Электроснабжение насосной станции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика производства и приемников электроэнергии

2. Расчет электрической нагрузки

2.1 Определение каждого электроприемника

2.2 Расчет сменной мощности

2.3 Расчет и выбор компенсирующего устройства

2.4 Определение max расчетной мощности

3. Построение суточного и годового графиков

4. Выбор числа и мощности трансформаторов

5. Выбор питающих кабелей

6. Расчет токов короткого замыкания

7. Выбор схемы электроснабжения

8. Расчет и выбор электрического оборудования при U>1000В

9. Расчет распределительной сети при U<1000В

10. Учет и экономия электроэнергии

11. Техника безопасности и защита окружающей среды

Заключение

Литература

Введение

Энергетической программой России предусматривается дальнейшее развитие энергосберегающей политики. Экономия энергетических ресурсов должны осуществляться путем перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствование энергетического оборудования; сокращения всех видов энергетических потерь и повышения уровня использования вторичных ресурсов; улучшения структуры производства, преобразования и использования энергетических ресурсов.

Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределение электроэнергии.

Основой развития Российской энергетики является сооружение электростанций большой мощности. В России работают 80 электростанций с установленной мощностью выше 1000 МВт каждая, на которых сосредоточено более половины всей генерирующей мощности. На тепловых электростанциях (ТЭС) работают энергоблоки мощностью от 150 до 1200 МВт; на атомных (АЭС) - мощностью 1000 и 1500 МВт; на гидроэлектростанциях (ГЭС) - мощностью 600 и 640 МВт.

В настоящее время основой энергетических связей России являются линии напряжением 500 кВ. Введены в эксплуатацию линии напряжением 750 кВ, построены линии переменного тока Итат-Кузбасс, напряжением 1150 кВ, которые проложены до Урала.

Перед энергетикой в ближайшем будущем стоят задачи всемирного развития и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, приливной и др.; развития комбинированного производства электроэнергии и теплоты для центрального теплоснабжения промышленных городов. Повышение экономичности теплоэлектроцентралей(ТЭЦ) достигается укрупнением теплофрикционных агрегатов до 250 МВт, подачей теплоты на расстояние до 50 км, что позволит отказаться от использования газомазутного топлива. Крупные ТЭЦ обеспечивают теплотой 800 городов. Единичная мощность ТЭЦ достигла 1250 МВт.

1. Характеристика технологического процесса

Электроснабжение осуществляется от ГПП напряжением 10кВ, расположенной на территории станции. Количество рабочих смен -3. Потребители цеха относятся к 2 и 3 категориям надёжности электроснабжения. Грунт в районе здания - глина с температурой +10^оC. Каркас здания смонтирован из блоков - секций длинной 4 м каждый. Размеры цеха м. Все помещения, кроме машинного зала двухэтажные высотой 2,8 м. Она содержит: 1. Машинный зал:

1.1 Насосные агрегаты;

1.2 Дренажные насосы;

1.3 Кран мостовой;

1.4 Электронагреватели.

2 Ремонтный участок:

2.1 Сверлильный станок;

2.2 Заточный станок;

2.3 Токарно-револьверный станок;

2.4 Фрезерный станок;

2.5 Круглошлифовальный станок;

2.6 Резьбонарезной станок.

3. Агрегатную:

3.1 ЭД вакуумных насосов;

3.2 Электродвигатели задвижек.

4. Служебное помещение:

4.1 Начальник смены;

4.2 Обслуживающий персонал.

5. Сварочный пост:

5.1 Сварочные агрегаты.

6.Вспомогательные помещения.

2. Расчет электрической нагрузки

При выборе всех элементов в системе электроснабжения важнейшее значение имеет правильное определение электрической нагрузки. Методы расчета электрических нагрузок основываются на опытных данных.

2.1 Расчет начинают с определения номинальной мощности Р_н каждого электроприемника

Номинальная мощность Р_н это полезная мощность, которая указывается в паспортных данных электроустановок - Р_п (паспортная). Для электродвигателей станков, вентиляторов, насосов, компрессоров Р_н=Р_п.

Для двигателей, работающих в повторно кратковременном режиме (краны, лифты)

Р_н=Р_п• [1, с.3]

Стандартные значения ПВ=15, 25, 40, 60%

Для электроосветительных установок расчет номинальной мощности можно определить

Р_н=Р_уд•F•К_з [1, с.3]

Р_уд (Вт/м²) - удельная мощность, определяемая из таблиц

F (м²) - площадь помещения

К_з=1,5 коэффициент запаса.

Для многодвигательных станков Р_н определяется как суммарная мощность установленных на станке или агрегате электрических двигателей. Этот расчет предоставляется в виде таблицы.



Таблица 2.1.1. Сводная таблица электрической нагрузки участка

№ позиции на плане	Наименование электрических приемников	Мощность каждого, кВт	Количество приемников, шт.	Общая мощность, кВт	Суммарная мощность, кВт
1, 2	Вентиляторы	5,5	2	5,5	11
3	Сверлильный станок	3	1	3	3
4	Заточной станок	2,2	1	2,2	2,2
5	Токарно-револьверный станок	11+1,1+0,55	1	12,65	12,65
6	Фрезерный станок	4+0,75	1	4,75	4,75
7	Круглошлифовальный станок	5,5+1,5	1	7	7
8	Резьбонарезной станок	4	1	4	4
9-11	Электронагреватели отопительные	20	3	20	60
12	Кран мостовой	26	1	13	13
13-17	Вакуумные насосы	4	5	4	20
18-22	Задвижки	2,2	5	2,2	11
23-27	Насосы	132	5	132	660
28, 29	Дренажные насосы	18,5	2	18,5	37
30, 31	Сварочные трансформаторы	20	2	4,43	8,86
ЩО	Щиток освещения				13,75
	Итого		31		868,21

Нагрузка участка цеха площадью F= 1320 м².

На участке работают:

А) Мостовой кран, для которого Р_п=26 кВт, ПВ=25%

Определяем Р_н для грузоподъемных механизмов

Р_н=Р_п•

Р_н=26•=13 кВт

Б) 2 сварочных тарнсформатора, для которых S=20 кВА, cosц=0,35, ПВ=25%



Р_н=2•S• cosц •

Р_н=2•20•0,35• = 8,86 кВт

В) Электроосветительная установка

Р_уд=7 Вт/м², К_з=1,5

Р_н= Р_уд•К_з•F=7•1,5•1320=13860 Вт

Приняв стандартную мощность источника света 250Вт, определяем Р_н=55•0,25=13,75 кВт.

Г) Вентиляционная установка цеха работает от двух электродвигателей Р_н=5,5 кВт.

Д) 5 насосных агрегатов Р_н=132 кВт; 2 дренажных насоса Р_н=18,5; 5 вакуумных насосов Р_н=4 кВт. Для всех насосов общая мощность Р_об=717 кВт.

Е) Группа металлообрабатывающих станков:

1•3=3 кВт

1•2,2=2,2 кВт

1•11+1•1,1+1•0,55=12,65 кВт

1•4+1•0,75=4,75 кВт

1•5,5+1•1,5=7 кВт

1•4=4 кВт

Р_общ=3+2,2+12,65+4,75+7+4=33,6 кВт

Ж) 3 отопительных электронагревателя Р_н=20 кВт

З) 5 электродвигателей задвижек Р_н=2,2 кВт.



2.2 Расчет сменной мощности

Сменная мощность учитывает мощность в период наиболее загруженной смены. Для вновь проектируемых предприятий Р_см=Р_н•К_и [1, с.6]

Q_см=Р_см•tg? [1, с.6]

К_и - коэффициент использования электроприемника.

Величина К_и, cos?, tg? определяются из таблицы 1 приложения.

Для расчета электроприемники объединяют в группы с одинаковым режимом работы и, следовательно, одинаковыми величинами К_и, cos?, tg?. Расчет производится в табличной форме. Мощность электродвигателей задвижек при расчете не учитываем.

Таблица 2.2.1. Расчет сменной мощности

№	Наименование электрического оборудования	N, шт.	Рн, кВт	Ки	cos?	tg?	Рсм, кВт	Qсм, кВар
1	Металлообрабатывающие станки	6	33,6	0,14	0,6	1,33	4,7	6,25
2	Электронагреватели	3	60	0,55	0,95	0,33	33	10,89
3	Сварочные трансформаторы	2	8,86	0,3	0,35	2,67	2,66	7,1
4	Насосы и вентиляторы	14	728	0,65	0,8	0,75	473,2	354,9
5	Кран мостовой	1	13	0,06	0,45	1,98	0,78	1,54
6	Электроосвещение	-	13,75	0,9	0,95	0,33	12,37	4,08
	Итого по проектируемому участку	26	857,21	0,61	0,807		526,71	384,76

Определяем среднее значение К_и для участка цеха:

К_{и ср.}= [1, с.7]

К_{и ср.}=



Определяем среднее значение cos? для участка цеха

cos?_ср= [1, с.7]

cos?_cр=

Расчет электрической нагрузки производится для выбора питающей трансформаторной подстанции, которая выбирается общей для насосной станции, или для нескольких цехов, расположенных в непосредственной близости друг от друга. Поэтому необходимо для дальнейшего расчета общую сменную мощность необходимо определить с учетом нагрузки соседних участков.

Таблица 2.2.2. Расчет общей сменной мощности

№	Наименование	N, шт.	Рн, кВт	Ки	cos?	Рсм, кВт	Qсм, кВар
1	Нагрузка проектируемого участка	26	857,21	0,61	0,807	526,71	384,76
2	Нагрузки соседних участков		909,61	0,52	0,73	473	439
	Всего		1766,82	0,57	0,77	999,71	823,76

К_и= [1, с.7]

К_и=

cos?_ср=[1, с.7]

cos?_ср=



2.3 Расчет и выбор компенсирующего устройства

Расчетная величина cos?_ср=0,77. Согласно ПТЭ для действующих электроустановок требуется обеспечить нормированное значение cos?_ср.

cos?_н=0,92 - 0,95

Поэтому необходимо принять меры для повышения cos? до принятого нормированного значения. Для проектируемой насосной станции должен быть принят ряд мероприятий, которые обеспечивают повышение cos? естественным путем, т.е. не требуют дополнительных установок и затрат. Но естественных способов повышения cos? недостаточно, поэтому необходимо выбрать компенсирующее устройство. Наиболее распространенным методом компенсации реактивной мощности является применение конденсаторных установок, которые устанавливают на подстанции на шинах 0,4 кВ.

Определяем расчетную мощность конденсаторных установок

Q_ку=•(tg?₁-tg?₂) [1, с.8]

При cos?_р=0,77, приняв cos?_н=0,94 определяем (tg?₁-tg?₂)=0,465

Q_ку=999,71•0,465 =464,86 кВар

Предполагая, что на проектируемой подстанции будет установлено 2 трансформатора (так как электрическая нагрузка представлена в основном потребителями второй категории), необходимо выбрать две конденсаторные установки.

Выбираем две комплектные конденсаторные установки типа УКМ -0,4-250-60 УБ с Q_н=250 кВар.



2.4 Определение максимальной расчетной мощности

Максимальная мощность - это наибольшая мощность, потребляемая насосной станцией в течение смены за 30 минут.

Р_мах=К_мах•Р_см [1, с.9]

Значение К_мах определяют из таблицы в зависимости от эффективного числа электроприемников n_э и среднего значения К_и

n_э= [1, с.9]

Р_1мах - единичная мощность наибольшего электроприёмника.

n_э=шт.

Из таблицы 4 К_мах=1,13

Р_мах= 1,13•999,71=1129,67 кВт

Согласно практики проектирования при n_э>10 Q_мах=Q_см

Следовательно, Q_мах=Q_см=823,76 кВар. Теперь можно определить полную расчетную мощность с учетом выбранных конденсаторных установок.

S_мах= [1, с.9]

S_мах=кВА

3. Построение годового суточного и графиков

Режим работы потребителей электроэнергии изменяется в часы суток и месяцы года. Эти изменения изображают в виде графиков. При проектировании пользуются типовыми графиками, у которых по оси ординат указывается изменение нагрузки в течение суток и или года в процентах на основании анализа работы действующих предприятий различных отраслей промышленности. За основу можно взять упрощенный суточный график и считать его неизменным в течение года. При расчете за 100% нагрузки по графику принимают Р_мах или S_мах.

Рисунок 3.1. Суточный график

На основании расчетов для суточного графика нагрузки строится годовой график.



Рисунок 3.2. Годовой график

100% по типовому графику соответствует Р_мах или S_мах. Продолжительность работы в году с определенной нагрузкой рассчитывается:

T₁=t₁•365 час;

T₂=t₂•365 час;

T₃=t₃•365 час;

T₄=t₄•365 час;

T₅=t₅•365 час;

W=P•T кВт•ч [1, с.10]

Расчет выполняется в виде таблицы:

Таблица 3.1. Расчет продолжительности работы и потребления мощности на производстве в течение года

№ ступени	Часы	Рн %	Sн кВА	P кВт	T час	W кВт ·ч
1	0-8	60	705,09	677,8	2920	1979176
2	8-16	90	1057,63	1016,7	2920	2968764
3	16-20	100	1175,15	1129,67	1460	1649318
4	20-22	80	940,12	903,74	730	659730
5	22-24	60	705,09	677,8	730	494794
Итого					8760	7751782

На основании расчетов для годового графика определяем число часов использования максимальной нагрузки T_max.

4. Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции

Выбор типа, числа и мощности трансформаторов на подстанции обусловлен величиной и характером нагрузок. Трансформаторные подстанции должны размещаться как можно ближе к центру размещения потребителей, поэтому рекомендуется применять трансформаторные подстанции, встроенные в цех. Наиболее распространение в последнее время получили КТП - комплектные трансформаторные подстанции. Однотрансформаторные подстанции применяются только при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки "складского" резерва, поэтому могут быть установлены только во вспомогательных цехах промышленных предприятий при наличии потребителей в основном 3 категории.

При наличии потребителей 1 и 2 категории, а также при наличии неравномерного графика применяют двухтрансформаторные подстанции.

Число трансформаторов более двух применяется в исключительных случаях при подлежащем обосновании. Каждый трансформатор должен быть рассчитан на покрытие всех нагрузок 1 и основных нагрузок 2 категории при аварийном режиме.

При проектировании отсутствуют точные данные о характере нагрузок, поэтому мощность каждого цехового трансформатора должна составлять 80-90% от суммарной расчетной мощности нагрузки.

Для двухтрансформаторных подстанций при аварийном отключении одного из трансформаторов второй на время ликвидации аварии должен быть загружен не более чем на 140 % согласно ПУЭ.

Чтобы выбрать наиболее рациональный вариант обычно рассматривают не менее двух вариантов числа и мощности трансформаторов, сравнивая их по технико-экономическим показателям. При этом для каждого варианта определяют капиталозатраты К₁ и К₂ и эксплуатационные расходы Э₁ и Э₂. Если при расчете окажется, что К₁> К₂, а Э₁<Э₂, определяют срок окупаемости.

[1, с.12]

Если лет выбирают вариант с меньшими эксплуатационными расходами. кВА, U₁=10кВ - напряжение питающей сети, U₂=0,4 кВ - напряжение распределительной сети цеха. Нагрузка представлена потребителями 2 категории. Выбираем встроенную в цех комплектную двухтрансформаторную подстанцию, с трансформаторами S_нт=1000 кВА. При работе двух трансформаторов каждый имеет коэффициент загрузки

[1, с.12]

К_з= или на 59%

В аварийном режиме, при отключении одного из двух трансформаторов или на 117%, т.е. перегрузки меньше допустимой 140%.

[1, с.12]

или на 117%

Выбираем трансформатор по каталогу и его технические данные заносим в таблицу.



Таблица 4.1. Технические данные трансформатора

Тип трансформатора	Sн кВА	U1н кВ	U2н кВ	Pхх кВт	Pкз кВт	Uкз %	Iхх %
ТМЗ-1000/10	1000	10	0,4	1,9	10,8	5,5	1,2

Для технико-экономического сравнения приводим расчет потерь мощности и энергии в трансформаторах за год.

Определяем реактивные потери мощности в трансформаторах.

[1, с.13]

квар

[1, с.13]

квар

Приняв К_эк=0,05 коэффициент потерь, экономический эквивалент реактивной мощности. Определяем приведенные потери активной мощности.

[1, с.13]

кВт

, кВт

Нагрузка цеха изменяется по графику.

При малых нагрузках (например, в ночные часы суток) экономически более целесообразно держать в работе только один трансформатор, поэтому необходимо определить S_кр - критическую мощность, при которой необходимо подключить второй трансформатор.



[1, с.13]

кВА

где n - количество работающих трансформаторов

Следовательно, при мощности более необходимо включить в работу второй трансформатор подстанции.

Рассчитываем приведенные потери мощности и потери энергии за год согласно графика нагрузки:

[1, с.14]

- коэффициент загрузки трансформатора, определяется для каждой ступени графика.

[1, с.14]

Расчет заносим в таблицу.

Для первой ступени нагрузки (начиная с максимальной)

= кВА, Т₁=1460 час.

Так как S_н1= кВА>S_кр=607,46 кВА, то работают два трансформатора



кВт

кВт•ч

кВт

кВт•ч

кВт

кВт•ч

кВт

кВт•ч

Расчет представим в виде таблице.

Таблица 4.2. Расчет числа и мощности трансформаторов на подстанции

№ ст.	Sн кВА	Число работающих трансформаторов	T, час	?P, кВт	?W, кВт•ч
1	1175,15	2	1460	14,36	20965,6
2	1057,63	2	2920	12,58	36733,6
3	940,12	2	730	10,99	8022,7
4	705,09	2	3650	8,37	30550,5
Итого		8760		96272,4

Для определения стоимости потерь за год необходимо знать стоимость 1 кВт•ч, которая определяется энергосистемой.

5. Выбор питающих кабелей

Питание цеховых трансформаторных подстанций выполняется либо от главной понизительной подстанции ГПП завода, либо от центрального распределительного пункта ЦРП, или от шин генераторного напряжения ближайшей энергостанции. Напряжение в сети внешнего электроснабжения принимается 6 кВ или 10кВ. наиболее вероятным вариантом выполнения сети внешнего энергоснабжения является использование кабельных линий (КЛ). воздушные линии(ВЛ) принимаются только в случаях, когда он проходят по незаселенной местности.

Сечение кабелей U>1000 В согласно ПУЭ выбирается по экономической плотности тока J_эк, величина которой определяется из таблицы в зависимости от Т_мах и типа изоляции проводника. Питающий кабель U=10 кВ будем выбирать с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией. При рассчитанном значении Т_мах=6862 час, J_эк=1,2

[1, с.16]

I_расч - ток, протекающий через кабель при работе двух трансформаторов на подстанции.

А

[1, с.16]

мм²



Выбираем трехжильный кабель типа ААБ-10-(3х35) I_доп=115А.

При аварийном режиме в случае отключения одного из трансформаторов или кабелей, через оставшийся в работе будет протекать ток

I_pmax=2•I_расч [1, с.17]

I_pmax =2•33,96=67,92 А

Так как I_доп=115 А>I_рmax=67,92 А, следовательно выбранный кабель допускает передачу всей нагрузки в аварийном режиме.

Кабель типа ААБ предназначен для прокладки в траншее в почве.



6. Расчет токов короткого замыкания

В электроустановках могут возникать различные виды коротких замыканий которые сопровождаются резким увеличением тока в цепи, соединяющей источник питания с местом повреждения и снижением напряжения. Электрооборудование, которое установлено в системах электроснабжения, должно быть устойчиво к токам короткого замыкания.

Для правильного выбора и проверки необходимо выполнить расчет, при котором нужно определить наибольшие возможные значения токов короткого замыкания. Источником питания всегда можно считать систему бесконечной мощности S_c=? так как мощность любого конкретного потребителя электроэнергии неизмеримо меньше мощности питающей электросистемы. Расчет токов короткого замыкания можно произвести в относительных единицах, при котором сопротивления всех элементов схемы, связывающих точку короткого замыкания с источником питания, приводятся к базисным условиям. Необходимо при этом задаться базисной мощностью S_б и базисным напряжением U_б. За S_б обычно принимают величину , удобную для расчета. Чаще всего

S_б=100 мВА. За U_б принимается напряжение той ступени, где произошло короткое замыкание, причем при расчете используют средние номинальные напряжения по шкале U_ср.н= 0,4;6,3;10,5;37;115;230 кВ.

Для расчета задается расчетная схема, в которой указывается только те элементы, сопротивление которых учитываются при расчете токов короткого замыкания.

В качестве примера возьмем расчетную схему, в которой питание ТП осуществляется от ГПП главной понизительной подстанции завода по кабельным линиям, которые выбраны в пункте 6. В свою очередь ГПП завода связана с питающей энергосистемой S_c=? по воздушным линиям ВЛ.



U_срн1=230 кВ

Х₀=0,4 Ом/км

l= 47 км

S_нт1=16 МВА

U_кз=10,5%

U_срн2=10,5 кВ

Х₀=0,08 Ом/км

l= 1,2 км

S_нт2=1 МВА

U_кз=5,5%

?P_кз=10,8 кВт

U_срн3=0,4 кВ

Расчет необходимо выполнить в трех точках короткого замыкания. При расчете тока короткого замыкания в цепях U>1000 В учитываются в основном только индуктивные сопротивления всех элементов, активными можно пренебречь вследствие их малости. Необходимо учесть активное сопротивление у кабелей так как при малых сечениях оно может быть даже больше индуктивного.

Для обеспечения выбираемого электрооборудования желательно принять такой режим работы схемы, при котором величины токов короткого замыкания будут наименьшими.

В реальных схемах электроснабжения для ограничения величин токов короткого замыкания принимается раздельная работа трансформаторов на подстанции и питающих линий, то есть в нормальном режиме работы секционные аппараты на шинах подстанции отключены. Поэтому схема помещения составляется только для одной цепи и рассчитываются в относительных единицах сопротивление всех элементов.

Определяем в относительных единицах сопротивление воздушной линии:

Х_*бВЛ=Х₀•l• [1, с.19]

Х_*бВЛ=0,4•47•=0,035

Определяем в относительных единицах сопротивление трансформатора ГПП:

Х_*бТ1= [1, с.19]

Х_*бТ1= =0,656



Для кабельной линии сечение которой определено в пункте 6 S=35 мм² рассчитываем в относительных единицах активное и индуктивное сопротивления:

Х_*бКЛ=Х₀•l• [1, с.20]

Х_*бКЛ=0,08•1,2• =0,087

R_*бКЛ= [1, с.20]

R_*бКЛ= =0,972

г=32 - удельная проводимость для алюминия.

Определяем в относительных единицах активное и индуктивное сопротивления трансформатора ТП.

R_*бТ2= [1, с.20]

R_*бТ2==1,08

Х_*бТ2= [1, с.20]

Х_*бТ2==5,39

Производим расчет тока короткого замыкания в точке К-1.



Определяем результирующее сопротивление для точки К-1.

Х_*бру= Х_*бВЛ+ Х_*бТ1 [1, с.20]

Х_*бру=0,035+0,656=0,691

Определяем базисный ток:

[1, с.20]

кА

Определяем действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания:

[1, с.20]

кА

Определяем амплитудное значение тока короткого замыкания - ударный ток:

[1, с.21]

кА



К_у=1,8 - ударный коэффициент, в случае, когда не учитывается активное сопротивление.

Расчет тока короткого замыкания в точке К-2.

Определяем результирующее индуктивное сопротивление:

Х_*брез=Х_*бВЛ+Х_*бТ1+Х_*бКЛ [1, с.21]

Х_*брз=0,035+0,656+0,087=0,778

Результирующее активное сопротивление:

R_*брз=R_*бКЛ=1,36

Полное результирующее сопротивление:

[1, с.21]

Для точки из К-2, I_б=5,5 кА

Определяем периодический ток короткого замыкания в точке К-2:

[1, с.21]

кА



Для определения К_у находим отношение:

По кривой из (Л-4 стр.228) определяем К_у=1,1

Ударный ток короткого замыкания:

[1, с.21]

кА

Расчет тока короткого замыкания в точке К-3.

Определяем результирующее индуктивное и активное сопротивления:

Х_*брез=Х_*бВЛ+Х_*бТ1+Х_*бКЛ+Х_*бТ2 [1, с.22]

Х_*брез=0,035+0,656+0,087+5,39=6,17

R_*брез=R_*бКЛ+R_*бТ2 [1, с.22]

R_*брез=0,972+1,08=2,05

Полное результирующее сопротивление:

[1, стр.22]



Определяем базисный ток:

[1, стр.22]

кА

Определяем периодический ток короткого замыкания:

[1, стр.22]

кА

Для определения К_у находим отношение:

Ударный ток короткого замыкания:

К_у=1,4 определяем из (Л-4 стр.228)

[1, с.22]

кА

На основании выполненных расчетов для точек К-1 и К-2 необходимо определить t_пр - приведенное время короткого замыкания, которое необходимо для проверки ЭО на термическую устойчивость.

Определяем t_пр для точки короткого замыкания К-1:



t_пр=t_пра+t_прп [1, с.22]

Для определения обеих составляющих t_пр необходимо знать

А) Коэффициент затухания

[1, с.23]

Так как источником в схеме является система бесконечной мощности S_с=?, то I?=I_?+I_П, следовательно в?=1

Б) Действительное время протекания К_у

t_д=t_защ+t_выкл [1, с.22]

t_защ - время работы релейной защиты

t_выкл - время отключения цепи выключателя.

Приняв t_защ =0,1 сек, t_выкл=0,09 сек

t_д=0,1+0,09=0,19 сек

Апериодическая составляющая приведенного времени

t_апр= 0,05•в?² [1, с.23]

t_апр= 0,05•1²=0,05 сек

Периодическая составляющая времени определяется по кривым (Л-4, стр.244) в зависимости от в? и t_д

t_прп=0,21 сек, следовательно t_пр=0,05+0,21=0,26 сек.

Для точки из К-2



В"=1 t_д=0,08 сек

t_пра= 0,05•1²=0,05 сек

t_прп=0,1 сек

t_пр=0,05+0,1=0,15 сек

7. Выбор схемы электроснабжения

Схемы внутреннего электроснабжения могут быть радиальными, магистральными или смешанными. Выбираем радиальную схему, в которой все электроприемники станции присоединены к силовым распределительным пунктам СП.

Применяют в основном два вида силовых пунктов у которых в качестве защитных аппаратов используют предохранители или автоматические выключатели.

Наиболее современным типом СП являются силовые пункты с автоматическими выключателями новых серий ВА-51, ВА-52 типа ПР8501, которые рассчитаны на 8,10 или 12 присоединений. Характеристики СП даны в таблицах Л5 таблица 7 приложений.

При радиальной схеме электроснабжения распределительная сеть выполняется кабелями или проводами, для которых необходимо выбрать способ прокладки.

Шинопроводы выбираются серии:

ШМА - магистральные

ШРА - распределительные

К которым через ответвительные коробки с предохранителями или автоматами присоединяют электроприемники насосной станции.



8. Расчет и выбор электрооборудования при U>1000 В

Для питания КТП от серии U>1000 В применяют 3 варианта выполнения высоковольтного ввода.

А) глухое присоединение кабеля.

Б) подключение трансформатора через разъединитель и предохранитель.

В) подключение трансформатора при помощи выключателя нагрузки.

Производим выбор и проверку разъединителя и предохранителя.

Расчетной точкой короткого замыкания для проверки этих аппаратов является точка К-2.

Для сравнения расчетных величин и допустимых параметров разъединителя и предохранителя составляется таблица.

[1, с.25]

мм²

Выбранный ранее кабель не обеспечивает условия термической устойчивости, поэтому сечение кабеля необходимо увеличить. Окончательно выбираем кабель:

ААБ-10-(3х50) I_доп =140 А



Таблица 8.1. Параметры разъединителя и предохранителя

Расчетные данные	Данные разъединителя РВ-10-400/У3	Данные предохранителя ПКТ-103-10-80-20 У3
Uк=10 кВ	Uном=10 кВ	Uном=10 кВ
Iрмах=67,92 А	Iном=400 А	Iном=80 А
Iу=6,87 кА	Iмах=41 кА	-
Iп2 •tпр=4,432•0,15=2,94 кА2•с	It2• t=1024 кА2с	-
Iп=4,43 кА	-	Iотк=20 А

Тип привода ПР-10

9. Расчет распределительной сети при напряжении 0,4 кВ.

При расчете распределительной сети необходимо выбрать аппараты защиты предохранители или автоматы, сечение проводов или кабелей для всех электроприемников и произвести проверку их на потерю напряжения. Порядок расчета выполняем для двух силовых пунктов СП-2 и СП-3, а также для насосных агрегатов.

СП серии ПР8501 с автоматами на 12 присоединений.

Питание электроприемников от СП-2 выполнено проводами серии АПВ, которые проложены в трубах. К рассчитанному СП присоединены: 5 вакуумных насосов (М13-М17); 5 задвижек (М18-М22); часть осветительной установки (ЩО). При разработке схемы желательно иметь резервные ячейки для присоединения переносного электрооборудования или для питания вновь установленных объектов при реконструкции. Для расчета распределительной сети необходимо знать величину расчетных токов на всех её участках, поэтому в начале определяем для всех работающих от этого СП электродвигателей номинальные и пусковые токи.



[1, с.27]

I_пуск= I_ндв• K_п [1, с.28]

Составляем таблицу с характеристиками электродвигателей, рассчитываем и заносим в эту же таблицу токи.

Таблица 9.1. Характеристики электродвигателей СП-2

Рн, кВт	cos?	з %	K=	Iном, А	Iпуск, А
4	0,84	84	6,0	8,62	51,72
2,2	0,83	80	6,0	5,04	30,24

Аналогично выполняем расчет для прочих электродвигателей

Для щитка освещения:

Выбираем автоматические выключатели и сечение питающих проводов для всех присоединений СП-2.

1. Для вакуумных насосов М13-М17.

На вакуумных насосах установлен один электродвигатель мощностью 4 кВт.



I_дл=8,62 А

I_пуск=8,62•6=51,72 А

Выбираем автоматические выключатели серии ВА-51 с тепловым и электромагнитным расцепителями типа ВА 51-25, I_на=25 А, I_нрасц=10 А то есть I_нрасц>I_ном, 10 А>8,62 А

Автомат необходимо проверить по току срабатывания электромагнитного расцепителя, для того чтобы исключить ложное срабатывание при пуске электродвигателя:

I_срэл> K•I_крмах

I_крмах - кратковременный максимальный ток, для одиночного электродвигателя принимаем равным I_П

К=1,25 - коэффициент запаса

I_срэл задается в каталогах кратностью по отношению к I_нтрасц, которая может быть равна 3,7,10.

Принимаем для выбранного автомата кратность равную 7.

Определяем I_срэл=7•10=70 А, следовательно

70>1,25•51,72=64,65 А

электроэнергия трансформатор мощность компенсирующий

Условие выполнено, следовательно, автомат не отключится при пуске электродвигателя. При выборе сечения провода необходимо обеспечить выполнение двух условий:

А) по условию нагрева длительным расчетным током I_доп? I_дл

Б) по условию соответствия выбранному автомату защиты I_доп> I_нзащап

Кроме этого необходимо учесть поправочные коэффициенты в случаях, когда условия прокладки отличается от нормальных.

Для питания трехфазного электродвигателя нужно положить в одной трубе 3 одножильных провода типа АПВ, а для присоединения к сети заземления может быть использована металлическая труба, в которой эти провода прокладываются. По условию механической прочности, согласно ПУЭ сечение алюминиевых проводов для питания силовой нагрузки должно быть не менее 2,5 мм², поэтому выбираем провод АПВ-3 (1х2,5) I_доп=19А

2. Для задвижек М18-М22.

На задвижках установлен один электродвигатель мощностью 2,2 кВт.

I_дл=5,04 А

I_пуск=5,04•6=30,24 А

Выбираем автомат ВА 51-25 I_на=25 А; I_нрасц=6,3 А;

I_срэл=7•6,3=44,1 А>1,25•30,24=37,8 А

Выбираем провод АПВ-3 (1х2,5) I_доп=19 А

3. Для щитка освещения мощностью 6,875 кВт.

I_дл=11 А

Выбираем автомат ВА 51-25 I_на=25 А; I_нрасц=12,5 А; I_срэл=3•12,5=37,5 А

Выбираем провод АПВ-3 (1х2,5) I_доп=19 А

Результаты расчетов заносим в таблицу.



Таблица 9.2. Для силового щитка СП-2

№	Наименование потребителя	Р, кВт	Iдл, А	Iкр, А	Тип автомата	Iна, А	Iнр, А	Iсрэл, А	Тип провода	S, мм2	Iдоп А
1	Вакуумные насосы 13-17	4	8,62	64,65	ВА51-25	25	10	70	АПВ	2,5	19
2	Задвижки 18-22	2,2	5,04	37,8		25	6,3	44,1		2,5	19
3	ЩО	6,875	11	-		25	12,5	37,5		2,5	19

Для выбора кабеля, питающего силовой пункт, определяем суммарный длительный ток:

I_?=5•8,62+5•5,04+11=79,3 А

Расчетный ток I_р=К_с•I_? [1, с.32]

Принимаем К_с=0,8, который учитывает одновременность работы электроприемников и степень их загрузки

I_р=0,8•79,3=63,44 А

I_кр определяем как максимальный кратковременный ток одного из потребителей плюс длительный ток прочих

I_кр=64,65+4•8,62+5•5,04+11=135,33 А

Выбираем групповой аппарат серии ВА 51-31 I_на=100 А; I_нрасц=80 А;

I_срэл=7•80=560 А>135,33 А

Этот автомат установлен в РУ 0,4 кВ КТП.

Выбираем питающий кабель АВВГ (3х35+1х16) I_доп=90 А.



Выполняем расчет для СП-3.

СП серии 8501 с автоматами на 8 присоединений.

Питание электроприемников от СП-3 выполнено проводами АПВ, которые проложены в трубах. К рассчитываемому СП присоединены: 2 дренажных насоса (М28, М29); 2 сварочных трансформатора (30, 31), 3 отопительных электронагревателя (9-11); часть осветительной нагрузки (ЩО).

Составляем таблицу с характеристиками электродвигателей, рассчитываем и заносим в эту же таблицу токи.

Таблица 9.3. Характеристики электродвигателей СП-3

Рн, кВт	cos?	з %	K=	Iном, А	Iпуск, А
18,5	0,88	89,5	7	35,73	250,11

Для сварочного трансформатора:



Для отопительных электронагревателей:

Для щитка освещения:

Выбираем автоматические выключатели и сечение питающих проводов для всех присоединений СП-3.

1. Для дренажных насосов М28, М29.

На дренажных насосах установлен один электродвигатель мощностью 18,5 кВт.

I_дл=37,73 А

I_пуск=250,11 А

Выбираем автомат ВА 51-31 I_на=100 А; I_нрасц=40 А;

I_срэл=7•10=400 А>1,25•250,11=312,64 А

Выбираем провод АПВ-3 (1х10) I_доп=47 А

2. Для сварочных трансформаторов 30, 31 мощностью 20 кВА.

I_дл=22,64 А

Выбираем автомат ВА 51-25 I_на=25 А; I_нрасц=25 А; I_срэл=7•25=175 А

Выбираем провод АПВ-3 (1х4) I_доп=28 А

3. Для отопительных электронагревателей 9-11 мощностью кВт.

I_дл=30,42 А

Выбираем автомат ВА 51-31 I_на=100 А; I_нрасц=31,5 А; I_срэл=7•31,5=220,5 А

Выбираем провод АПВ-3 (1х6) I_доп=32 А

4. Для щитка освещения мощностью 6,875 кВт.

I_дл=11 А

Выбираем автомат ВА 51-25 I_на=25 А; I_нрасц=12,5 А; I_срэл=3•12,5=37,5 А

Выбираем провод АПВ-3 (1х2,5) I_доп=19 А

Результаты расчетов заносим в таблицу.

Таблица 9.4. Для силового щитка СП-5

№	Наименование потребителя	Р, кВт	Iдл, А	Iкр, А	Тип автомата	Iна, А	Iнр, А	Iсрэл, А	Тип провода	S, мм2	Iдол, А
1	Дренажные насосы 28, 29	18,5	35,73	312,64	ВА51-31	100	40	400	АПВ	10	47
2	Сварочные трансформаторы 30, 31	4,43	22,64	-	ВА51-25	25	25	175		4	28
3	Электронагреватели 9-11	20	30,42	-	ВА51-31	100	31,5	220,5		6	32
4	ЩО	6,875	11	-	ВА51-25	25	12,5	37,5		2,5	19



Для выбора кабеля, питающего силовой пункт, определяем суммарный длительный ток:

I_?=2•35,73+2•22,64+3•30,42+11=219 А

Расчетный ток I_р=К_с•I_? [1, с.32]

Принимаем К_с=0,8, который учитывает одновременность работы электроприемников и степень их загрузки

I_р=0,8•219=175,2 А

I_кр определяем как максимальный кратковременный ток одного из потребителей плюс длительный ток прочих

I_кр=312,64+35,73+2•22,64+3•30,42+11=495,91 А

Выбираем групповой аппарат серии ВА 51-35 I_на=250 А; I_нрасц=200 А;

I_срэл=12•200=2400 А>495,91 А

Этот автомат установлен в РУ 0,4 кВ КТП.

Выбираем питающий кабель АВВГ (3х120+1х50) I_доп=200 А.

Выполняем расчет для насосов.

Таблица 9.5. Характеристика электродвигателя насоса

Рн, кВт	cos?	з %	K=	Iном, А	Iпуск, А
132	0,9	93	5,5	239,89	1319,39



Выбираем автомат ВА 51-35 I_на=250 А; I_нрасц=250 А;

I_срэл=12•250=3000 А>1,25•1319,39=1649,24 А

Выбираем 2 кабеля АВВГ (3х70+1х25) I_доп=140 А

Выбираем защитные аппараты, установленные на КТП в цепи силового трансформатора, секционный автомат и питающий кабель для конденсаторной установки.

Для выбора автомата в цепи силового трансформатора определяем максимальный расчетный ток. Этот ток определяется в режиме аварийного отключения одного из двух работающих трансформаторов. Считая, что оставшийся в работе трансформатор перегружен на 40%.

[1, с.33]

Выбираем автоматический выключатель ВА 53-43 I_на=2500 А. Проверяем выбранный автомат по отключающей способности в режиме короткого замыкания. Расчетной точкой короткого замыкания является точка К-3, для которой в пункте 7 определена величина тока короткого замыкания I_П=22,23 кА. Для выбранного автомата действующее значение тока отключения I_откл=36 кА, так как I_откл> I_П, 36 кА>22,23 кА, следовательно, выбранный автомат обеспечит надежное отключение цепи в режиме короткого замыкания.



Выбираем секционный автомат, для которого принимаем

I_расч=0,6•I_{махрасч} [1, с.33]

I_расч=0,6•2023,12=1213,87 А

Выбираем групповой автомат серии ВА 55-41 I_ном=1600А; I_откл=31 кА>I_П=22,23 кА;

Выбираем автомат в цепи питания конденсаторной установки.

[1, с.34]

Выбираем автомат ВА 53-39 I_ном=400А; I_откл=25 кА>I_П=22,23 кА

Питание конденсаторной установки выполнено кабелем, сечение которого определено по расчетному току и току защитного аппарата.

Выбираем 2 кабеля АВВГ (3х120+1х50) I_доп=200 А

В заключении делаем проверку распределительной сети на потерю напряжения и нужно убедиться, что величина этой потери не превышает 5% допустимых согласно ПУЭ.

Для выполнения этого расчета по плану цеха определяем длину кабелей и проводов.

Производим расчет для силового пункта СП-2.



По выбранным сечениям кабеля и проводов определяем величины r₀ и х₀.

Таблица 9.6. Сопротивление кабеля и проводов СП-2

S, мм2	r0, Ом/км	x0, Ом/км
2,5	12,5	0,116
35	0,894	0,088

Определяем величину потери напряжения к индивидуальным потребителям по формуле:

[1, с.35]

Потеря напряжения в проводе, питающем вакуумные насосы:



Аналогично выполнен расчет для прочих потребителей СП-2.

Для определения ?U_об в кабеле, питающим СП-2, определяем среднее значение cos?_ср:

[1, с35]

Составляем таблицу и определяем суммарную потерю напряжения от шин подстанции до потребителя.

Таблица 9.7. Потеря напряжения в проводах на СП-2

Потребитель	?U%	?Uобщ%	??U%
Вакуумный насос 13	0,23	0,85	1,08
Вакуумный насос 14	0,35		1,2
Вакуумный насос 15	0,47		1,32
Вакуумный насос 16	0,6		1,45
Вакуумный насос 17	0,72		1,57
Задвижка 18	0,13		0,98
Задвижка 19	0,2		1,05
Задвижка 20	0,27		1,12
Задвижка 21	0,34		1,19
Задвижка 22	0,42		1,27
Щиток освещения	0,35		1,2

Производим расчет для силового пункта СП-3.



По выбранным сечениям кабеля и проводов определяем величины r₀ и х₀.

Таблица 9.8. Сопротивление кабеля и проводов СП-3

S, мм2	r0, Ом/км	x0, Ом/км
2,5	12,5	0,116
4	7,81	0,107
6	5,21	0,100
10	3,12	0,099
120	0,261	0,080

Определяем величину потери напряжения в проводе питающем дренажные насосы:

Аналогично выполнен расчет для прочих потребителей СП-3.

Определяем среднее значение cos?_ср:



Составляем таблицу и определяем суммарную потерю напряжения от шин подстанции до потребителя.

Таблица 9.9. Потеря напряжения в проводах на СП-3

Потребитель	?U%	?Uобщ%	??U%
Дренажный насос 28	0,23	0,14	0,37
Дренажный насос 29	0,32		0,46
Сварочный трансформатор 30	0,48		0,62
Сварочный трансформатор 31	0,55		0,69
Отопительные нагреватели 9	1,1		1,24
Отопительные нагреватели 10	0,81		0,95
Отопительные нагреватели 11	0,55		0,69
Щиток освещения	0,35		0,49

Производим расчет для насосных агрегатов.

По выбранному сечения кабеля определяем величины r₀ и х₀.



Таблица 9.10. Сопротивление кабеля, питающего насосные агрегаты

S, мм2	r0, Ом/км	x0, Ом/км
3x70	0,2235	0,041

Так как мы выбрали 2 кабеля ,то величины r_о и x_о уменьшаем в 2 раза.

r_о=0,447/2=0,2235 Ом/км

x_о=0,082/2=0,041 Ом/км

Потеря напряжения в проводе, питающем вакуумные насосы:

Аналогично выполнен расчет для остальных насосных а...