Электроснабжение и электрооборудование насосной станции

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Основные виды производства электроэнергии на территории России.

Современный электроэнергетический комплекс России включает почти 600 электростанций единичной мощностью свыше 5 МВт. Общая установленная мощность электростанций России составляет 220 тыс. МВт. Установленная мощность парка действующих электростанций по типам генерации имеет следующую структуру: 21% - это объекты гидроэнергетики, 11% -атомные электростанции и 68% - тепловые электростанции.

Развитие электроэнергетики на длительную перспективу в Российской Федерации определяется Генеральной схемой размещения объектов электроэнергетики на период до 2020 года.

Виды передачи электроэнергии.

Классификация электрических цепей.

Передача электрической энергии от электрических станций до потребителей осуществляется по электрическим сетям.

Электрическая сеть - совокупность электроустановок предназначенных для передачи и распределения электроэнергии от электростанции к потребителю. ГОСТ 24291-90 даёт следующее определение электрической сети: «Электрическая сеть -- совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи, предназначенная для передачи и распределения электрической энергии».

Электрические сети принято классифицировать по назначению (области применения), масштабным признакам, и по роду тока.

По назначению и области применения выделяют:

- Сети общего назначения: электроснабжение бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и транспортных потребителей.

- Сети автономного электроснабжения: электроснабжение мобильных и автономных объектов (транспортные средства, суда, самолёты, космические аппараты, автономные станции, роботы и т.п.).

- Сети технологических объектов: электроснабжение производственных объектов и других инженерных сетей.

- Контактная сеть: специальная сеть, служащая для передачи электроэнергии на движущиеся вдоль неё транспортные средства (локомотив, трамвай, троллейбус, метро).

По масштабным признакам и размерам выделяют:

- Магистральные сети: сети, связывающие отдельные регионы, страны и их крупнейшие источники и центры потребления. Характерны сверхвысоким и высоким уровнем напряжения и большими потоками мощности (гигаватты).

- Региональные сети: сети масштаба региона (в России - уровня субъектов Федерации). Имеют питание от магистральных сетей и собственных региональных источников питания, обслуживают крупных потребителей (город, район, предприятие, месторождение, транспортный терминал). Характерны высоким и средним уровнем напряжения и большими потоками мощности (сотни мегаватт, гигаватты).

- Районные сети, распределительные сети. Имеют питание от региональных сетей. Обычно не имеют собственных источников питания, обслуживают средних и мелких потребителей (внутриквартальные и поселковые сети, предприятия, небольшие месторождения, транспортные узлы). Характерны средним и низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (мегаватты).

- Внутренние сети: распределяют электроэнергию на небольшом пространстве -- в рамках района города, села, квартала, завода. Зачастую имеют всего 1 или 2 точки питания от внешней сети. При этом иногда имеют собственный резервный источник питания. Характерны низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (сотни киловатт, мегаватты).

- Электропроводка: сети самого нижнего уровня -- отдельного здания, цеха, помещения. Зачастую рассматриваются совместно с внутренними сетями. Характерны низким и бытовым уровнем напряжения и маленькими потоками мощности (десятки и сотни киловатт).

Так же по роду тока классифицируют:

- Линии передачи переменного тока: а) переменный трёхфазный ток: большинство сетей высших, средних и низких классов напряжений, магистральные, региональные и распределительные сети. Переменный электрический ток передаётся по трём проводам таким образом, что фаза переменного тока в каждом из них смещена относительно других на 120°. Каждый провод и переменный ток в нём называются «фазой». Каждая «фаза» имеет определённое напряжение относительно земли, которая выступает в роли четвёртого проводника; б) переменный однофазный ток: большинство сетей бытовой электропроводки, оконечных сетей потребителей. Переменный ток передаётся к потребителю от распределительного щита или подстанции по двум проводам (т. н. «фаза» и «ноль»). Потенциал «нуля» совпадает с потенциалом земли, однако конструктивно «ноль» отличается от провода заземления.

- Линии передачи постоянного тока: большинство контактных сетей, некоторые сети автономного электроснабжения, а также ряд специальных сетей сверхвысокого и ультравысокого напряжения, имеющих пока ограниченное распространение.

1. Общая часть

1.1 Краткая характеристика насосной станции и потребителей ЭЭ

Насосная станция (НС) предназначена для мелиорации. Она содержит машинный зал, ремонтный участок, агрегатную, сварочный пост, служебные, бытовые и вспомогательные помещения.

НС получает электроснабжение от государственной районной электростанции (ГРЭС) по воздушной ЛЭП-35. Расстояние от ГРЭС до собственной ТП -- 5 км. Трансформаторная подстанция (ТП) находится вне помещения насосной станции на расстоянии 10 км.

Потребители ЭЭ по надежности ЭСН относятся к 2 и 3 категории. Количество рабочих смен -- 3.Основными потребителями являются 5 мощных автоматизированных насосных агрегата.

Грунт в районе здания -- глина с температурой +10 °С. Каркас здания и ТП сооружен из блоков-секций длиной 6 м каждый.

Размеры здания НС: А х B х H = 42 х 30 х 7 м.

Все помещения, кроме машинного зала, двухэтажные, высотой 2,8 м.

Перечень ЭО насосной станции представлен в таб.

Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприемника.

Таблица 1. Перечень ЭО насосной станции

№ на плане	Наименование ЭО	Вариант	Примечание
		1	2	3
		Рэп, кВт
1,2	Вентиляторы	5	8	10
3	Сверлильный станок	3,4	4,2	2,8	1-фазный
4	Заточный станок	2,2	2,5	1,8	1 -фазный
5	Токарно-револьверный станок	22	28	25
6	Фрезерный станок	10	9,6	8,5
7	Кругло шлифовальный станок	5,5	6,2	7,8
8	Резьбонарезной станок	8	6	7
9...11	Электронагреватели отопительные	15,5	12,5	17,5
12	Кран мостовой	30,8 кВ А	40,2 кВ А	28,6 кВ А	ПВ = 25 %
13...17	ЭД вакуумных насосов	8	6	5
18...22	Электродвигатели задвижек	1,2	0,8	1,5	1 -фазные
23...27	Насосные агрегаты	630	250	360
28	Щит сигнализации	1,1	0,8	1,2	1 -фазный
29, 30	Дренажные насосы	9,5	11,2	8,4
31,32	Сварочные агрегаты	15 кВ А	12 кВ А	12,5 кВ А	ПВ = 40 %

1.2 Классификация помещений по пожаро - взрыво - электро - безопасности

Таблица 2

Наименование помещений	Категории
	Взрывобезопасность	Пожаробезопасность	Электробезопасность
Машинный зал	-	П-11-А	ПО
Агрегатная	В-11-А	П-11-А	ПО
Ремонтный участок	В-1г	П1	ПО
Трансформаторная подстанция	В-1г	П1	ПО
Обслуживающий персонал	В-1	П-11-А	БПО
Шитовая	В-1г	П-11-А	ПО
Бытовка	-	П-11-А	БПО
Начальник смены	-	П-11-А	БПО
Склад запчастей	В-1г	П-11-А	ПО
Справочный пост	В-1г	П-11-А	БПО
Вентилятор	-	П-11-А	БПО

2. Расчетно-конструкторская часть

2.1 Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН

Проектируемое оборудование относится ко второй категории надежности, допускающее перерыв в электроснабжении не более 30 минут, необходимых для включения резервного питания дежурным или выездной бригадой. К второй категории относятся: большинство электроустановок промышленных предприятий, а также жилые дома высотой 6-10 этажей, лечебные и детские учреждения, силовые установки, допускающие перерыв в электроснабжении без повреждения основного оборудования, группы городских потребителей 400-10000 кВт-А

Нагрузку распределяем по трем распределительным пунктам.

Таблица 3

РП-1 630кВт	РП-2 737,6кВт	РП-3 761,25
Насосные агрегаты P-630кВт	Насосные агрегаты P-630кВт	Насосные агрегаты P-630кВт
	Вентилятор P-5кВт *2	Кран мостовой P-30,8кВт
	Сверлильный станок P-3,4кВт	ЭД вакуумных носов Р-8кВт *5
	Заточный станок Р-2,2кВт	ЭД задвижек Р-2,07кВт *5
	Токарно-револьверный станок Р-22кВт	Шит сигнализации Р-1,1кВт
	Фрезерный станок Р-10кВт	Дренажные насосы Р-9,5кВт *2
	Кругло шлифовальный станок Р-5,5кВт	Сварные агрегаты Р-15кВт *2
	Резьбовой станок Р-8кВт
	Электронагреватели Р-15,5кВт *3

Рис. 1

2.2 Расчет электрических нагрузок

Два Насосных агрегата подключаем отдельно от РП, так-как не обеспечивается зашита выбранным силовым выключателем типа ВМГ-10.

Первым этапом проектирования является определение нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют систему ЭСБ, определяют потерю мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на надежность электрооборудования. Количество трансформаторов на подстанции и их мощности электроснабжения должны удовлетворять надежности электроснабжения, капитальным минимальным затратам и наиболее экономичному режиму нагрузки трансформатора. Для потребителей 1 и 2 категории наибольшее распространение получила 2 трансформаторная подстанция с неявным резервом и раздельной работой трансформатора.

Мощность трансформатора определяется при нормальном режиме его работы. При этом затраты должны быть минимальны, а при выходе первого трансформатора из строя, второй обеспечивал бы нормальную работу потребителя.

Расчет методики нагрузка. Принимаем метод порядочных диаграмм коэффициента максимума и в соответствии с распределение по Р.П.

Определяем расчетные нагрузки групп электроприемников:

Где максимальная активная нагрузка (кВт), максимальная реактивная нагрузка (квар), максимальная полная мощность (кВт*А), коэффициент максимальной активной нагрузки, коэффициент максимальной реактивной нагрузки 13.

Находим средний коэффициент использования ЭП:

Kи ср =

Где Pcm, Pn сумма активной мощности за смену и номинальная в группе электроприемников.

Kи ср ==0,74.

Pcm = 2290,83 кВт.

Pn = 3070,43 кВт.

Определяем коэффициент максимума активной нагрузки:

Км = 1+

Т.к. количество ЭП больше 5 то берем nэ=32.

Км = 1+ =1,57

Находим максимальной активной нагрузки:

Pm = Km*Pcm =3595,3 кВт.

Находим максимальную реактивную нагрузку:

Qm = Km'*Qcm =1904,13 квар.

Km'=1,1.

Qcm = 1731,03 квар.

Находим максимальную полную нагрузку:

Sm ==4068,4кВт*А

Определяем ток на РП:

Im(рп1) ==1188А

Im(рп2) = =1331А

Im(рп3) ==1315А

Im(що) ==4,9A

Определяем потери в трансформаторе:

=81,3кВт

=406,8квар

=414,8кВт*А

Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности:

=2557,5 кВт

Sм(вн) = Sнн-=3653,6 кВт

По таблице выбираем трансформатор Типа ТМ-2500/6/0,4

Sн=2500 кВт.

U(вн)=6 кВ.

U(нн)=0,4 КкВ.

Потери: 19.

Pхх = 3850 Вт.

Pкз = 23500 Вт.

Сопротивление:

Rт = 0,64 мОМ.

Xт = 3,46 мОМ.

Zт = 3,52 мОМ.

Zт' = 10,56 мОМ.

Определяем коэффициент запаса:

Кз ==1,6.

Расчет и выбор компенсирующего устройства.

Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:

- расчетную реактивную мощность КУ;

- тип компенсирующего устройства;

- напряжение К.У.

Расчетную реактивную мощность КУ. можно определить из соотношения:

Qк.р = б.Рм (tgб- tgk).

cosк = 0,95 tgk=0,33 tg =0,63 б =0,9.

Qк.р = б.Рм (tgб- tgk) =672 квар.

Таблица 4

Параметр	cos	tg	Pm кВт	Qm квар	Sm кВт*А
Всего на НН без КУ	0.85	2.29	3620	1896	4103
КУ				4*150
Всего на НН с КУ	0.96	0.26	3620	696	3686
Потери			73.7	368.6	375
Всего ВН с КУ			3693	1064	4361

По таблице выбираем К.У. в количестве двух штук.

КУ-УКЛ(П)-0.38-300-150 У3.

Ступенчатое ручное регулирование.

Ступень1=20 квар.

Ступень2=50 квар.

Ступень3=108 квар.

Ступень4=150 квар.

Определяем: 21.

tgф = tg= =0.26

по tgф определяем cosф:

cosф = cos(arctg) =0.96.

Определяем расчетную мощность Трансформатора с учетом потерь:

Sp = 0.7Sвн =2009.91 кВт*А.

Рт = 0.02Sнн =73.72 кВт.

Qт = 0.1Sнн =368.6 квар.

Sт =Pт2+Qт2 =375.8кВт*А

С учетом потерь выбираем трансформатор типа TM-2500/6/0.4

Коэффициент запаса:

Кз= =1.47.

2.3 Расчет и выбор элементов ЭСН

Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств.

При эксплуатации электрических сетей длительные перегрузки проводов и кабелей вызывают повышение t токопроводящих жил больше допустимой.

Это приведет к преждевременному износу их изоляции, вследствие чего может быть пожар, взрыв во взрывоопасных помещениях, поражение персонала. Для предотвращения этого линия ЭСН имеет аппараты защиты, отключающие поврежденный участок.

Аппаратами защиты являются автоматические выключатели, предохранители с плавкими вставками. Тепловое реле встраивается в магнитные пускатели. Автоматические выключатели являются наиболее современными аппаратами зашиты и более надёжны при к.з., служат для нечастых включений и отключений электрических цепей.

При выборе автомат должны выполнять следующие условия.

1. Номинальный ток автомата I н.а. должен быть больше расчетного тока Iр.

2. Номинальный ток расцепителя Iн.р. должен быть больше расчетного тока Iр.

Расчетное значение кратность тока отсечки определяем по формуле:

Kо =

При выборе автомата для одного Э.Д. в количестве Iр принимаем Iн, который определяем по формуле:

Iн =

где Рн - мощность ЭД (Вт), Uн - напряжение (В), cos - коэффициент мощности.

1. Вентилятор: 23

Автоматический выключатель Типа ВА-51-25.

Iн ==9.5А

2. Сверлильный станок:

Автоматический выключатель Типа ВА-51-31-1.

Iн == 92А

3. Заточный станок:

Автоматический выключатель Типа ВА-51-31-1.

Iн = = 60А

4. Токарный станок:

Автоматический выключатель Типа ВА-51-31-1.

Iн = =66А

5. Фрезерный станок:

Автоматический выключатель Типа ВА-51-31-1.

Iн = =30.4А

6. Круглошлифовальный станок:

Автоматический выключатель Типа 51-25.

Iн ==16.7А

7. Резьбовой станок: 24.

Автоматический выключатель Типа 51-25.

Iн ==24А

8. Электронагреватель отопительный:

Автоматический выключатель Типа 51-25.

Iн ==24А

9. Кран мостовой:

Автоматический выключатель Типа ВА-51-31-1.

Iн ==93А

10. ЭД вакуумных насосов:

Автоматический выключатель Типа 51-25.

Iн ==15А

11. ЭД задвижек:

Автоматический выключатель Типа 51-25.

Iн = =11А

12. Насосные агрегаты:

Автоматический выключатель Типа ВЕМ-10э-1000/29 У3.

Iн ==1197А

13. Щит сигнализации:

Автоматический выключатель Типа 51-25.

Iн ==15А.

14. Дренажный насос: 25.

Автоматический выключатель Типа 51-25.

Iн ==18А.

15. Сварочный агрегат:

Автоматический выключатель Типа 51-25.

Iн ==14А.

Автомат для РП1.

Робщ= ?Р

Sобщ=

I=

Робщ - Общая мощность на Р.П.

Sобщ - Полная мощность на Р.П.

I - ток на Р.П.

Для РП1

Робщ = 1890 кВт.

Sобщ ==2362.5 кВт*А.

I ==3593 А.

Для РП2 26.

Робщ = 748.8 кВт.

Sобщ ==1337 кВт*А.

I==2033 А.

Для РП3

Робщ = 740.89кВт

Sобщ ==1029 кВт*А.

I = =1565 А.

2.4 Расчет токов К.З. и проверка элементов в характерной линии ЭСН 31

Выбор точек и расчет токов К.З.

Рис. 2

Тип выключателя ВМГ-10.

Составляем схему замещения, в которой все элементы заменены сопротивлением, а магнитные связи электрическими. Точки короткого замыкания выбираются на ступенях распределения и на конечном Э.П. и нумеруется сверху вниз, начиная от источника.

Рис. 3

Расчет токов короткого замыкания.

Вычисляем сопротивление элементов и наносим их на схему замещения для системы ИС.

Is ==144 кА

Где Sт - полная мощность трансформатора (кВт), Uс-напряжения на высокой стороне (В).

Наружная ВЛ.

X0 = 0,4кОМ*км

Xc' = x0*Ls=0,6кОМ

ro =

Y для алюминиевых проводов =30 м/(ОМ*мм2)

Rc''=Ro*Lc=5 ОМ.

Сопротивление элементов на В.Н. приводим к Н.Н. по формулам:

Rc = Rc'(2*103 =8 ОМ.

Xc = Xc'(2*103 =0,96 мОМ.

Для трансформатора по таблице принимаем значение сопротивления:

Rт=4 мОМ.

Xт=17 мОм.

Zт=17.6 мОМ.

Zт1=162 мОМ.

Упрощаем схему замещения. Вычисляем эквивалентные сопротивления на 36 участках между точками КЗ и наносим на схему.

Упрощается схема замещения:

Rэ1 = Rc+Rт+Rsf1+Rпsf1+Rc1 = 27,26 мОМ.

Xэ1 = Xc+Хт+Х1sf =18,1 мОМ.

Rэ2 = Rsf1+Rпsf2+Rкл2+Rш+Rc2 =20,71 ОМ.

Хэ = Хsf2+Хкл2+Хш = 0.61 мОМ.

Rэ3 = Rsf3+Rпsf3+Rкл3 =19.85 мОМ.

Хэ3 = Хsf3 = Xкл =3 мОМ.

Рис. 4

q1 = 2 =1

q1 = q2 = q3 =1

Оределяем 3 фазные и 2 фазные токи короткого замыкания:

к1 = = 11.7кА

к2 == 7.1кА

к3 ==3кА

Iук1 = q1*Iк13 =11.7кА

Iук2 = q2*Iк23 =7.1кА

Iук3 = q3*Iк33 =5.2кА

iук1 =к1 =16.5кА

iук2=к2 =10кА

iук3 =к3 =7.3кА

к1 =к1 =5,5кА

к2 =к2 =6.1кА

к3 =к3 =4.5кА

Составляется схема замещения для расчета 1 фазных токов короткого замыкания.

электроприемник трансформатор однофазный

Рис. 5

Хпкл1 = Хоп*Lкл1 =0.75 мОМ.

Rпкл1 = 2ro*Lкл1 =1.1 мОМ.

Rпш = rопш*Lш =10.8 мОМ.

Хпш = Хопш*Lш =2.25 мОМ.

Rпкл2 = 2*ro*Lкл2 =4.4 мОМ.

Хпкл2 = 2*хоп*Lкл2 =3 мОМ.

Rп1 = roп*Lc =0.51 мОМ.

Хп1 = хоп*Lс =1.12 мОМ.

Zп1 = Rc1 =15 мОМ.

Rп2 = Rc1+Rпкл1+Rпш+Rc2 =40.48 мОМ.

Хп2 = Хпкл1+Хпш =5.25 мОМ.

Zп2 = =40.8 мОМ.

Rп3 = Rп2+Rпкл2 =44.88 мОМ.

Хп3 = Хп2+Хпкл2 =8.25 мОМ.

Zп3 = =45.6 мОМ.

= = =.

2.5 Составление ведомостей монтируемого электрооборудования и электромонтажных работ

Таблица 5. Ведомость монтируемого электрооборудования

№ п/п	Наименование	Тип марка электрооборудования	Единица измерения	n	Примечание
1	Трансформатор	ТМ-2500/6/0.4	шт	1
2	Конд. Установка	КУ-УКЛ(П)-0.38-300-150 У3	шт	2
3	Кабели	АВРГ-3	-

Таблица 6. Ведомость физических объемов электромонтажных работ

№ п/п	Вид работ	Тип марка электрооборудования	Единица измерения	n	Примечание
1	Монтаж тр-ра	ТМ-2500/6/0.4	шт	1
2	Монтаж КУ	КУ-УКЛ(П)-0.38-300-150 У3	шт	2
3	Прокладка КЛ	АВРГ-3	м	120

Заключение

В результате процесса курсового проектирования на тему: «Электроснабжение и электрооборудование насосной станции», я сделал необходимые, а именно рассчитал электрические нагрузки, максимальные и номинальные токи, выбрал наиболее рациональную схему с точки зрения эксплуатационных и капитальных затрат более надежную и обеспечивающую бесперебойный режим работы ЭУ цеха. Также оборудование на стороне ВН и НН, выбрал число и мощность силовых трансформаторов, компенсирующих устройств, произвел расчесы КЗ, и выбор питающих линий с учетом их сечения и экономичной плотности тока, что имеет немаловажное значение для обеспечения высокой надежности, сокращения расходов на обслуживание оборудования, для повышения качества электроэнергии и экономичности работы ЭУ.

Замена изношенных контактных блоков новыми производится в следующей последовательности:

· разъединить кожух щеткодержателя, вывернув два винта, соединяющих половинки кожуха;

· отсоединить провод от контактного блока;

· вынуть блок и заменить новым;

· собрать узел в обратном порядке.

При замене поврежденной секции на смонтированной линии необходимо выполнить следующее:

· снять кожухи соединителей на концах поврежденной секции;

· ослабить болты крепления соединителей;

· на одной из соседней с поврежденной секции надрезать и отогнуть верхнюю часть оболочки;

· сдвинуть соединитель в сторону надреза до выхода его из пазов поврежденной секции;

· снять поврежденную секцию;

· установить новую секцию взамен поврежденной;

· сдвинуть соединитель на прежнее место и вернуть отогнутую часть оболочки в исходное положение;

· затянуть винты соединителей и закрыть их кожухами.

Размещено на Allbest.ru

...