Разработка схемы электроснабжения предприятия ЗАО "Меланж"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Департамент образования ивановской области

Областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«Ивановский промышленно-экономический колледж»

Шуйский филиал

КУРСОВАЯ РАБОТА

270843 МНЭЭПиГЗ Д.11.3.03 ПЗ

Студент: Голов И.А.

Руководитель работы: Осокин А.М.

Шуя,2014г.



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Расчет электрических нагрузок

2. Выбор числа и мощности трансформаторов

3. Схема электроснабжения подстанции и расчет питающих линий

4. Расчет токов короткого замыкания

5. Расчет подстанции

6. Расчет заземления и заземляющих устройств

7. Выбор защитных и противопожарных средств

8. Разработка конструкции подстанции

9. Спецификация

10. Заключение

11. Список используемых источников



ВВЕДЕНИЕ

Развитие энергетики в России.

Энергетика, ведущая область энергетики, обеспечивающая электрификацию народного хозяйства страны. В экономически развитых странах технические средства электроэнергетики объединяются в автоматизированные и централизованно управляемые электроэнергетические системы.

Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

Электроэнергетика наряду с другими отраслями народного хозяйства рассматривается как часть единой народно - хозяйственной экономической системы. В настоящее время без электрической энергии наша жизнь немыслима. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Без электроэнергии невозможно действие современных средств связи и развитие кибернетики, вычислительной и космической техники. Так же велико значение электроэнергии в сельском хозяйстве, транспортном комплексе и в быту. Представить без электроэнергии нашу жизнь невозможно. Столь широкое распространение объясняется ее специфическими свойствами:

1. возможностью превращаться практически во все другие виды энергии (тепловую, механическую, звуковую, световую и другие) с наименьшими потерями;

2. способностью относительно просто передаваться на значительные расстояния в больших количествах;

3. огромным скоростям протекания электромагнитных процессов;

4. способности к дроблению энергии и образование ее параметров (изменение напряжения, частоты).

5. невозможностью и, соответственно, ненужностью ее складирования или накопления.

Основным потребителем электроэнергии остается промышленность, хотя ее удельный вес в общем полезном потреблении электроэнергии значительно снижается. Электрическая энергия в промышленности применяется для приведения в действие различных механизмов и непосредственно в технологических процессах. В настоящее время коэффициент электрификации силового привода в промышленности составляет 80%. При этом около 1/3 электроэнергии расходуется непосредственно на технологические нужды. Отрасли, зачастую не использующие электроэнергию напрямую для своих технологических процессов являются крупнейшими потребителями электроэнергии.

Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей народного хозяйства, постоянно растущих потребностей более чем шестимиллиардного населения Земли становится сейчас все более насущной.

Основу современной энергетики составляют тепло- и гидроэлектростанции. Однако их развитие сдерживается рядом факторов. Стоимость угля, нефти и газа, на которых работают тепловые станции, растет, а природные ресурсы этих видов топлива сокращаются. В процессе производства электроэнергии на ТЭС происходит выброс вредных веществ в атмосферу. Причем если топливом служит уголь, особенно бурый, малоценный для другого вида использования и с большим содержанием ненужных примесей, выбросы достигают колоссальных размеров. И, наконец, аварии на ТЭС наносят большой ущерб природе, сопоставимый с вредом любого крупного пожара. В худшем случае такой пожар может сопровождаться взрывом с образованием облака угольной пыли или сажи.

Гидроэнергетические ресурсы в развитых странах используются практически полностью: большинство речных участков, пригодных для гидротехнического строительства, уже освоены. А какой вред причиняют природе гидроэлектростанции! Выбросов в воздух от ГЭС нет никаких, но зато вред водной среде наносит довольно большой. В первую очередь страдают рыбы, которые не могут преодолеть плотины ГЭС. На реках, где построены гидроэлектростанции, особенно если их несколько - так называемые каскады ГЭС, - резко меняется количество воды до и после плотин. На равнинных реках разливаются огромные водохранилища, и затопленные земли безвозвратно потеряны для сельского хозяйства, лесов, лугов и расселения людей. Что касается аварий на ГЭС, то в случае прорыва любой гидроэлектростанции образуется огромная волна, которая сметет все находящиеся ниже плотины ГЭС. А ведь большинство таких плотин расположено вблизи крупных городов с населением в несколько сотен тысяч жителей.

Выход из создавшегося положения виделся в развитии атомной энергетики. Однако сегодня АЭС уже не считаются источником дешевой и экологически чистой энергией. Топливом для АЭС служит урановая руда - дорогостоящее и трудно добываемое сырье, запасы которого ограничены. К тому же строительство и эксплуатация АЭС сопряжены с большими трудностями и затратами. Серьезным тормозом для дальнейшего развития атомной энергетики являются проблемы загрязнения окружающей среды. Все это дополнительно осложняет отношение к атомной энергетике. Все чаще звучат призывы, требующие отказаться от использования ядерного топлива вообще, закрыть все атомные электростанции и возвратится к производству электроэнергии на ТЭС и ГЭС, а также использовать так называемые возобновляемые - малые, или «нетрадиционные», - виды получения энергии. К последним относят прежде всего установки и устройства, использующие энергию ветра, воды, солнца, геотермальную энергию, а также тепло, содержащееся в воде, воздухе и земле.

Электрификация народного хозяйства страны

Энергетическое хозяйство имеет два направления: теплофикация и электрификация. Особенно большое значение имеет электрификация. Это определяется ее особыми свойствами: легкостью превращения в другие виды (тепловую, механическую, световую), возможностью обеспечить необходимые параметры протекания производственных процессов, комплексностью механизации и автоматизации производства, повышением производительности труда. Электроэнергия может быть распределена на отдельные потоки и передана на значительные расстояния. Без применения электроэнергии невозможны электрохимические и электрофизические процессы, привод станков-автоматов, манипуляторов, роботов и другие производственные процессы.

Требуемая мощность электростанций России определяется максимальными электрическими нагрузками потребителей, экспортом мощности за пределы России, потерями мощности в электрических сетях и расчетным резервом мощности. В настоящее время промышленность остается основным потребителем электроэнергии в народном хозяйстве.

Для характеристики уровня электрификации используется система показателей, выраженных в стоимостной или натуральной форме. Один из основных показателей -- электроемкость продукции,определяемая отношением потребляемой электроэнергии к объему выпускаемой продукции за одинаковый период времени. Динамика показателя указывает на степень опережения темпов роста потребления электроэнергии над темпами роста производства продукции. Несовершенство этого показателя определяется условностью расчета объема продукции в стоимостном выражении. Важный показатель -- электровооруженность труда, которая может быть подсчитана в натуральных единицах по мощности или энергии. В качестве обобщающего показателя часто используется показатель электропотребления на душу населения по стране в целом или по крупному региону.

Система показателей электрификации может рассматриваться как инструмент анализа динамики энергетического и экономического использования энергии.

1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Определяем установленную мощность технологического оборудования:

P_у.т.о = P_1у * n

P_1у = 50 кВт - установленная мощность одной машины.

n = 52 - количество машин.

P_у.т.о = 50 * 52 = 2600 кВт

Определяем установленную мощность освещения:

P_у.осв = P_о * F_ц

P_о = 56 Вт/м² - удельная мощность освещения на м².

F_ц = 2292 м² - площадь цеха.

P_у.осв = 56*10^-3 * 2292= 128352*10^-3= 128,3 (кВт)

Определяем установленную мощность всего цеха:

P_у = P_у.т.о + P_у.осв + P_у.вен

электрический нагрузка замыкание подстанция

P_у.т.о - установленная мощность технологического оборудования.

P_у.осв - установленная мощность освещения.

P_у.вен - установленная мощность вентиляции.

P_у.вен = 120 кВт

P_у = 2600+128,3+120 = 2848,3( кВт)

Определяем активную расчетную мощность технологического оборудования: Инструкция по подсчету электро нагрузок на предприятиях легкой промышленности М.,1982



P_p.т.о. = P_у.т.о * K_и.т.о.

K_и.т.о. - коэффициент использования активной мощности технологического оборудования за наиболее загруженную смену.

K_и.т.о. = 0,72,

cosц = 0,8

P_p.т.о. = 2600 * 0,72 = 1872 (кВт)

Определяем активную расчетную мощность освещения:

P_p.осв = P_у.осв * K_и.осв

K_и.осв - коэффициент использования активной мощности освещения за наиболее загруженную смену.

K_и.осв = 0,95,

cosц = 0,95

P_p.осв = 128,3 * 0,95 = 121,8 (кВт)

Определяем активную расчетную мощность вентиляции:

P_p.вен = P_у.вен * К_и.вен

К_и.вен - коэффициент использования активной мощности вентиляционной установки за наиболее загруженную смену.

К_и.вен = 0,8

сosц = 0,85

P_p.вен = 120 * 0,8 = 96 (кВт)

Определяем активную расчетную мощность всего цеха:

P_p = P_p.т.о + P_p.осв + P_p.вен

Р_{р. т.о.} - активная расчетная мощность т. о., кВт

Рр. осв. - активная расчетная мощность освещения , кВт

Р р .вен . - активная расчетная мощность вентиляции, кВт

Pp = 1872 + 121,8 + 96 = 2089,8 (кВт)

Определяем реактивную расчетную мощность технологического оборудования:

Q_p.т.о = P_p.т.о * tgц_т.о

сosц_т.о = 0,8 => tgц_т.о =0,71

Q_p.т.о =1872*0,7 = 1310,4 (кВАр)

Определяем реактивную мощность освещения:

Q_p.осв = P_p.осв * tgц_осв

cosц = 0,95 => tgц_осв = 0.32

Q_p.осв = 121,8 * 0,3 = 36,54

Определяем реактивную мощность вентиляции:

Q_pвен = P_p.вен *tgц_вен

cosц_вен = 0,85 => tgц_вен = 0,62

Q_pвен = 96*0,6=57,6 кВар

Определяем реактивную мощность всего цеха:

Q_р = Q_p.т.о + Q_pвен + Q_p.осв

Qp. т. о. - реактивная расчетная мощность т.о., кВАр

Q_{р. осв.} - реактивная расчетная мощность освещения, кВАр

Q_{р. вен} - реактивная расчетная мощность вентиляции, кВАр

Q_р = 1310,4 + 36,54 + 57,6= 1404,64 (кВАр)

Определяем расчетный коэффициент мощности всего цеха

сosц_p =

сosц_p = = = 0,81

Р_р.т.о. - расчетная мощность технологического оборудования, кВт

Р_р.ос. - расчетная мощность освещения, кВт

Р_р.вен. - расчетная мощность вентиляции, кВт

Определяем расчетный ток линии питающий весь цех:

I_p =

U_н - номинальное напряжение U_н = 0,4 кВ

Р_р - расчетная мощность, кВт;

- коэффициент мощности

I_p = = 3789,4 А

Нагрузка	Py	Pp	Qp	Cosц	Ки
	кВт	кВт	кВАр	-	-
Технологическое оборудование	2600	1872	1310,4	0,8	0,72
Освещение	128,3	121,8	57,6	0,95	0,95
Вентиляция	120	96	36,5	0,85	0,8
Итого	2843,3	2089,8	1404,1	0,81	-

2. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Определяем полную расчетную мощность:

S_p =



Р _р - активная расчетная мощность всего цеха ,кВт

Q_р - реактивная расчетная мощность всего цеха, кВАр

S_p = = 2517,8 (кВт)

Определяем минимальную возможную мощность трансформаторов:

Намечаем два варианта числа трансформаторов на подстанции:

1) 1 трансформатор

2) 2 трансформатора

S₀ =

- коэффициент загрузки трансформатора:

₁ - 0,95

₂ - 0,7

N - число трансформаторов

S_0.1 = = = 2199,5 (кВА)

S_0.2 = = = 1492,5 (кВА)

Вариант 1 - трансформатор ТМ-2500/10

Тип	Sн, кВА	U1Н , кВ	U2Н, кВ	UК, %	Мощность потерь, кВт	I0, %
					PХ	PК
ТМ-2500/10	2500	10	0,4	5,5	4,6	25	1

Вариант 2 - трансформатор ТМ-1600/10

Тип	Sн, кВА	U1Н , кВ	U2Н, кВ	UК, %	Мощность потерь, кВт	I0, %
					PХ	PК
ТМ-1600/10	1600	10	0,4	5,5	3,3	18	1,3

Определяем реактивную мощность, которую можно передать по сторонам высокого напряжения через трансформатор без увеличения их числа и мощности:

Q_1.1 =

Sн - стандартная мощность трансформатора

Q_1.1 = = 1128,8 (кВАр)

Q_1.2 = = 806,9 (кВАр)

Т.к. 0 < Q₁ < Q_p

Компенсация 1 вариант:

Т.к. Q₁ < Q_p

Полностью со стороны НН

Q_{кб нн} = Q_p

Q_{кб нн} = 1404,64 (Вар)

Определяем мощность потерь в трансформаторе для обоих вариантов:

ДP_т = (ДP_х.х + * ДP_к) * N

где: ДP_т - потери мощности в трансформаторе, кВт

ДP_х.х - приведенные потери холостого хода, кВт

ДP_к.з - приведенные потери короткого замыкания, кВт

- - коэффициент загрузки трансформатора

N - число трансформаторов, шт.

ДР_хх = Р_хх + К_и.п. Ч Q_хх

Р_хх - потери холостого хода трансформатора, кВт

Q_xx - реактивная мощность холостого хода трансформатора, кВАр

К_и.п.= 0,04 кВт/кВАр - коэффициент изменения потерь

ДР_к = Р_к + К_и.п. Ч Q_к

Р_к - потери короткого замыкания трансформатора, кВт

Q_к - реактивная мощность короткого замыкания трансформатора, кВАр

К_и.п.= 0,04 кВт/кВАр- коэффициент изменения потерь

Q_xx =

I_xx - ток холостого хода трансформатора, %

S_н - номинальная мощность трансформатора, кВА

Q_к =

U_к - напряжение короткого замыкания трансформатора, %

S_н - номинальная мощность трансформатора, кВА

1) При использование одного трансформатора ТМЗ-2500/10:

(кВАр)

(кВАр)

(кВт)

(кВт)

(кВт)

2) При использование двух трансформаторов ТМЗ-1600/10:

(кВАр)

(кВАр)

(кВт)

(кВт)

(кВт)

Определение потери мощности в конденсаторных батареях:

В качестве компенсирующих устройств выбираем конденсаторные батареи:

ДP_кб = P_1у * Qкб.вн + P_2у * Qкб.нн

ДР_КБ - потери мощности в конденсаторных батареях, кВт

Q_{КБ ВН} - мощность конденсаторных батарей на стороне ВН, кВАр

Q_{КБ НН} - мощность конденсаторных батарей на стороне НН, кВАр

Р_1у - удельные потери в конденсаторных батареях со стороны

высокого напряжения

Р_2у - удельные потери в конденсаторных батареях со стороны низкого напряжения

P_1у = 3*10^-3 (кВт/кВАр)

P_2у = 4,5 * 10^-3 (кВт/ кВАр)

ДP_кб1 = 3 * 10^-3 * 1404,64 = 4,2 (кВт)

ДP_кб2 = 4,5 * 10^-3 * 1404,64 = 6,3(кВт)

Определяем полные потери:

ДP = ДP_т + ДP_кб



Р_т - потери мощности в трансформаторе, кВт

Р_бк - потери мощности в конденсаторных батареях, кВт

1. При использовании одного трансформатора ТМЗ-2500/10

ДP₁ = 25,1 + 4,2 = 29,3 (кВт)

2. При использовании двух трансформаторов ТМЗ-1600/10

ДP₂ = 20,8 + 6,3 = 27,1 (кВт)

По данным расчетам выбираем подстанцию с 1 трансформатором ТМЗ - 2500/10 с компенсацией реактивной мощности с низкой стороны, т.к. приведенные потери наименьшие.

Выбираем конденсаторные батареи:

По номинальной мощности Q_{кб нн} = 1404,64 Вар выбираем четыре конденсаторные батареи УК-0,38-320 Н.

3. СХЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ

Резервирование подстанции:

Предприятие ЗАО «Меланж» относится к электрическим приемниками II категории, перерыв в электроснабжение которых связан с массовым недовыпуском продукции, простой большого количества рабочих мест. Питание таких электроприемников рекомендуется обеспечивать от двух независимых взаимно резервируемых трансформаторов. В случае выхода из строя одного из трансформаторов, второй трансформатор должен взять на себя часть его нагрузки. Допускается перегружать трансформатор на 40% сверх номинальной мощности в течении 5 суток, по 6 часов в сутки. Допускается питание электроприемников II категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату.

Выбираем схему электроснабжения:

Питание данной подстанции осуществляется от ЦРП расположенной на расстояние на 1.2 км по одной кабельной линии.

Выбираем экономическое сечение кабельной питающей линии:

Определяем рабочий ток питающей линии:

S_н.т - номинальная мощность трансформатора

U_н - номинальное напряжение, кВ

(А)

Определяем экономически выгодное сечение кабеля:

J_эк - экономическая плотность тока

мм²)

S = ( 3 * 120) с I_доп = 240(А)

Кабель с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией

4. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Составление схемы для расчета тока короткого замыкания:

Данные для расчета тока короткого замыкания:

Трансформатор ТМЗ-2500/10

Кабель ААБ-10000

U₁ = 10кВ

U₂ = 0.4кВ

S_с = - мощность системы

I_к1 = 11кА (задано)

На основание расчет схемы составляем схему замещения, на которой все элементы расчетной схемы представлены в виде активного и индуктивного сопротивления



Определяем ударный ток и сопротивление короткого замыкания в точке К₁:

Определяем сопротивление системы:

(Ом)

Определяем ударный ток короткого замыкания в точке К₁:

*11= 27,7 (кА)

Определяем мощность короткого замыкания:

(ВА)

Проверяем ране выбранное сечение кабеля на термическую устойчивость:

Определяем время отключения короткого замыкания:

t_откл = t_р.з. + t_в



t_р.з = 0,1с - время действия релейной защиты

t_в = 0,12 - 0,2с - время отключения выключателя

t_откл = 0,1 + 0,2 = 0,3с

Определяем импульс среднеквадратичного тока короткого замыкания:

T_а = 0,04с - постоянная времени короткого замыкания для апериодической составляющей

е = 2,71

(А)

Определяем минимально возможное сечение кабеля по условию короткого замыкания:

с - 85 термический коэффициент зависящий от допустимой температуры и материала проводника

(мм²)

Кабель термически устойчив

Определяем токи мощность короткого замыкания в точке K₂:

Определяем сопротивление питающего кабеля:

R_к = R₂ = r₀ * l

R_к - активное сопротивление кабеля, Ом

r₀ = 1.25 - удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км

l = 0,42 - длина кабеля, км

R_к = R₂ = 1.25 * 0,42 = 0,52 (Ом)

x_k = x₂ = x₀ * l

x_к- индуктивное сопротивление кабеля, Ом

x₀ =0,0662 - удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км

l- длина кабеля, км

x_k = x₂ = 0,0662 * 0,42 = 0,02 (Ом)

Определяем результирующее сопротивление в точке К₂:

R_рез2 = R₂

X_рез2 = X₁+X₂

R_рез2 = 0.52 Ом

X_рез2 = 0,5+0,02 = 0,52 (Ом)

(Ом)

Определяем ток короткого замыкания в точке К₂:

U_б = 10 кВ - напряжение в точке К₂

(А)

Определяем ударный ток в точке К₂:



К_у - ударный коэффициент при трехфазном коротком замыкании, который находится в зависимости от отношения по графику находим, что К_у 1,1

I_уд2 = 1,4 * 1,1 * 22,2 = 34,1(кА)

Определяем мощность короткого замыкания в точке К₂:

U_б - базовое напряжение, равное среднему напряжению в точке К2, кВ

I_к2 - ток короткого замыкания в точке К2, кА

S_к2 = 1,7 * 10 * 22,2 = 374 (МВА)

Определяем токи и мощность короткого замыкания в точке К₃:

Определяем сопротивление трансформатора:

ДР_к - потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт

U₂ - вторичное напряжение трансформатора, кВ

S_нт - номинальная мощность трансформатора, кВА

(мОм)

U_к- Напряжение короткого замыкания трансформатора, %

U₂- Вторичное напряжение трансформатора, кВ

S_н.т.- Номинальная мощность трансформатора, кВА



(мОм)

Z_т - полное сопротивление трансформатора, мОм

R_т - активное сопротивление трансформатора, мОм

(мОм)

Определяем сопротивление цепи до трансформатора приведенные к напряжению 0,4 кВ:

U₁ и U₂ - первичное и вторичное напряжения трансформатора, кВ

(мОм)

(мОм)

Определяем результирующее сопротивление до точки К₃:

Х_рез3 = 0,8 + 11,9 = 12,7 (мОм)

R_рез3 = 0,8 + 0,64 = 1,44 (мОм)

(мОм)

Определяем ток короткого замыкания в точке К₃:

U_б - базисное напряжение, равное среднему напряжению в точке К3, кВ

z_рез3 - результирующее полное сопротивление до точки К3, Ом

(кА)

Определяем ударный ток в точке К₃:

К_у - ударный коэффициент при трехфазном коротком замыкании, который находится в зависимости от отношения по графику находим, что К_у 1,7

i_уд3 = 1,4 * 1,7 * 18 = 42,8 (кА)

Определяем мощность короткого замыкания в точке К₃:

5. РАСЧЕТ ПОДСТАНЦИИ

Выбираем камеру для подключения питающей линии подстанции:

Для подключения питающей линии подстанции на ЦРП выбираем камеру КСО-2001 МЭЩ. Эта камера сборная, одностороннего обслуживания, на номинальное напряжение 10 кВ, переменного трехфазного тока, модификация 2001, номер схемы первичных соединений - 1. Камера содержит:

1. Высоковольтный выключатель - BB/TEL -10

2. Разъединитель - РВЗ - 10

3. Трансформаторы тока - ТПОЛ-10

Схема первичных соединений камер КСО-2011 МЭЩ

Технические данные:

U_ном = 10 кВ

I _ном = 400 A

I_откл = 20 кA

I_дин = 51 кA

Проверяем выбранную камеру:

U_ном ? U_c 10 кВ = 10 кВ

I _н.к ? I_р 400 А > 147,05 А

I_откл ? I_к1 20 кА > 11 кА

I _дин ? i_уд.1 51 кА > 27,7 кА

Проверяем вакуумный выключатель ВВ/TEL - 10 :

Технические данные выключателя:

I_ном = 400 А;

I_откл = 20 кА;

U_ном = 10 кВ;

S_откл = 400 МВА.

I_дин = 51 кA

Проверяем:

U_ном = U_ВН; 10 кВ = 10 кВ;

I_откл ? I_к1; 20 кА > 11 кА;

S_откл ? S_к1; 400 МВА > 160,65 МВА.

I _дин ? i_уд.1; 51 кА > 27,7 кА

Выбираем КТП и шкаф ввода высокого напряжения:

На основании выбора числа и мощности трансформатора и расчета токов КЗ выбираем комплектную трансформаторную подстанцию Хмельницкого завода КТП -2500 - 10/0,4. Однотрансформаторная комплектная подстанция с трансформатором мощностью 2500 кВт, напряжением с высокой стороны U_ВН = 10 кВ, а со стороны НН U_НН = 0,4 кВ, климатическое исполнение для умеренного климата.

Проверяем выбранную КТП по току динамической устойчивости:

i_дин.ВН. ? i _уд2; 51 кА > 34,1кА

i_дин.НН. ? i _уд3; 100 кА > 42,8 кА

На основании выбранной КТП выбираем шкаф ввода высокого напряжения ШВВ - 2, однолинейная схема главных цепей шкафа ввода приведена на рисунке. В шкафу установлен выключатель УВН-ВВ - 10/400.



Однолинейная схема главных цепей шкафа УНВ-ВВ

Проводим расчет отходящих линий:

От одно трансформаторной подстанции КТП -2500 - 10/0,4 питается следующая нагрузка:

1. Технологическое оборудование: 52 прядильные машины ППМ-120-МС

(Р_р.т.о.= 1872кВт; сos ц_{т. о} = 0, 8)

2. Освещение (Р_р.осв..= 121,8кВт; сos _ос = 0,95)

3. Вентиляция (Р_р.вен.= 96кВт; сos _вен = 0, 85)

Определяем количество отходящих линий:

Р_р.т.о.- расчетная мощность оборудования, кВт

cos_р.т.о- коэффициент мощности

U₂- вторичное напряжение оборудования, кВ

(А)

Выбираем для питания технологического оборудования кабель ААШв - 1000

S = (3х150) мм², I_доп = 250 (А)

Определяем количество отходящих линий для питания технологического оборудования:

I_p.т.о.- расчетный ток нагрузки оборудования, А

I_доп.- допустимый ток кабеля питающей линии, А

(шт)

Определяем действительный расчетный ток одной лини:

I_р.т.о. - расчетный ток нагрузки оборудования, А

N_т.о. - количество отходящих линий, шт

(А)

I_доп.? I_1.р.т.о. 250 А ? 245,7 (А)

Определяем количество отходящих линий для питающей сети освещения:

Определяем ток освещения:

Р_р.осв.- расчетная мощность освещения, кВт

cosц_р.осв.- коэффициент мощности

U₂- вторичное напряжение сети, кВ

(А)

Выбираем для освещения кабель ААШв - 1000

S = (4x120)мм² I_доп = 200 А

Определяем количество линий для питания освещения:

I_p.осв.- расчетный ток нагрузки освещения, А

I_доп- допустимый ток кабеля питающей линии, А

(шт)

Определяем действительный расчетный ток одной линии

I_р.т.о. - расчетный ток освещения, А

N_т.о. - количество отходящих линий, шт

А

Определяем количество линий вентиляции:

Определяем расчетный ток вентиляции:

Р_р.вен.- расчетная мощность вентиляции, кВт

cosц_р.вен- коэффициент мощности

U₂- вторичное напряжение сети, кВ

(А)

Выбираем для питания вентиляции кабель ААШв - 1000

S = (3x95)мм² I_доп = 190 А

Определяем количество линий для питания вентиляции:

I_p.вен.- расчетный ток нагрузки вентиляции, А

I_доп.- допустимый ток кабеля питающей линии, А

(шт)

Определяем действительный расчетный ток одной линии:

I_доп I_р.вен

I_р.вен. - расчетный ток нагрузки вентиляции, А

N_вен. - количество отходящих линий, шт

(А)

190 А 166 А

Определяем количество отходящих линий от конденсаторной батареи:

Определяем расчетный ток конденсаторной батареи:

- реактивная мощность конденсаторной батареи, кВАр

U₂- вторичное напряжение сети, кВ

(А)

У нас 4 конденсаторные установки.

Выбираем для питания конденсаторной батареи кабель ААШв - 1000

S = 3(1x400) мм² I_доп = 675 А

Определяем количество линий для питания конденсаторной батареи:

I_p.кб.- расчетный ток нагрузки вентиляции, А

I_доп.- допустимый ток кабеля питающей линии, А

(шт)

Определяем общее количество отходящих линий:

- количество отходящий линий технологического оборудования, шт

- количество отходящих линий освещения, шт

- количество отходящих линий вентиляции, шт

- количество отходящих линий конденсаторной установки, шт

N = 14 + 1 + 1 + 4 = 20 шт



Результаты расчетов числа отходящих линий

Наименование нагрузок	Рр	сos ц	Ip	Тип кабеля	Сечение	Iдоп	Iро
	кВт	-	A		мм2	А	А
Машины ППМ-120МС	1872	0,8	3441,1	ААШв-1000	150	250	245,7
Освещение	121,8	0,95	188,5	ААШв-1000	120	200	188,5
Вентиляция	96	0,85	166	ААШв-1000	95	190	166

Для определения количества и типа шкафов низкого напряжения разрабатываем схему КТП:



Составляем список присоединений к шкафам РУ низкого напряжения:

1 - ввод от трансформатора; 2 - линия освещения; 3 - линия вентиляции; 4-7 - линии конденсаторных батарей; 8-20 - линии технологического оборудования; 21 - резервная линия

В соответствие со схемой КТП и списка присоединений, а так же принимаем во внимание нагрузку отходящих линий, выбираем тип и количество шкафов РУ низкого напряжения. Данные заносим в таблицу.

Данные выбранных шкафов и коммутационной аппаратуры

Тип шкафа	Количество	Количество и тип устанавливаемых в шкафу аппаратов	№ № присоединений
Шкаф вводной ШНВ- 10Л	1	Э25	1
Шкаф линейный ШНЛ-13	4	ВА51-35	2-21

Выбираем коммутационную и защитную аппаратуру, после производим проверку защитной аппаратуры в шкафах РУ низкого напряжения:

Выключатель «Электрон» с полупроводниковыми реле РМТ на напряжение до 660 В

Определяем расчетный ток присоединения:

S_н.т- номинальная мощность трансформатора, кВАр

U₂- напряжение вторичной обмотки трансформатора, кВ

(А)

Проверяем проверку автоматического выключателя по условиям нормального режима:

I_н.расц- номинальный ток расцепления, А I_н.расц = 4000 А

I_р- расчетный ток присоединения, А

4000 А 3676,4 А

Проверяем автоматический выключатель по условиям защиты от перегрузки исходя из условия:

I_с.п. = 1,25* I_{н расц}

I_с.п - ток срабатывания отсечки, А

I_н.расц- номинальный ток расцепления, А

I_с.п. = 1,25*4000 = 5000 (А)

Проверяем автоматический выключатель на срабатывание от тока короткого замыкания:

I_с.о ? I_кз I_к.з. = кА

I_с.о = 3* I_н.расц

I_с.о = 3*4000 = 12000 (А)

12000 А < 18000 А

Защитная аппаратура

Место установки аппарата (№ присоединений)	Iро	Тип аппарата	Iн.в.	Iн расц или Iпл.вс.	Iс.п.	Iс.о.	tс.о.
	А		А	А	А	А	С
Ввод от трансформатора (№1)		Э25	4000	4000	5000	12000	0,25
Прядильные станки ППМ-120МС(№8,9,10, 11,12,13,14,15,16, 17,18,19,20)	245,7	ВА51-35	250	250	312,5	750	0,1
Освещение (№2)	188,5	ВА51-35	200	200	250	600	0,1
Вентиляция (№3)	166	ВА51-35	190	190	237,5	570	0,1
Конденсаторные батареи (№4-7)		ВА51-35	675	675	843,75	2025	0,1
Резерв (№21)	245,7	ВА51-35	250	250	312,5	750	0,1

Измерительные приборы

Место установки амперметра (№ присоединения)	Наименование и тип прибора, количество на 1 присоединение	Номинальные данные прибора	Тип трансформатора тока	Коэффициент трансформации
1	2	3	4	5
Ввод от трансформатора (№1)	Амперметр Э-365 (3 шт.)	0-4,0 кА	ТНШЛ-0,66 (3 шт.) ТШ -20	3000/5
	Вольтметр Э-365(1 шт.)	0-500 В
	Счетчик СА4У-4670М	Iн = 5 А Uн = 380 В
	Счетчик СР4У-4673М	Iн = 5 А Uн = 380 В
Линия технологического оборудования(№8-20)	Амперметр Э-8021 (1 шт.)	0-250 А	ТШ-20	250/5
	Счетчик СА4У-4670М	Iн = 5 А Uн = 380 В
Линия освещения (№2)	Амперметр Э-8021 (3 шт.)	0-250 А	ТШ-20 (3 шт)	250/5
	Счетчик СА4У-4670М	Iн = 5 А Uн = 380 В
Линия вентиляции (№3)	Амперметр Э-8021(1 шт.)	0-200 А	ТШ-20	250/5
	Счетчик СА4У-4670М	Iн = 5 А Uн = 380 В
Линия конденсаторных батарей (№4-7)	Амперметр Э-8021(3шт)	0-750А	ТШ-20 (3шт)
	Счетчик СА4У-4670М	Iн = 5 А Uн = 380 В



6. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Так как все производственные цехи текстильных предприятий в отношении поражения электрическим током относятся к помещениям с повышенной опасностью, то все металлические корпуса электрооборудования, трубы, электропроводки, металлические оболочки кабелей и т.д. в сетях с напряжением более 42 В переменного тока и более 110 В должны быть заземлены.

Заземление осуществляется путем соединения заземленных частей с заземлителями, т.е. с металлическими предметами, имеющие надежный электрический контакт с землей.

Определяем максимально допустимое сопротивление заземляющего устройства для электроустановки низкого напряжения:

I_з - ток замыкания на землю, А I_з =27 А

(Ом)

Максимально допустимое сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом.

За расчетное сопротивление принимаем 4 Ом.

Заземлитель конструктивно выполнен из вертикальных стержней диаметром 10 мм² и длиной 5 м. Соединение вертикальных стержней выполняется стальной полосой сечением 12х4 мм², расстояние между стержнями 5м.

l = 5 м, = 10 мм², (12х4) (мм²)

Определяем сопротивление растеканию одного вертикального электрода:



с - удельное сопротивление грунта, Ом/м с = 100 Ом/м К_в - сезонный коэффициент для вертикальных электродов K_в = 1,25

l_в - длина электрода, м

d - внешний диаметр электрода, м

t - глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины электрода, м

t₁ - расстояние поверхности земли до начала электрода t₁ = 0.7 м

t = 0.7+2.5 = 3.2(с)

(Ом)

Ориентировочно задаем количество вертикальных электродов (n = 20 шт) и определяем коэффициенты их использования Методические рекомендации по выполнению курсового проекта по дисциплине «Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий» для специальности 270116 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий». Таблица номер 9.:

_в = 0,5

Определяем количество вертикальных электродов:

r_в- сопротивление растеканию одного стержня

R₃- Максимально- допустимое сопротивление заземляющего устройства для электроустановок высокого напряжения

(шт)

Составляем схему размещения заземления:

10м

5м

5м

25м

n = 14 шт

По схеме определяем l_г = 14*5 = 70 м

l_г - длина горизонтального электрода.

Определяем сопротивление растеканию горизонтального электрода:

с - удельное сопротивление грунта, Ом/м

К_г - сезонный коэффициент для горизонтального электрода

l - длина горизонтальной полосы, м

B - ширина горизонтальной полосы, м

t - глубина заложения горизонтальной полосы, м

(Ом)

Определяем сопротивление растеканию горизонтального электрода

з_г - коэффициент использования горизонтального электрода з_г =0,3

(Ом)

Определяем максимально допустимое сопротивление вертикальных электродов:

R_г - сопротивление горизонтальных электродов, Ом

R_з - сопротивление заземлителя, Ом

Ом

Уточняем количество вертикальных электродов:

r_в - сопротивление растеканию одного вертикального электрода, Ом

R_в - сопротивление вертикальных электродов, Ом

з_в-коэффициент использования вертикальных электродов

(шт)

Получившееся точное значение количества вертикальных электродов (n_в = 13 шт) немного меньше ориентировочного, следовательно фактическое сопротивление будет чуть меньше расчетного, что допустимо.

7. ВЫБОР ЗАЩИТНЫХ И ПРОТИВОПОЖАРНЫХ СРЕДСТВ

Наименование защитных	Кол-во	Примечание
1	2	3
Изолирующая оперативная штанга	1	до 10 кВ
Изолирующие клещи	1	до 10 кВ
Изолирующая измерительная штанга	1	до 10 кВ
Токоизмерительные клещи	2
Указатель ВН	1	до 10 кВ типаУВН-80
Указатель напряжения до 1 кВ	1	до 1 кВ типа УН-90М
Индикатор напряжения	1	до500В тип ПИН-90М
Специальный монтажный инструмент с изолирующими ручками	2 комплекта	до 1 кВ
Диэлектрические боты	2 пары	ГОСТ 13385-67
Диэлектрические перчатки	2 пары	толщина 1,5 мм
Диэлектрическая резиновая дорожка	2 штуки	800 х 8000 х 6 мм
Коврки		800х800х6мм
Защитные очки	2	Защита глаз при замене
Противогаз	2	Защита от отравления газами при ликвидации аварии
Изолирующие лестницы	2
Предохранительные пояса	2
Предупредительные плакаты	2 комплекта
Изолирующие накладки	2
Шансовый инструмент	1 комплект
Ящик с песком	1	Объём не менее 0,5 м3
Переносное заземление ВН	2 комплекта	До 6 кВ
Переносное заземление НН	2 комплекта	До 1 кВ
Временное защитное ограждение	2
Огнетушитель углекислый	2	Типа 0,9-5
Огнетушитель порошковый	1	Типа ОП
Аптечка	1	Согласно ПТБ

8.РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ПОДСТАНЦИИ

Общие сведения:

Трансформаторная подстанция служит для преобразования и распределения электроэнергии между отдельными потребителями или группами потребителей.

В данном проекте трансформаторная подстанция служит для питания силовых вентиляционных и осветительных нагрузок прядильного цеха№3 ЗАО «Меланж».

Конструктивные данные:

Стены подстанции выполнены из красного кирпича, толщиной 250 мм. Снаружи стены не окрашены. Внутри на них нанесён известковый раствор, штукатурка стен не предусматривается, так как при строительстве произведена расшивка швов. Стены подстанции не имеют окон. Здание подстанции не отапливается, так как постоянного обслуживающего персонала в ней не предусмотрено. Перекрытия выполнены из заборного железобетона. Кровля мягкая - два слоя рубероида на битумной мастике. Пол подстанции бетонный толщиной 100 - 150 мм. Сверху произведено эмульгирование и железнение, для предотвращения преобразования цементной пыли. Для выкатывания трансформаторов имеются ворота с калиткой. Кроме того, чтобы внутрь здания не затекала вода, уровень пола завышен относительно земли на 200 мм. Вокруг здания подстанции делается подсыпка из асфальта, шириной 800 мм.

Для прокладки кабелей на подстанции имеются кабельные каналы выполненные в полу с помощью железобетонных плит, сверху кабельные каналы закрыты стальными листами толщиной не менее 6мм. Размеры кабельного канала: глубина - 800мм; ширина - 1000мм.

Для сбора масла в случае разрыва бака трансформатора и предотвращения растекания его по полу, предусмотрено сооружение бетонированного маслоприёмника, рассчитанного на удержание полного объёма масла бака. Сверху маслоприёмник закрывается решеткой, на которую насыпается крупный частый гравий или гранитный щебень.

9. СПЕЦИФИКАЦИЯ

№ поз	Позиционное обозначение	Наименование присоединения	Обозначение на документацию на поставку	Кол- во	Примечание
1		Камера сборная КСО - 2001 МЭЩ с высоковольтным выключателем BB/TEL-10	УДК321.316.37 - 774(085) ОКП34 14714500 РГ 45.31.29.29. ТУ16 - 674.033 - 80 ГОСТ 155 48 - 70 По категории размещения ГОСТ 12.2.07.3- 75 по технике безопасности	1	Камера сборная, одностороннего обслуживания. Установлен на ГПП
2		Комплектная трансформаторная подстанция 2КТП-2500-10/0,4-8843	УДК321.316.37-774(085) ОКП34 14714500 РГ 45.31.29.29. ТУ16-674.033-80 ГОСТ 155 48-70 По категории размещения ГОСТ 1495-80 по технике безопасности	2	Однотрансформаторная КТП Хмельницкого завода, со стороны ВН - 10 кВ, со стороны НН-0,4 кВ
3		Шкаф вводной типа ШВВ - 2		1
4	T	Трансформатор силовой ТМЗ-2500-10/0,4		2	Для установки на подстанции
5		Кабель ААШв - 1000 Сечение 3х120мм2			Длина 0,7 км
6	QF 1	Автомат. выключатель	Э25	1	Iн расц. = 4000 А
7	QF 2		ВА51-35	1	Iн расц. = 200 А
8	QF 3		ВА51-35	1	Iн расц. = 190 А
9	QF 4-7		ВА51-35	4	Iн расц. = 675А
10	QF 8-20		ВА51-35	11	Iн расц. = 250 А
11	ТА 1	Трансформатор тока	ТНШЛ-0,66	1	Кт =3000/5
12	ТА 2		ТШ-20		Кт =200/5
13	ТА 3		ТШ-20		Кт =200/5
14	ТА 4-7		ТШ-20		Кт =200/5
15	ТА 8-20		ТШ-20		Кт =200/5
16	РА 1	Амперметры	Э-365	3	Предел измерения 0-4,0 кА
17	РА 2		Э-8021	3	Предел измерения 0-250 А
18	РА 3		Э-8021	1	Предел измерения 0-200 А
19	РА 4-7		Э8021	12	Предел измерения 0-750А
20	РА 8-20		Э-8021	13	Предел измерения 0-250 А
21	PV 1	Вольтметр	Э-365	1	0-500 В
22	PI 1-20	Счетчик	СА4У-4670М	24	Iн = 5 А Uн = 380 В
23	PQ 1-5		СА4У-4673М	1	Iн = 5 А Uн = 380 В
24	КТ	Реле температуры		1
25	КР	Реле давления		1
26	КА	Реле тока		1



Заключение

В данном курсовом проекте был произведён расчет электроподстанции для электропитания прядильного цеха №3 ЗАО «Меланж». Для этого вначале был произведён расчёт электрических нагрузок подстанции. На основании которого были рассмотрены два варианта числа и мощности трансформатора на подстанции , в результате чего был выбран вариант с двумя трансформаторами ТМЗ 2500-10/0,4 компенсацией реактивной мощности полностью со стороны высокого напряжения.

После этого был произведён расчет токов короткого замыкания, на основании его был произведён выбор комплектной трансформаторной подстанции КТП - 2500 - 10/0,4 - 8843 Хмельницкого трансформаторного завода, а также выбор коммутационной и измерительной аппаратуры на подстанции, весь список которой приведён в спецификации.

По мимо этого в курсовом проекте был рассмотрен вопрос электробезопасности, в результате чего был произведён расчёт заземляющего контура подстанции.

После окончания всех расчётов и выбора аппаратуры была разработана принципиальная однолинейная электрическая схема подстанции.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ 2.702 - 75^* ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.

2. ГОСТ 2.710 - 81^* ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.

3. ГОСТ 2.747 - 68^* ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Размеры условных графических обозначений.

4. ГОСТ 21.613 - 88 СПД...