Система электроснабжения промышленного предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Основное достоинство электрической энергии - относительная простота производства, передачи, дробления, преобразования.

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. СЭС промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

Задача электроснабжения промышленного предприятия возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электростанций. По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Электрические сети промышленных предприятий в сочетании с источниками и потребителями электроэнергии становятся заводскими электрическими системами, устройство и развитие которых, как подсистем, следует рассматривать в единой связи с развитием всей энергетической системы в целом.

Промышленные предприятия являются основными потребителями электроэнергии, так как расходуют до 67% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

СЭС промышленного предприятия является подсистемой энергосистемы, обеспечивающей комплексное электроснабжение промышленных, транспортных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей данного района. Энергосистема в свою очередь рассматривается как подсистема ЕЭС страны.

Каждое промышленное предприятие находиться в состоянии непрерывного развития: вводятся новые производственные площади, повышается использование существующего оборудования или старое оборудование заменяется новым, более производительным и мощным, изменяется технология и т.д. СЭС промышленного предприятия (от ввода до конечных приемников электроэнергии) должна быть гибкой, допускать постоянное развитие технологий, рост мощности предприятия и изменение производственных условий. Это отличает систему распределения электроэнергии на предприятиях от районных энергосистем, где процесс развития также имеет место, однако места потребления электроэнергии и формы её передачи более стабильны.

Как для создания высококачественного электропривода требуется совместная работа электрика и технолога-конструктора приводимой машины, так и для создания надлежащей СЭС предприятия требуется тщательная совместная работа проектировщиков-технологов, электриков и строителей. Тщательное изучение условий производства позволяет электрику при проектировании избежать перерасхода дефицитных электрооборудования и электроматериалов, а также обеспечить надежное экономичное электроснабжение, отвечающее условиям данного производства.

Основные задачи, решаемые при исследовании, проектировании, проектировании и эксплуатации СЭС промышленных предприятий, заключаются в оптимизации параметров этих систем путем правильного выбора напряжений, определении электрических нагрузок и требований к бесперебойности электроснабжения; рационального выбора числа и мощности трансформаторов, преобразователей тока и частоты, конструкций промышленных сетей, устройств компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения, средств симметрирования нагрузок и подавления высших гармоник в сетях путем правильного построения схемы электроснабжения. Все эти задачи непрерывно усложняются вследствие роста мощностей электроприемников, появления новых видов использования электроэнергии, новых технологических процессов и т.д.

1. Характеристика потребителей

Наименование	Мощность номинальная, кВт	Напряжение на потребителе, В	Класс энергобезопасности
Приточная вентиляция	4	380	II
Продольно строгальный станок	98	380	II
Калорифер	3	380	II
Токарно-винторезный	30	380	II
Продольно-строгальный станок	65	380	II
Продольно-строгальный станок	60	380
Долбежный станок	14	380	II
Токарно-щлифовыльный станок	42	380	II
Продольно-шлифовыльный станок	45	380
Наждачная бабка	1	380	II
Токарно-карусельный станок	38	380	II
Шлифовальный станок	9,8	380	II
Щиток рабочего освещения	40	220	II

2. Расчет электрических нагрузок

Метод расчета

При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов её работы потребители электроэнергии (отдельный приемник электроэнергии, группа приемников, цех, или завод в целом) рассматривают в качестве нагрузок.

Различают следующие виды нагрузок: активную мощность Р, реактивную мощность Q, полная мощность S, и ток I.

Для определения расчетных нагрузок по методу коэффициента спроса необходимо знать установленную мощность Руст группы приемников и коэффициенты мощности сosц и спроса Кс данной группы, определяемые по справочным материалам.

Расчетную нагрузку группы однородных по режиму работы приемников определяют по формулам :

1) Активная мощность Pр=KcЧPуст (кВт)

2) Реактивная мощность Qр=PрЧtgц (кВАр)

3) Полная мощность Sр= (кВА)

4) Средний tgц

5) Средний коэффициент спроса

Расчет электрических нагрузок сторонних потребителей

Поскольку для стройбазы дано сразу КТП 2х1000 придется расчитывать его мощности другим способом.

Чтобы расчитать электрические нагрузки стройбазы воспользоватся следующими формулами;

Активная мощность будет равняться произведению полной мощности и коэффициента мощности сosц

,(кВт)

Полная мощность для стройбазы будет равняться произведению мощности трансформаторов и коэффиценту загрузки 0,7

,(кВА)

Реактивная мощность найдется по этой формуле.

,(кВАр)

Расчет электрических нагрузок потребителей электроэнергии

3. Выбор трансформаторов

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для главных понизительных и цеховых трансформаторных подстанций промышленных предприятий должен быть технически и экономически обосновынным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.

3.1 Выбор числа и мощности трансформаторов

№ КТП	Наименование цехов	Установленная мощность Руст,кВт	Расчетная мощность Рр,кВт	Реактивная расчетная мощность Qр,кВАр	Полная расчетная мощность Sр,кВА	Номинальная мощность трансформатора Sтр,кВА	Коэффициент загрузки трансформатора Кз
КТП-1	-Стройбаза	2200	1190	737,49	1400	2х1000	0,7
КТП-2	-Складское хозяйство -Блоки очистки ливневых стоков -Дренажная насосная -Столовая -КНС -ШРА-1	2964,3	1334,7	1713,67	2171,58	2х1600	0,71
КТП-3	-ИЛК	1800	1116	837	1395	2х1000	0,71
Всего по РУ-10	-	6964,3	3640,7	3287,67	4966,58	-	-

Выбор числа и мощности трансформаторов

Полная мощность для КТП-2

Мощность трансформатора для КТП-1 дана в задании (2х1000 кВА)

Выбор мощности трансформатора для КТП-2

Для выбора мощности трансформатора нужно полную мощность трансформаторной подстанции разделить на произведение числа трансформаторов и коэффициент загрузки. Коэффициент загрузки для первоночального расчета берется 0,7

Выбираем номинальную мощность трансформатора.

Выбирается трансформаторная подстанция 2х1600 кВА

Находим коэффициент загрузки для выбраной КТП

Выбор мощности трансформатора для КТП-3



Выбирается трансформаторная подстанция 2х1000 кВА

Описание ТМСЭЩ

ЗАО "ГК "Электрощит"-ТМ Самара"

Силовые масляные трансформаторы ТМ (ТМГ)-СЭЩ

Компания выпускает трехфазные силовые масляные трансформаторы для распределительных сетей четырех вариантов:

- силовой трансформатор ТМГ-СЭЩ - герметичный, без расширителя;

- ТМГФ-СЭЩ - герметичный силовой трансформатор ТМГ с фланцами на крышке для бокового присоединения шин, без расширителя;

- масляный трансформатор ТМ-СЭЩ - с расширителями;

- ТМФ-СЭЩ - силовой трансформатор с расширителями и фланцами на крышке для бокового присоединения шин.

Трансформаторы тм и тмг изготавливаются по ГОСТ 11677.

Силовые масляные трансформаторы ТМ трехфазные распределительные двухобмоточные типов: ТМГ-СЭЩ, ТМГФ-СЭЩ, ТМ-СЭЩ, ТМФ-СЭЩ, мощностью 25 - 2500 кВА с переключателями ответвлений без возбуждения. Силовые масляные трансформаторы предназначены для работы в электросетях напряжением 6 и 10 кВ с частотой переменного тока 50 Гц.

3.2 Расчет потерь трансформатора

Выбор трансформатора с учетом потерь

Наименование КТП	Количество	Номинальная мощность трпнсформатора Sн.тр, кВА	Номинальное напряжение Uн, кВ	Потери мощности холостого хода ?Рхх, кВт	Потери мощности короткого замыкания ?Ркз, кВт	Ток холостого хода Ixx, %	Напяжение короткого замыкания Uкз, %
1. ТМСЭЩ 1000/10-11	2	1000	10	1,55	10,8	1,2	5,5
2. ТМСЭЩ 1600/10-11	2	1600	10	2,1	16,5	1,0	6,0
3. ТМСЭЩ 100/10-11	2	1000	10	1,55	10,8	1,2	5,5

Расчет потерь КТП-2

Потери реактивной мощности холостого хода

Потери активной мощности холостого хода

Потери реактивной мощности короткого замыкания

Потери активной мощности коротокого замыкания



Потери мощности трансформатора

Сумарная мощность трансформатора с учетом потерь

Полная мощность

Коэффициент загрузки

Расчет потерь КТП-3,1.



Расчет потерь трансформатора

№КТП	Потери реактивной мощности холостого хода ?Qxx, кВАр	Потери активной мощности холостого хода ?Pxx', кВт	Потери реактивной мощности короткого замыкания ?Qкз, кВАр	Потери активной мощности короткого замыкания ?Pкз`, кВт	Потреи мощности трансформатора ?Pтр', кВт	Сумарная мощность потерь тр. С учетом потерь УР, кВт	Полная мощность Sp`, кВА	Коэффициент загрузки Кз`
1	12	2,39	55	14,65	110,58	1137,7	1412,4	0,7
2	16	3,22	96	6,7	275,1	1443,65	2240,7	0,7
3	12	2,39	55	14,65	110,58	1137,7	1412,4	0,7

4. Выбор компенсирующего устройства

При выборе числа и мощности цеховых трансформаторов одновременно должен решаться вопрос об экономически целесообразной величене реактивной мощности, передаваемой через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ.

Активная энергия преобразуется в полезную - механическую, тепловую и пр. энергии. Реактивная же энергия не связана с выполнением полезной работы, а расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, сварочных трансформаторах, дросселях и осветительных приборах и связана с особенностями протекания переменного электрического тока через катушки с магнитными сердечниками. Показателем потребления реактивной энергии (мощности) является коэффициент мощности сosц. Он показывает соотношение активной мощности Р и полной мощности S, потребляемой электроприемниками из сети:

сos Ф = P / S.

Для снижения потребляемой мощности фактически необходимо снизить ток, потребляемый потребителями от источника (трансформатора). Для выполнения этого требования наиболее эффективный способ - компенсация реактивной мощности потребителя, т. е. отведение реактивного тока от источника (трансформатора) в компенсирующее устройство - установку компенсации реактивной мощности.

Выбор компенсирующего устройства



УКМ58-0,4-330-30 У3, УКМ58-0,4-250-25 У3

Конденсаторные установки низкого напряжения с автоматическим регулированием мощности производства ОАО ”Серпуховский конденсаторный завод «КВАР» “

Вид климатического исполнения - У3 по ГОСТ 15150-69. Эксплуатируются в закрытых помещениях при температуре от минус 45 до плюс 40 С.Степень защиты - IP21 по ГОСТ 14254-96.

Коэффициент мощности поднимается до tgц = 0,28

КТП №1 в расчет неберем так как он уже поставлен с компенсирующим устройством.

КТП №2

Реактивная мощность компенсирующего устройства

Коэффициент загрузки

Технические данные комплектного компенсирующего устройства УКМ58 0,4кВ 330-ЗО УЗ

Технические данные комплектного компенсирующего устройства УКМ58-0.4-250-25 УЗ

5. Предварительный выбор сечения проводников

Выбор сечения кабеля к распределительному устройству

Выбираем кабель с алюминиевой токопроводящей жилой, пропитанной изоляционной бумагой, алюминиевой оболочкой, а в качестве защитного покрова используется шланг из поливинилхлоридного пластика.

ААШв 3х185 ммпрокладка в земле.

Выбор сечения кабеля к КТП-1

Выбираем кабель ААШв 3х16 мм прокладка в земле

Выбор сечения кабеля к КТП-2

Выбираем кабель ААШв 3х50 мм прокладка в земле

Выбор сечения кабеля к КТП-3



Выбираем кабель ААШв 3х16 мм прокладка в земле

Кабели ААШв предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных устройствах на сетях с напряжением 1, 6, 10 кВ. AAШв кабели могут использоваться в сетях постоянного напряжения значения в два с половиной раза больше, чем номинальное значение переменного напряжения.

Силовой кабель ААШв содержит одну, три или четыре силовые жилы. Наличие поливинилхлоридного слоя в качестве буфера дает возможность использовать кабель в грунте с высоким уровнем коррозии. Кабель нельзя подвергать растягиванию, а наличие бронированного слоя позволяет применять кабель ААШв в местах где возможны механических воздействия на кабель.

Конструкция

-Токопроводящая жила из мягкого алюминия, имеющие отличительную цветкую окраску

-Пропитанная изоляционная бумага

-Поясная бумажная пропитанная изоляция

-Экранированная лента

-Алюминиевая оболочка

-ПВХ слой

-Внешняя оболочка ПВХ шланг

6.1 Схема замещения токов короткого замыкания

Схема замещения токов короткого замыкания

6.2 Расчетная схема токов короткого замыкания

Расчетная схема токов короткого замыкания

6.3 Метод расчета токов короткого замыкания

Расчет токов КЗ в точке К-1, длина кабеля =36000 м

Реактивное сопротивление трансформатора

Ревктивное сопротивление воздушной линии сети

Активное сопротивление воздушной линии сети

Сумарное реактивное сопротивление

Сумарное активное сопротивление

Полное сопротивление

Ударный ток

Коэффициент ударного тока

Периодическая состовляющая тока

Полная мощность КЗ

Расчет токов КЗ в точке К-2 ,длина кабеля =950 м



Расчет токов КЗ в точке К-3 , длина кабеля =40 м

Расчет токов коротких замыканий в точках К-1,К-2,К-3

Точки КЗ	Реактивное сопротивление трансорматора Хтр, Ом	Сумарное реактивное сопротивление Х,Ом	Сумарное активное сопротивление R,Ом	Полное сопротивление Z,Ом	Ударный ток ?y,кА	Периодическая состовляющая тока Iпо,кА	Полная мощность короткого замыкания Sкз, мВА
K-1	0,72	1,96	6,08	6,38	1,34	0,94	17,25
K-2	0,72	2,03	6,24	6,56	1,3	0,92	16,73
К-3	0,72	2,039	6,265	6,58	1,3	0,92	16,73

7. Проверка кабельных линий по току короткого замыкания

Кабельная линия ГПП-РУ-10

Выбираем кабель ААШв 3х185 мм т.к. он проходит и по термической стойкости и по нагрузке.

Кабельная линия РУ10-КТП-1,КТП-2,КТП-3.

Выбираем кабель ААШв 3х50 мм т.к. он проходит и по термической стойкости и по нагрузке.

Выбор по аварийной нагрузке

Кабельная линия ГПП-РУ,

Рабочий ток

Аварийный ток

Кабельная линия РУ10-КТП1,КТП2,КТП3

	Сечение кабеля по нагреву	Сечение кабеля по токам КЗ
ГПП - РУ10	ААШв 3х185	ААШв 3х185
РУ10 - КТП-1	ААШв 3х16	ААШв 3х16
РУ10 - КТП-2	ААШв 3х50	ААШв 3х50
РУ10 - КТП-3	ААШв 3х16	ААШв 3х16

8. Выбор электрического оборудования и выключателей

Описание закрытого распределительного устройства ЗРУ-10 кВ

Закрытые распределительные устройства ЗРУ в блочно-модульных зданиях предназначены для приёма и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 6(10) кВ.

ЗРУ применяются в системах электроснабжения объектов нефтяной и газовой промышленности, сельского хозяйства, горнорудной промышленности.

В состав ЗРУ входят:

-Блочно-модульное здание (БМЗ);

-Распределительные устройства высшего напряжения;

-Шинные мосты;

-Башня высоковольтного ввода (только при воздушном вводе напряжения);

-Оборудование собственных нужд БМЗ.

БМЗ ЗРУ состоит из одного или нескольких блок-боксов ББ, которые после монтажа образуют единое блочно-модульное здание. Габаритные и установочные размеры, масса и компоновка ЗРУ, количество ББ определяются заказом.

Наименование	Обознач.	Ед. измерения	Значение параметра
Номинальное напряжение	Uном.	кВ	6/10
Наибольшее рабочее напряжение	Umax	кВ	7,2/12
Номинальный ток главынх цепей	Iном	А	630/1000/1600/2000/ 2500/3150
ток трансформатора тока	Iном.тр	А	50/75/100/150/200/300 400/600/750/800 1000/1500
Номинальный ток отключения	Iоткл.	кА	12,5/20
Ток стойкости для 3 сек.	Iтер.	кА	12,5/16
Ток электродинамической стойкости	дин.	кА	31,5/40/51/62,5

Вакуумные выключатели серии ВВ/TEL предназначены для эксплуатации в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением до 10 кВ с изолированной и компенсированной нейтралью в нормальных и аварийных режимах. Выключатели ВВ/TEL применяются в ячейках КРУ внутренней и наружной установки, а также в камерах КСО, как при новом строительстве, так и при замене выключателей прошлых лет выпуска.

Отличительные особенности:

* высокий коммутационный и механический ресурсы;

* отсутствие необходимости проведения текущего и среднего ремонтов;

* питание цепей управления от сети постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока;

* малое потребление мощности из сети оперативного питания;

* возможность отключения при потере оперативного питания;

* полная взаимозаменяемость с устаревшими маломасляными выключателями по главным и вспомогательным цепям;

* возможность работы в любом пространственном положении;

* малые габариты и масса.

Вакуумный выключатель ВВ/ТEL-10-12,5/1000 У2

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значение параметра
Номинальное напряжение	Uном.	кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение	Umax	кВ	12
Номинальный ток	Iном.	кА	1000
Номинальный ток отключения	Iоткл.	кА	12,5
Ток термической стойкости для 3 сек.	Iтер.	кА	12,5
Ток электродинамической стойкости	дин.	кА	31,5
Полное время отключения	to	cек	? 0,05
Собственное время отключения	to.c	cек	? 0,03
Собственное время включения	tвс	cек	? 0,05

Расчетный импульс квадратичного тока короткого замыкания

Сравнение выключателя

Проверка выключателя ВВ/ТEL-10-12,5/1000 У2

Расчетные данные	Каталог ВВ/ТEL-10-12,5/1000 У2
Напряжение Uу=10 кВ	Номинальное напряжение Uн=10 кВ
Расчетный ток Iр=286,74 А	Номинальный ток Iн=1000 А
Iпо=0,94 кА	Ток отключения Iоткл=12,5 кА
iу=1,34 кА	Ток электродинамической стойкости iдин=32 кА
Вк=0,503 кАс	Ток термической стойкости Iтер=12,5 кА (в период времени 3 сек.)
Расчетные данные	Каталог ВВ/ТEL-10-12,5/1000 У2
Напряжение Uу=10 кВ	Номинальное напряжение Uн=10 кВ
Расчетный ток Iр=125,37 А	Номинальный ток Iн=1000 А
Iпо=0,92 кА	Ток отключения Iоткл=12,5 кА
iу=1,3 кА	Ток электродинамической стойкости iдин=32 кА
Вк=0,482 кАс	Ток термической стойкости Iтер=12,5 кА (в период времени 3 сек.)

9. Расчет заземления

Rгрунт.=100 Ом*м

Грунт - Суглинок

Зона - IV

Заземлитель - уголок

L=3 м

Определяем количество вертикальных заземлителей

(Сопротивление заземлителя для напряжения 0.4 кВ состовляет 4 Ом)

Предположительно принимаем 20 штук

Определяем длину горизонтального электрода

Определяем сопротивление горизонтального электрода

электрооборудование трансформатор замыкание заземлитель

Уточняем значение вертикальной электрода

Принимаем к установке 18 вертикальных заземлителей (уголков)

Список литературы

1.Правила устройства электроустановок.

2. Федоров А.Л. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий.

Размещено на Allbest.ru

...