркой АСГ на напряжение U=10 кВ, расчетный ток Iн=96 А, сечение F= 70 мм2. Расчетное время действия тока К.З.

tпр.п=f*(B”2)=1 сек

tпр.а=0,005* B”2=0,005 сек

tпр=tпр.п+tпр.а=1,005сек

Найдем минимальное сечение кабеля Sмин,, мм2

Fмин =14,2*103 v 1,005 / 85 = 168 мм2

Выбранный кабель сечением F=185 мм2 не удовлетворят условиям термической устойчивости. Принимаем время действия защиты 0,305 с. Тогда кабель сечением Fmin = 150 мм2 является термически устойчивым.

2.7 Расчет заземления и молниезащиты

При расчете заземляющего устройства определяются тип заземлителей, их количество и место размещения, а также сечение заземляющих проводников. Этот расчет производится ожидаемого сопротивления заземляющего устройства в соответствии с существующими требованиями ПУЭ.

В качестве заземляющих проводников используют: нулевые рабочие проводники сети, металлические конструкции зданий и производственного назначения, стольные трубы электропроводок, металлические коробки винопроводов.

В случаях, когда рассмотренные проводники не могут быть использованы, прокладывают специальные заземляющие устройства.

Данные для расчета:

воздушная линия Lв= 0,2 км,

кабельная линия Lк= 0,1 км,

р = 20 Ом * м, так как почва - торф,

= 1,1 - расчетный коэффициент,

Lп= 110 м - длина заземляющей полосы,

Определяем ток заземления: Iз, А

Iз= U(35*Lк + Lв)/ 350

где Lв воздушная линия,

Lк кабельная линия

Iз = 10(35 * 0,1 + 0,2) / 350 = 0,1А

Находим сопротивление заземляющего устройства: Rз, Ом

Rз = Uз/Iз

Rз = 125 / 0,1 = 1250 Ом > 4 Ом

Сопротивление заземляющего устройства для сети 0,4 кВ с

глухо-заземленной нейтралью должно быть не более 4 Ом. Принимаем сопротивление при общем заземлении 4Ом

Расчетное удельное сопротивление грунта определяем: ррасч, Ом*м

ррасч = р из *

где почва -торф => р из = 20 Ом * м

ррасч = 20 *1,1 = 22 Ом * м

Определяем сопротивления одиночного прутка: Rо, Ом

Rо = 0,27 *ррасч

Rо = 0,27 * 22 =5,9 Ом

Найдем необходимое число вертикальных заземлителей: nв, шт

nв = Rо / Rз * в

nв = 5,9 / 4*0,43 = 4 шт

Сопротивление заземляющей полосы: Rn Ом

Rn=

где L коэффициент использования протяженных заземлителей,

t глубина заложения полосы

Rn =(0,366*22)\110 lg (2*1102)\(0,04*0,7) = 2,53 Ом

Сопротивление полосы в контуре: Rr, Ом

Rr = Rn/

Rr =2,53 / 0,43 = 5,8 Ом

Сопротивление вертикальных заземлений: Rв Ом

Rв = Rr* Rз / Rr - Rз

Rв = 5,8*4 / 5,8 - 4 = 12,8 Ом

Находим уточненное число стержней: n1

n1 = Ro / Rв

n1 = 5,9 / 12,8*0,43 = 1

Следовательно, при расчете заземления достаточно 1 штыря, при сопротивлении 13 Ома.

2.8 Выбор релейной защиты

Релейная защита, специальное устройство, обеспечивающие автоматическое отключение поврежденной части электрической установки. Если повреждение не представляет для установки непосредственной опасности, то релейная защита приводит в действие сигнальные устройства. Для обеспечения надежной работы релейной защиты должна: иметь избирательность (селективность), т. е. отключать высоковольтными выключателями или автоматами только повреждений участок установки; время срабатывания защиты характеризуется выдержкой времени, обеспечивающей избирательность действия защиты.

Определяем сопротивление системы: Xс, Ом

Xс=Uб2/Sкз

где Iкз - ток короткого замыкания

Xс =10,52 / 245,66=0,44 Ом

Сопротивление трансформатора: Xтр, Ом

Xтр=(Uкз*Uб2)/100*Sтр

где Sтр- мощность трансформатора, МВА

Xтр 5,5*110,25/100*1000=6,06 Ом

Ток 3 фазного К.З на шинах 10 кВ: Iквн(3),А

Iквн(3)=Uб/(1,73* Xс)

Iквн(3)=10500/(1,73*0,44)=13815,7 А

Ток 3 фазного КЗ на шинах 0,4 кВ, приведенный к стороне ВН: Iкнн(3),А

Iкнн(3)=Uб/(1,73*(Xс+ Xтр))

Iкнн(3)=10500/(1,73*(0,4+6,06))= 937,5 А

Ток 1 фазного К.З на шинах 0,4 кВ: Iкнн(1),А

Iкнн(1)=3*Uф/(2*Zтр+ Z0)

Iкнн(1)=3*220 /2*0,0088+ 0,081=6735 А

Ток 1 фазного КЗ на шинах 0,4 кВ, приведенный к стороне ВН: Iквн(1),А

Iквн(1)= Iкнн(1)*(Uсрнн/Uсрвн)

Iквн(1)= 6735 *(0,4/10,5)=256,5 А

Номинальные токи трансформатора:

Iном.н.н.=Sн/1,73*Uн.н

где Sн-полная номинальная мощность, кВА

UH.H- напряжение низкой стороны равное 0,4 к В

Iном.н.н =1000/1,73*0,4=1445 А

Iном.в.н.=Sн/1,73*Uв.н.

где Sн -полная номинальная мощность кВА

UB.H - напряжение высокой стороны равное 10 кВ

Iном.в.н =1000/1,73*10,5=55,2 А

Выбираем коэффициент трансформации на высоком напряжении.

Пересчитываем по стандартному току: Ктт.вн

Ктт.вн.= Ксх*Iном.вн./5

Ктт.вн.=1*55,2 / 5=11,04 > 3

Принимаем Кт.вн=100/5=20

Кт.о=600/5=120

Выбираем ток срабатывания максимально-токовой защиты, выполненной по схеме неполной звезды с реле РТ-40:

Iср.защ.=(Кн*Ксзп./Квозвр)Iраб.макс *Iном.вн

где Кн- коэффициент надежности равный

Ксзп - коэффициент самозапуска равный

квозвр- коэффициент возврата

Iраб.макс=1,4А

Iср.защ =(1,1*2,5 / 0,8)*1,4*55,1=265,1 А

Находим ток срабатывания реле: Iср.р, А

Iср.р=Iсз*Ксх/Ктт.вн.

где Ксх - коэффициент схемы,

Ктт.в.н -коэффициент трансформатора тока высокого напряжения

Iср.р =1*265,1 / 20=13,2 А

Рассчитываем ток реле при двухфазном коротком замыкании: Iраср.р, А

Iраср.р=(1,73*Iном.н.н.) / (2*Кт.в.н.)

где Iн.н- ток низкого напряжения кА

Iраср.р =(1,73*1445) / (2*20)=62,4 А

Находим коэффициент чувствительности при двухфазном коротком

замыкании: Кч

Кч= Iраср.р/Iср.р

Кч =62,4 / 13,2 =4,7 >2

Определяем ток расчетный: Iрасч, А

Iрасч= Iквн(1)/3*Кто

Iрасч =256,5 / 3*120=0,71 А

Находим коэффициент чувствительности: Кч

Кч=Iрасн/Iср.р

где Iрасн-расчетный ток A,

icp.p- ток срабатывания реле

Кч =0,71 / 13,1= 0,05<2

Релейная защита не чувствительна к току к.з

Определяем ток срабатывания и расчетный ток реле: Iср, Iр, А

Iср=(Км* Iном.тр.нн Котс) / (Квозвр* Кто)

где, Км=0,25 , Котс=1,25 , Квозвр=0,8

Iср =(0,25*1445*1,25) / (0,8*120)=5 А

Принимаем ток срабатывания реле 5А, Реле РТ-81/1

Iр= Iкнн(1) / Кто

Iр =6735 / 120 =56 А

Находим коэффициент чувствительности: Кч

Кч=Iр/Iср

Кч =56,12 / 5=11,5 >2

Выбираем ток срабатывания отсечки, выполненной по схеме неполной звезды с двумя реле типа РТ-40. Находим ток самозапуска:Iс.з, А

Iс.з.=Кн*I(3)к.з.н.н

где Кн- коэффициент надежности равный 1,1.

Iкз.нн(3) - трехфазный ток короткого замыкания низкого напряжения

Iс.з =1,1*937,5=1031,2 А

Определяем ток срабатывания реле отсечки: Iс.р, А

Iс.р=Ксх*Iсз/Ктт.в.н

где Ксх- коэффициент схемы,

Iсз - ток самозапуска

Iс.р =1*1031,2 / 20=51,5 А

Находим коэффициент чувствительности: Кч

Кч=0,87*I(3)кз.вн./Iс.з.

где IKЗ.BH(3) - ток короткого замыкания высокого напряжения,

Iс.з- ток самозапуска

Кч =0,87*13815,7 / 1031,2 =11,6 >2

Так как Кч больше 2, то защита достаточно чувствительна. Окончательно выбираем реле марки РТ 40/20. Кч отсечки определяем двух фазное короткое замыкания на выходах 10 кВ. Защита достаточно чувствительна. Для однофазного выбираем реле марки РТ 40/20. Нулевая защита на отключения автомата на низком напряжение на смежном участке. Также выбираем максимально токовую защиту МТЗ. Она действует при возникновении короткого замыкания. МТЗ - проста и ее в основном применяют для защиты трансформаторов, электродвигателей.



Заключение

Целью данной работы был расчет эффективности инвестиционного проекта ЦТРБ. Расчетные показатели, что проект является эффективным, так как срок окупаемости инвестиций меньше срока погашения кредита: интегральный эффект больше нуля и индекс рентабельности больше единицы.

Размещено на Allbest.ru

...