Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО

«Уральский государственный горный университет»

Кафедра электрификации горных предприятий

Пояснительная записка

по расчетной работе по дисциплине: «Основы электроснабжения»

Вариант №3

Группа: ЭГП-09

Выполнили: Бадрутдинов Э.М.

Сапогов П.А.

Шарафутдинов В.М.

Проверил: Стариков В.С.

Екатеринбург 2012



1. Введение

Системой электроснабжения называют совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. В свою очередь под электроустановками понимается совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и превращения ее в другие виды энергии.

Системы электроснабжения промышленных предприятий обеспечивают электроэнергией промышленные электроприемники, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные, электросварочные и осветительные установки и т.п.

Особую проблему представляет собой проектирование системы электроснабжения промышленных предприятий, требования к которому постоянно повышаются, а специфика его как формы инженерной деятельности углубляется. Инженерный проект - это изображение (модель) будущей системы электроснабжения, представленное в схемах, чертежах, таблицах и описаниях, которые созданы коллективом проектировщиков в результате логического анализа исходных данных и на основе расчетов и сопоставления вариантов. Проектирование электроснабжения следует выполнять с таким расчетом, чтобы можно было реализовать схему развития на перспективу 20 лет, опираясь на планирование и прогнозирования развития предприятия. Осуществление схемы следует согласовывать с очередностью строительства предприятия и отдельных цехов, предусматриваемой пятилетними планами, и схемой развития отрасли на перспективу 10 лет. При этом осуществление первой очереди не должно приводить к бросовым затратам, связанным с последующими очередями строительства. Система электроснабжения, как в схемной, так и в конструктивных частях должна обеспечивать без существенной ее реконструкции возможность роста электропотребления объектами предприятия. Схема электроснабжения должна строиться так, чтобы все ее элементы постоянно находились под нагрузкой, а при аварии или плановом ремонте оставшиеся в работе могли принять на себя нагрузку, обеспечить после необходимых переключений функционирование основных производств предприятия.

В условиях действующих предприятий особую заботу для энергетиков представляют задачи экономии электрической энергии, особенно в части нормирования и регулирования электропотребления. Решение этих задач не возможно без знания особенностей и закономерностей построения, функционирования и развития систем электроснабжения и влияния режимов их работы на показатели энергосистемы.



2. Структурная схема электроснабжения



3. Расчет электрических нагрузок

трансформатор подстанция электрический сеть

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии.

Результаты расчетов нагрузок являются исходными материалами для всего последующего проектирования.

Расчет электрических нагрузок группы электроприемников (ВГП):

- максимальная расчетная активная нагрузка

- максимальная расчетная реактивная нагрузка

- расчетная полная мощность:

Расчетная активная мощность для каждой секции шин:

где - коэффициент разновременности максимумов активной нагрузки.

Коэффициент реактивной мощности I секции шин:



Таблица 1

Формуляр электрических нагрузок

№	Наименование потребителей групп электроприемников	Кол-во потреб. раб. в одно- временной работе	Руст одного ЭП	Руст ЭП общая	Расчетные коэф.	Расчетная мощность
					КС (КЗ)	сosцР/tgцР	РМ	QМ	SМ
		шт.	кВт/кВА	кВт/кВА	-	-	кВт	кВар	кВА
1	1-ая секция шин ГПП:
1.1	Т1 ТП техкомплекса промплощадки	1	1600	1600	0,7	0,75/0,88	840	740,81	1120
1.2	Т1 ТП отопительной кательной	1	630	630	0,7	0,75/0,88	330,75	291,69	441
1.3	ЦПП №1 (ввод 1)	1	800	800	0,9	0,85/0,62	720	446,22	847,06
1.4	ЦПП №2 (ввод 2)	1	800	800	0,9	0,85/0,62	720	446,22	847,06
1.5	Скиповой подъем № 1	1	1000	1000	0,8	0,8/0,75	800	600	1000
1.6	ВГП	1	1450	1450	0,95	0,85(оп)/0,62	1187,5	-735,95	1397,06
1.7	Компрессор (К1)	1	520	520	0,92	0,8(оп)/0,75	478,4	-358,8	598
	Итого по 1-ой с.ш.						5076,65	1430,19	5274,26
	С учетом равномерности активных нагрузок						4568,985	1430,19	4787,6
2	2-ая секция шин ГПП:
2.1	Скиповой подъем №2	1	1000	1000	0,8	0,8/0,75	800	600	1000
2.2	Компрессор (К2)	1	520	520	0,92	0,8(оп)/0,75	478,4	-358,8	598
2.3	Компрессор (К3)	1	520	520	0,92	0,8(оп)/0,75	478,4	-358,8	598
2.4	ЦПП №1 (ввод 2)	1	800	800	0,9	0,85/0,62	720	446,22	847,06
2.5	ЦПП №2 (ввод 2)	1	800	800	0,9	0,85/0,62	720	446,22	847,06
2.6	Клетевой подъем	1	630	630	0,75	0,75/0,88	472,5	416,71	630
2.7	Т2 ТП техкомплекса промплощадки	1	1600	1600	0,7	0,75/0,88	840	740,81	1120
2.8	Т2 ТП отопительной кательной	1	630	630	0,7	0,75/0,88	330,75	291,69	441
	Итого по 2-ой с.ш.						4840,05	2224,05	5326,58
	С учетом равномерности активных нагрузок						4356,05	1324,05	4552,83
	ИТОГО по ГПП						8925,03	2754,24	9340,43

4. Компенсации реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности, следовательно, установка компенсирующих устройств (КУ) может применяться для нескольких различных целей:

- для компенсации реактивной мощности по условию баланса реактивной мощности;

- для снижения потерь электроэнергии в сети;

- для регулирования напряжения.

Во всех случаях при применении КУ необходимо учитывать ограничения техническими режимным требованиям:

- необходимому резерву мощности в узлах нагрузки;

- располагаемой реактивной мощности на шинах её источника;

- отклонение напряжения;

- пропускной способности электрических сетей.

Расчет:

Расчет реактивной мощности для каждой секции шин с учетом компенсационных устройств:

Выбираем компенсационные батареи с ближайшей стандартной мощностью УКЛ - 6,3 - 900УЗ



5. Выбор силовых трансформаторов главной понижающей подстанции (ГПП)

Мощность трансформаторов ГПП определим с учетом допустимой перегрузочной способности в аварийном режиме и необходимостью резервирования, перспективой развития, а также по величине коэффициента экономической загрузки.

При выборе номинальной мощности трансформаторов ГПП учтем его способность к систематичным перегрузкам, так чтобы один трансформатор мог обеспечить работу в аварийном режиме с допустимой длительной перегрузкой на 40 % в течение не более пяти суток, каждые сутки по шесть часов, исходя из нормальной загрузки на 70 %.

Расчет:

1. Расчет мощность для секции шин I:

Принимаем два трансформатора по 10000 кВА.

Проверяем установленную мощность трансформаторов по послеаварийному режиму (5 дней по 6 часов/день)

Трансформаторы удовлетворяют требованию, как в номинальном, так и в послеаварийном режиме.

Д -35/6

Потери х.х:

Потери к.з:

Напряжение к.з:

Ток х.х:

2. Расчет потерь напряжения в трансформаторе.

В нормальном режиме

В послеаварийном режиме



6. Расчет электрических сетей выше 1000 В

Передачу электроэнергии от источников питания до ГПП осуществляется воздушными линиями. Сечение и марку выбирают по техническим и экономическим условиям.

К техническим условиям относят выбор сечений по нагреву расчетным током, условиям коронирования, механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Экономические условия выбора заключаются в определении сечения линии, приведенные затраты на сооружение которой будут минимальными.

Расчет:

1. Максимальный расчетный ток.

2. По нагреву в нормальном рабочем режиме проходит провод сечением 70 мм² марки АС-70

3. По экономической плотности тока, определяем экономически выгодное сечение:

Из ближайших стандартных сечений выбираем провода сечением 70 мм², марки АС-70

4. В связи с преобладанием электроприемников первой категории принимаем две одноцепные ВЛ. По условиям механической прочности для районов с толщиной стенки гололеда до 15 мм минимальное допустимое сечение проводов 35 мм². Выбираем провод марки АС-70.

5. По длительной допустимой нагрузке в аварийном режиме проходит провод.

6. Коэффициент нагрузки провода в нормальном режиме по каждой линии.

7. Коэффициент нагрузки провода в послеаварийном режиме.

8. Потери в ЛЭП

В нормальном режиме



В аварийном режиме

Проверка на термическую стойкость к токам короткого замыкания:

Расчет отходящих фидеров

Расчет фидеров осуществим на примере вентилятора главного проветривания

1. Номинальный расчетный ток (ВГП):

2. По нагреву в нормальном режиме проходит провод сечением 70 мм² марки АШВ - 70.

3. По экономической плотности тока, определяем экономически выгодное сечение:

Из ближайших стандартных сечений выбираем провод сечением 95 мм², марки АШВ - 95.

4. Проверка сечения кабеля марки ААШВ - 3х95 по длительному допустимому току.

Потери напряжения в нормальном режиме:

6.1 Кабельная линия до трансформаторной подстанции (ТП) техкомплекса промплощадки

1. Номинальный расчетный ток



2. По нагреву в нормальном режиме проходит кабель сечением 50 мм² марки АШВ - 3х50.

3. По экономической плотности тока, определяем экономически выгодное сечение.

Из ближайших стандартных сечений выбираем кабель сечением токоведущей жилы 95 мм², марки ААШВ - 3х95.

4. Проверка сечения кабеля марки ААШВ - 3х95 по длительному допустимому току.

Потери напряжения в нормальном режиме:

6.2 Кабельная линия до трансформаторной подстанции (ТП) отопительной котельной

1. Номинальный расчетный ток



2. По нагреву в нормальном режиме проходит кабель сечением 10 мм² марки ААШВ - 3х10.

3. По экономической плотности тока, определяем экономически выгодное сечение

Из ближайших стандартных сечений выбираем кабель сечением токоведущей жилы 70 мм², марки ААШВ - 3х70.

4. Проверка сечения кабеля марки ААШВ - 3х70 по длительному допустимому току

5. Послеаварийный расчетный ток

Потери напряжения в нормальном режиме:

Потери напряжения в послеаварийном режиме:

6.3 Кабельная линия до компрессора

1. Номинальный расчетный ток

2. По нагреву в нормальном режиме проходит кабель сечением 25 мм² марки ААШВ - 3х25.

3. По экономической плотности тока, определяем экономически выгодное сечение

Из ближайших стандартных сечений выбираем кабель сечением токоведущей жилы 70 мм², марки ААШВ- 3х70.

4. Проверка сечения кабеля марки ААШВ - 3х70 по длительному допустимому току

Потери напряжения в нормальном режиме:



6.4 Кабельная линия до клетевого подъема

1. Максимальный расчетный ток

2. По нагреву в нормальном режиме проходит кабель сечением 25 мм² марки ЦАСКН - 3х25.

3. По экономической плотности тока, определяем экономически выгодное сечение

Из ближайших стандартных сечений выбираем кабель сечением токоведущей жилы 70 мм², марки ЦАСКН - 3х70.

4. Проверка сечения кабеля марки ЦАСКН - 3х70 по длительному допустимому току.

Потери напряжения в нормальном режиме:



6.5. Кабельная линия до скипового подъема

1. Номинальный расчетный ток

2. По нагреву в нормальном режиме проходит кабель сечением 50 мм² марки ЦАСКН - 3х50.

3. По экономической плотности тока, определяем экономически выгодное сечение

Из ближайших стандартных сечений выбираем кабель сечением токоведущей жилы 95 мм², марки ЦАСКН - 3х95.

4. Проверка сечения кабеля марки ЦАСКН - 3х95 по длительному допустимому току

Потери напряжения в нормальном режиме



6.6 Кабельная линия до ЦПП (включая водоотлив)

1. Номинальный расчетный ток

2. По нагреву в нормальном режиме проходит кабель сечением 70 мм² марки ЦАСКН - 3х70.

3. По экономической плотности тока, определяем экономически выгодное сечение

Из ближайших стандартных сечений выбираем кабель сечением токоведущей жилы 70 мм², марки ЦАСК - 3х70.

4. Проверка сечения кабеля марки ЦАСК - 3х70 по длительному допустимому току

Потери напряжения в нормальном режиме:



6.7 Проверка ЛЭП по потери напряжения

Потери напряжения в элементах системы электроснабжения следует определять для нормального режима работы и для послеаварийного режима работы:

- для нормального режима;

- для послеаварийного режима;

Также потери напряжения определяют для наиболее отдаленного ЭП и для ЭП подключенного непосредственно к шинам РУ-6 кВ ГПП.

Проверка принятых сечений ВЛ и КЛ заключается в проверке возможностей РПН обеспечить требуемый режим U на зажимах наиболее близкого и дальнего ЭП.

Исходя из всевозможных сочетаний исходных условий необходимо определить .

;

;



Таблица 2

Потери напряжения

	Часы минимальной нагрузки	Часы максимальной нагрузки
Норм. режим	Удал.
	Ближний
После-аварийный режим	Удал.
	Ближний

Из Таблицы 2 видно, что потери напряжения в каждом режиме работы удовлетворяют условиям (в нормальном режиме допустимы отклонения +5…5%, в послеаварийном до 10%), следовательно, РПН трансформатора можно поставить в нулевое положение (регулировка не требуется).



7. Расчет токов короткого замыкания

Наиболее опасным видом переходного процесса является режим короткого замыкания. Коротким замыканием называется преднамеренное или случайное, не предусмотренное нормальными условиями эксплуатации, соединение различных точек сети между собой или землей.

Для проектирования и эксплуатации системы электроснабжения предприятия большое значение имеет расчет токов КЗ, зависящий от исходных данных, назначения и требований к точности результатов расчета.

Расчету токов КЗ должен предшествовать анализ схемы электроснабжения и определение наиболее тяжелых расчетных условий. Эти условия находят отражение в расчетных схемах, которые составляются на основе принципиальной схемы. При выборе расчетной схемы исходят из нормального режима эксплуатации с наибольшем числом включенных источников питания и подпитки точки КЗ в последующих аварийных режимах.



Рис. 2 Расчетная схема короткого замыкания

Расчетная схема показана для самой тяжелой ситуации, когда секционный выключатель замкнут, т.е. обе секции работают на одном трансформаторе.



Рис. 3 Ток короткого замыкания в точке К1

7.1 Ток короткого замыкания в точке К1

Расчет ведется в относительных базисных единицах.

Базисная мощность системы, принимается кратной 10:

Реактивное сопротивление системы:

Базисное напряжение на стороне ВН:

.

Базисный ток на стороне ВН:

.

Реактивное сопротивление воздушной линии, приведенное к базисным условиям:

Результирующее реактивное сопротивление от источника питания до точки К1:

Активное сопротивление воздушной линии:

Ом/км;

.

Результирующее активное сопротивление от источника питания до точки К1:



Т.к. , то нельзя пренебречь.

0.646>0.218

Результирующее полное сопротивление до точки К1:

.

Установившееся значение тока КЗ в точке К1:

.

Ударный ток в точке К1:

.

Постоянная времени затухания апериодического тока при КЗ:

.

Ударный коэффициент: .

7.2 Ток короткого замыкания в точке К2

Базисное напряжение на стороне НН:

.

Базисный ток на стороне НН:

.

Реактивное сопротивление обмоток трансформатора:

.

Результирующее реактивное сопротивление от источника питания то точки К2:

Результирующее активное сопротивление от источника питания до точки К2:

Т.к. (0.711 > 0.46), то нельзя пренебречь

Результирующее полное сопротивление до точки К2:

Установившееся значение тока КЗ в точке К2 от системы:



Ударный ток в точке К2 от системы:

Постоянная времени затухания апериодического тока при КЗ:

Ударный коэффициент:

7.3 Ток короткого замыкания от двигателей

В нашем случае при КЗ подпитка происходит от двигателей. Для расчета эти двигатели можно объединить в 2 группы: 3 синхронных двигателя (компрессор); 1 синхронный двигатель (водоотлив). Т.к. двигатели в одной группе имеют одинаковые данные и расположены от РУ на одинаковом расстоянии, то следует рассчитать подпитку по одному двигателю из каждой группы.

От синхронного двигателя компрессора

Активное и реактивное сопротивления внешней связей, в относительных базисных единицах:

;



;

Ом/км;

Полное сопротивление внешней связи найдем:

Полная номинальная мощность двигателя:

МВА.

Сопротивление обмоток двигателя в относительных базисных единицах:

- сверхпереходное индуктивное сопротивление эл. машины по продольной оси (для АД, СД и компенсаторов принимаем =0.2).

Т.к. <0,1 (0.203<2,89), то полным сопротивлением внешней связи можно пренебречь.

Номинальный ток двигателя:

А;



Сверхпереходная ЭДС определится:

о.е.

Сверхпереходный ток от двигателя:

.

Ударный ток от двигателей:

.

=1.8…1.9 для синхронных двигателей, для случая, когда сопротивление внешних связей не учитывается.

Установившееся значение тока КЗ от двигателя:

.

По справочным данным = 0.58…0.6.

От синхронного двигателя водоотлива

Активное и реактивное сопротивления внешней связей, в относительных базисных единицах:

;



;

Ом/км;

Полное сопротивление внешней связи найдем:

Полная номинальная мощность двигателя:

МВА.

Сопротивление обмоток двигателя в относительных базисных единицах:

Т.к. <0,1 (0,362<1.36), то полным сопротивлением внешней можно пренебречь

Номинальный ток двигателя:

кА;

Сверхпереходная ЭДС определится:



о.е.

Сверхпереходный ток от двигателя:

.

Относительные номинальные реактивное и активное сопротивления внешней связи определятся:

Ударный ток от двигателей:

.

для синхронных двигателей, для случая, когда сопротивление внешних связей учитывается определится из выражения:

Расчетное значение постоянной времени затухания апериодического тока от двигателя в точке КЗ:



,

где - постоянная времени затухания апериодического тока при КЗ на зажимах двигателя. (Принимается по справочным данным для синхронных двигателей)

Установившееся значение тока КЗ от двигателя:

.

По справочным данным = 0,58…0,6.

Ток короткого замыкания в точке К2 с учетом подпитки двигателями:

Сверхпереходный ток КЗ в точке К2

кА

Ударный ток КЗ в точке К2

Установившееся значение тока КЗ в точке К2



8. Проверка допустимости тока КЗ на шинах ЦПП

Из задания следует, что ток КЗ не должен превышать 5 кА по условиям безопасности электроснабжения подземных сооружений.

При возникновении тока КЗ на РУ шахты, то точку КЗ будут питать три источника: от сети; от СД1 (ВГП) и от СД2 (компрессор).

Объединим сопротивления СД2 и СД1:

Далее объединим СД, как один источник питающий точку КЗ (см.рис.7.6.):

Проверим на эквивалентность разных СД:



Рис. 4

Эквивалентная схема

Рис. 5 Эквивалентная схема линии с двигателями



Следовательно, ток КЗ в точке определится как сумма токов отдельных лучей:

Т.к. установившийся расчетный ток короткого замыкания в точке К3 (на двигателе «ЦПП») получился меньше заданного 3,77 кА < 5 кА, то установка токоограничивающих реакторов не требуется.



9. Выбор основной коммутационной аппаратуры ГПП на стороне ВН 35кВ

9.1. Выбор выключателя

Выбираем выключатель ВР35НС:

По номинальному напряжению:

;

,

где - номинальное напряжение аппарата; - номинальное напряжение сети.

По току длительного режима:

; ;

; .

где - номинальный ток аппарата; - номинальный ток в нормальном режиме работы; - номинальный ток в послеаварийном режиме работы системы электроснабжения.

Выбранный аппарат подвергаем следующим проверкам:

Проверка на электродинамическую стойкость:

;

.

где - ток электродинамической стойкости аппарата; - ударный ток короткого замыкания в точке К1.

Проверка на термическую стойкость к токам короткого замыкания:

;

,

где - тепловой импульс, нормированный заводом изготовителем; - тепловой импульс возникающий в аппарате в режиме КЗ; - ток термической стойкости нормированный; - длительность термической стойкости при токе ; - установившееся значение 3х фазного тока КЗ в точке К1; - приведенное время действия тока КЗ.

Рис. 6 Ступени селективности

Проверка на отключающую способность:

;

,

где - номинальный ток отключения аппарата; - периодическая составляющая тока КЗ в точке К1;

Климатическое исполнение аппарата: У - умеренный климат, диапазон рабочих температур при эксплуатации -45...+40 °С.

Категория размещения аппарата: 1 - для работы на открытом воздухе.

Проверка по отключающей способности

- [3 стр. 155]

9.2 Выбор разъединителя

Выбираем разъединитель РНДЗ-2-35/1000 У1:

По номинальному напряжению:

;

,

где - номинальное напряжение аппарата; - номинальное напряжение сети.

По току длительного режима:

; ;

; .

где - номинальный ток аппарата; - номинальный ток в нормальном режиме работы; - номинальный ток в послеаварийном режиме работы системы электроснабжения.

Выбранный аппарат подвергаем следующим проверкам:

Проверка на электродинамическую стойкость:

;

.

где - ток электродинамической стойкости аппарата; - ударный ток короткого замыкания в точке К1.

Проверка на термическую стойкость к токам короткого замыкания:

;

,

где - тепловой импульс, нормированный заводом изготовителем; - тепловой импульс возникающий в аппарате в режиме КЗ; - ток термической стойкости нормированный; - длительность термической стойкости при токе ; - установившееся значение 3х фазного тока КЗ в точке К1; - приведенное время действия тока КЗ.

Климатическое исполнение аппарата: У - умеренный климат, диапазон рабочих температур при эксплуатации -45...+40 °С.

Категория размещения аппарата: 1 - для работы на открытом воздухе.

9.3 Выбор трансформатора напряжения

Выбираем трансформатор напряжения НОМ-35-66-У1:

По номинальному напряжению:

;

,

где - номинальное напряжение аппарата; - номинальное напряжение сети.

Количество обмоток: 2.

Климатическое исполнение аппарата: У - умеренный климат, диапазон рабочих температур при эксплуатации -45...+40 °С.

Категория размещения аппарата: 1 - для работы на открытом воздухе.

9.4 Выбор трансформатора тока

Выбираем трансформатор тока ТФЗМ35А-У1:

По номинальному напряжению:

;

,

где - номинальное напряжение аппарата; - номинальное напряжение сети.

По току длительного режима:

; ;

; .

где - номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока; - номинальный ток в нормальном режиме работы; - номинальный ток в послеаварийном режиме работы системы электроснабжения.

Выбранный аппарат подвергаем следующим проверкам:

Проверка на электродинамическую стойкость:

;

.

где - ток электродинамической стойкости аппарата; - ударный ток короткого замыкания в точке К1.

Проверка на термическую стойкость к токам короткого замыкания:

;

,

где - тепловой импульс, нормированный заводом изготовителем; - тепловой импульс возникающий в аппарате в режиме КЗ; - ток термической стойкости нормированный; - длительность термической стойкости при токе ; - установившееся значение 3х фазного тока КЗ в точке К1; - приведенное время действия тока КЗ.

Ток вторичной обмотки: .

Количество обмоток: 2.

Климатическое исполнение аппарата: У - умеренный климат, диапазон рабочих температур при эксплуатации -45...+40 °С.

Категория размещения аппарата: 1 - для работы на открытом воздухе.

9.5 Выбор ограничителя перенапряжения

Выбираем ограничитель перенапряжения ОПН-35-УХЛ1:

По номинальному напряжению:

;

,

где - наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение; - номинальное напряжение сети.

В соответствии с ПУЭ пункт 4.2.136.1 ОПН должен быть расположен относительно головного трансформатора на расстояние не более 5 метров.

Климатическое исполнение аппарата: У - умеренный климат, диапазон рабочих температур при эксплуатации -45...+40 °С.

Категория размещения аппарата: 1 - для работы на открытом воздухе.

9.6 Выбор коммутационной аппаратуры РУ 6 кВ (КРУ-2)

Выбор вводного выключателя

Тип выключателя ВВТЭ-М-10-31,5/1600 УХЛ2:

U_н=10кВ

I_н=1600А

I_отклн=31,5кА

I_терм=31,5кА

t_терм=3с

i_гар=80кА

t_полное=0,04с

t_собств=0,02с

Проверка по напряжению

Проверка по току

Проверка на электродинамическую стойкость:

Проверка на термическую стойкость

Проверка по отключающей способности

1) Ударный ток от системы в момент отключения

- от системы

2) Ударный ток от СД компрессора в момент отключения

.

3) Ударный ток от СД ВГП в момент отключения

Суммарный ударный ток в момент отключения:

Периодическая составляющая тока КЗ в момент отключения:

1) от АД ЛЭП «ВГП»

2) от СД компрессора



3) от системы

Суммарная периодическая составляющая тока КЗ в момент отключения:

9.7 Выбор выключателя отходящей линии

Выключатель ВМПП 10 - 20/630 (Компрессор)

U_н=10кВ

I_н=630А

I_отклн=20кА

I_терм=20кА

t_терм=3с

i_гар=52кА

t_полное=0,02с

t_собств=0,01с

Проверка по напряжению

Проверка по току



Проверка на электродинамическую стойкость:

Проверка на термическую стойкость

Проверка по отключающей способности

- [3 стр. 155]

9.8 Выбор секционного разъединителя

Разъединитель РВФЗ-6/630-УХЛ2

U_н=6кВ

I_н=630А

i_гар=32кА

t_терм=3с

I_терм=12.5кА

Проверка по напряжению

Проверка по току

Проверка на электродинамическую стойкость:

Проверка на термическую стойкость

9.9 Выбор трансформатора тока

Тип трансформатора ТОЛ-10-I-1

U_н=10кВ I_н=300А

I_2н=5А - две вторичные обмотки

Нагрузка первой обмотки до 30ВА при классе точности 0,5

Нагрузка второй обмотки до 10ВА для релейной защиты

i_гар=81кА

t_терм=1с

I_терм=20кА

Проверка по напряжению

Проверка по току

Проверка на электродинамическую стойкость:

Проверка на термическую стойкость

9.10 Трансформаторы напряжения

В качестве измерительного трансформатора возьмем 3ЧЗНОЛ.06-6.

U_вн/U_нн 6000/3, В

Мощность нагрузки на выводах разомкнутого треугольника дополнительной вторичной обмотки при напряжении 100 В и коэффициенте мощности нагрузки 0,8 (характер нагрузки индуктивный), В·А

S=400

В качестве ТСН ТМ-40/6-У1:

U_вн/U_нн 6/0,4

S_Н=40кВА

Напряжение в трансформаторах ТМ регулируется без возбуждения с помощью высоковольтных переключателей. Они присоединяются к обмотке высокого напряжения и позволяют регулировать напряжение ступенями при отключенном от сети трансформаторе со стороны НН и ВН с диапазоном ±2х2,5%.

Ток на стороне ВН:

9.11 Выбор плавкого предохранителя для ТСН

Тип ПКТ-101-6-10-20 У3

U_н=6кВ

I_н=10А

I_откл=20кА

Проверка по напряжению



I_тсн= 3,85

где I_тсн - ток со стороны ТСН

Номинальный ток плавкой должен удовлетворять условию:

,

где коэффициент k = 1,6-2,5;

= 2,4 А.

Коэффициент k выбирается в зависимости от длительности прохождения пикового тока, при защите ответственных механизмов принимаем k = 1,6.

9.12 Выбор ОПН

Тип PT/TEL-6/6,9

U_н=6кВ

U_длит=6,9кВ

10. Выбор релейной защиты

Рассмотрим необходимый объем РЗ присоединения «Скиповой подъем», то есть предусмотрим ряд защит для АД, а также КЛ.

В соответствии с ПУЭ для асинхронных двигателей мощностью менее 2 МВт должны применяться защиты:

1) защита от многофазных замыканий;

2) защита от токов перегрузки;

3) защита от однофазных замыканий на землю в обмотке статора;

4) защита минимального напряжения;

10.1 Защита от многофазных замыканий

Защита от многофазных замыканий устанавливается на всех без исключения синхронных и асинхронных электродвигателях и предназначается для отключения электродвигателя при многофазных КЗ в его обмотке статора и на линейных выводах. Для электродвигателей номинальной мощностью до 4000 кВт применяется токовая двухрелейная отсечка без выдержки времени с реле, включенными на фазные токи. Применение токовой однорелейной отсечки с реле, включенным на разность фазных токов, не рекомендуется.

Ток срабатывания реле отсечки определяется по формуле:

,

где - коэффициент отстройки для реле тока типа РТ-40;

- коэффициент схемы, для схемы соединения трансформаторов тока в «неполную звезду»;

- пусковой ток, защищаемого асинхронного двигателя;

- коэффициент трансформации трансформатора тока.

Ток срабатывания отсечки определяется по формуле:

где - коэффициент надежности срабатывания защиты (1,4…1,5 для РТ-40)

Номинальный ток асинхронного двигателя:

Пусковой ток, защищаемого асинхронного двигателя

.

Выбираем два трансформатора тока типа ТЛК-10-3 для внутренней установки в КРУ на номинальное напряжение 10 кВ с номинальным первичным током . Номинальный вторичный ток . Класс точности 10Р. Номинальная предельная кратность вторичной обмотки для защиты .



Рис. 7 Расчетная схема для определения тока КЗ в минимальном режиме

Чувствительность токовой отсечки проверяется при двухфазном КЗ на выводах двигателя в минимальном режиме работы сети.

Ток трехфазного КЗ на выводах двигателя в минимальном режиме работы сети:

Определим ток двухфазного КЗ на выводах двигателя в минимальном режиме работы



Коэффициент чувствительности определяется по формуле

.

По коэффициент чувствительности для токовых отсечек должен быть , следовательно, токовая отсечка удовлетворяет требованию чувствительности (4,452>2).

10.2 Защита от перегрузки

Защита от токов перегрузки устанавливается в случаях, когда возможны перегрузки по технологическим причинам или имеются тяжелые условия пуска и самозапуска (длительность прямого пуска от сети не менее 20 с.). Защита выполняется с действием на сигнал, если обслуживающий механизм персонал имеет возможность ликвидировать перегрузку в приемлемое время, или на автоматическую разгрузку. Тип защиты - максимальная токовая защита с зависимой или не зависимой от тока характеристикой выдержки времени в однорелейном исполнении. Для электродвигателей, защищаемых, от многофазных КЗ токовой отсечкой реле тока включается на разность токов двух фаз. Это предусматривается в целях обеспечения отключения многофазных КЗ с током, меньшим тока срабатывания отсечки, и имеет смысл в тех случаях, когда защита от перегрузки выполняется с действием на отключение.

Ток срабатывания реле защиты от перегрузки определяется по формуле:



где - коэффициент отстройки для реле типа РТ-82; - коэффициент схемы включения на разность токов двух фаз; - коэффициент возврата для реле типа РТ-82; - коэффициент трансформации трансформатора тока; - номинальный ток, защищаемого двигателя.

Выбираем максимальное токовое реле типа РТ-40/5 с диапазоном уставок 2,5 ч 1 А при последовательном соединении катушек и 1 ч 5 А при параллельном.

Выдержка времени защиты должна превышать на 20-30 % расчетное время пуска электродвигателя. Эта уставка срабатывания уточняется в процессе наладочных работ. Время срабатывания реле 15 секунд.

10.3 Защита от замыканий на землю в обмотке статора

Защита от замыканий на землю в обмотке статора считается обязательной при токе замыкания на землю 5 А и более. Рекомендуется предусматривать эту защиту и при меньших значениях тока замыкания на землю. Для защиты применяют токовую защиту нулевой последовательности с реле типа РТЗ-51.

Для защиты от однофазных замыканий на землю выбираем трансформатор тока нулевой последовательности типа ТЗЛУ3.

Ток срабатывания защиты с реле типа РТЗ-51 определяется из условия ее надежной отстройки от броска собственного емкостного тока, проходящего в месте установки защиты при внешнем перемещающемся замыкании на землю

где - коэффициент отстройки;

- коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока;

- собственный емкостной ток присоединения электродвигателя и линии, соединяющей его с распределительным устройством и входящий в зону действия защиты.

Собственный емкостной ток присоединения электродвигателя и кабельной линии:

.

При номинальной мощности электродвигателей, не превышающей 2,5 - 3 МВт, значением можно пренебречь. Значит, собственный емкостной ток будет равен:

где - длина кабельной линии присоединения от РУ до ЭП, - длина воздушной линии присоединения от РУ до ЭП.

Минимальный первичный ток срабатывания защиты от замыканий на землю с реле типа РТЗ-51 для одного трансформатора тока нулевой последовательности типа ТЗЛУ3 составляет 0,68 А.

Проверка чувствительности защит электродвигателей от однофазных замыканий на землю. Рекомендуется обеспечивать условие:

,



,

Кч = , значит, условие чувствительности выполняется.

где - общий ток замыкания на землю, который определится из выражения:

.

10.4 Защита минимального напряжения

Защита минимального напряжения предусматривается в тех случаях, когда суммарная номинальная мощность синхронных электродвигателей в сети, для которой рассматривается режим потери и восстановления питания, понижения и последующего повышения напряжения, не превышает 10% от общей мощности одновременно работающих электродвигателей.

Следовательно, для нашей системы, в которой доля синхронных двигателей составляет 45%, расчет защиты минимального напряжения не требуется.



11. Заземляющие устройства

Согласно ПУЭ п.1.7.96. В электроустановках напряжением выше 1кВ сети с изолированной нейтралью, сопротивление заземляющего устройства, при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года должно быть:

;

Где - расчетный ток замыкания на землю, А;

Сопротивление растеканию одиночного заземлителя:

В качестве заземлителя используем трубу.

;

;

где м - длинна трубы;

м - диаметр трубы, заглубленного в грунт;

м; - расстояние от середины электрода до поверхности

h=0,7 м - расстояние от поверхности земли до заземлителя;

Ом.

Заземление проводника наиболее удаленной установки ЛЭП «ВГП»:

Ом;

В качестве заземляющего проводника берем;

;

Ориентировочное количество электродов:

шт.

Расстояние между проводниками:

о.е.

- коэффициент использования вертикального электрода (при расположении в ряд);

шт.

Сопротивление вертикального электрода:

.

- коэффициент использования вертикального электрода (при расположении 15 электродов в ряд)

Длинна полосы соединяющей электроды.

м.

Сопротивление горизонтального проводника:

Ом.

- коэффициент использования горизонтального электрода (при расположении 15 электродов в ряд)

Сопротивление горизонтальной полосы:

Ом.

Общее сопротивление заземляющего контура:

Данная конструкция заземляющего устройства удовлетворяет требованиям ПУЭ, так как общее сопротивление заземляющего контура:



12. Молниезащита

Согласно районированной карте ПУЭ среднегодовая продолжительность гроз в часах от 40 до 60 (Т_d).

Плотность ударов молнии в землю:

Ожидаемое количество поражений молнией в год (для объекта прямоугольной формы):

А и В - длина и ширина объекта (м)

h_x - наибольшая высота сооружения (м)

Выбираем защиту типа Б.

Расчет параметров зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Надежность защиты Р_з=0,99

Тип молниеотвода - МС-20 имеющего высоту h=26,2м

- максимальное расстояние между молниеотводами

- среднее расстояние между молниеотводами.

Радиус защиты:

Следовательно, достаточно одного молниеотвода высотой 26,2м. Располагаем его в водном портале ЛЭП-35кВ. В зоне защиты окажется вся территория, и все оборудование ОРУ ГПП.



Для выбора типа молниеотвода необходимо определить электрофизические свойства земли на данной территории. В России выделяются семь климатических поясов, которые различны по температуре и влажности почвы и воздуха. С точки зрения проектирования зданий и сооружений территория разделяется на четыре района. В пределах одного района свойства грунта меняются со сменой времен года: намокание, высыхание и промораживание значительно изменяет удельное сопротивление верхней части грунта. Чтобы расположить электроды в более постоянных по свойствам слоях грунта, их заглубляют на 0,7-1,0 м.

Ради исключения несчастных случаев место расположения молниеотвода должно быть труднодоступным для людей. В случае если нет возможности расположить молниеотвод дальше 5 метров от зданий и сооружений, необходимо дополнительно проложить токоотвод на самом здании.

Вокруг заземленного электрода образуется электрическое поле (растекание тока), которое уменьшается по мере удаления от электрода и становится близкими к 0 на расстоянии 20 м. В зоне растекания тока находиться опасно, поэтому необходимо отнести ее за пределы жилой и пешеходной территории.



Заключение

Горный инженер по специальности должен обладать знаниями, умениями и навыками проектировщика, электромонтажника и наладчика при новом строительстве и техническом перевооружении действующего предприятия, а как специалист-эксплуатационник обеспечивать развитие систем электроснабжения и их безаварийную работу.

Данная работа дала нам возможность понять, что такое проектирование электроснабжения предприятия, хоть это и было малое предприятие с не большим числом потребителей. Процесс проектирования это очень серьезный процесс, в котором существует много тонкостей, с многими из которых мы сумели познакомиться в данной курсовой работе.

Размещено на Allbest.ru

...