Разработка рационального электроснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка рационального электроснабжения



Содержание

Введение

1. Расчёт электрических нагрузок

2. Расчет нагрузочной диаграммы завода

3. Выбор схемы электроснабжения и рационального напряжения

4. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов ГПП

5. Нахождение точки ЦЭН, определение месторасположения главной понизительной подстанции

6. Определение количества и мощности цеховых трансформаторных подстанций

7. Расчёт токов короткого замыкания

8. Расчет линий электропередач

9. Выбор силового оборудования подстанций

10. Расчёт релейной защиты трансформатора ГПП

10.1 Дифференциальная продольная защита

10.2 Максимальная токовая защита

10.3 Токовая отсечка

10.4 Газовая защита

10.5 Защита от перенапряжений

11. Расчёт заземляющего устройства

Заключение

Список литературы



Введение

Потребителями электроэнергии городов являются крупные промышленные предприятия, фабрики, заводы, электрический транспорт, жилые и общественные здания, предприятия коммунально-бытового назначении и предприятия, обслуживающие нужды города. Более 70% электроэнергии при этом потребляют промышленные предприятия. Передача электроэнергии от источников к потребителям производится энергетическими системами, объединяющими несколько электростанций. Для обеспечения подачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества от энергосистем к промышленным объектам, установкам, устройствам и механизмам служат системы электроснабжения промышленных предприятий, состоящие и сетей напряжением до 1 кВ и выше и трансформаторных, преобразовательных и распределительных подстанций. Электрические сети предприятия (трассы кабельных и воздушных линий, размещение электроустановок и т.д.), как и другие его коммуникации (паропроводы, воздухопроводы и т.д.), являются частью общего комплекса предприятия и должны увязываться с его генеральным планом, строительной и технологической частями. Система электроснабжения промышленных предприятий состоит из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабельных и воздушных сетей и токопроводов высокого и низкого напряжения. Электрические схемы предприятий строятся таким образом, чтобы обеспечить удобство и безопасность их обслуживания, необходимое качество электроэнергии и бесперебойность электроснабжения потребителей в нормальных и аварийных условиях.

В системах электроснабжения промышленных предприятий и установок энерго- и ресурсосбережения достигается главным образом уменьшением потерь электроэнергии при ее передаче и преобразовании, а также применение менее материалоемких и более надежных конструкций всех элементов этой системы. Одним из испробованных путей минимизации потерь электроэнергии является компенсация реактивной мощности потребителей при помощи местных источников реактивной мощности, причем большое значение имеет правильный выбор их типа, мощности, местоположения и способа автоматизации.

Главной задачей проектирования предприятий является разработка рационального электроснабжения с учетом новейших достижений науки и техники на основе технико-экономического обоснования решений, при которых обеспечивается оптимальная надежность снабжения потребителей электроэнергией в необходимых размерах, требуемого качества с наименьшим затратами.

Реализация данной задачи связана с рассмотрением ряда вопросов, возникающих на различных этапах проектирования. При технико-экономических сравнениях вариантов электроснабжения основными критериями выбора технического решения является его экономическая целесообразность, т.е. решающими факторами должны быть стоимостные показатели, а именно - приведенные затраты, учитывающие единовременные капитальные вложения и расчетные ежегодные издержки производства. Надежность системы электроснабжения в первую очередь определяется схемными и конструктивными построениями системы, разумным объемом заложенных в нее резервов, а также надежностью входящего электрооборудования.

При проектировании систем электроснабжения необходимо учитывать, что в настоящее время все более широкое распространение находит ввод, позволяющий по возможности максимально приблизить высшее напряжение (35-330 кВ) к электроустройствам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации. Основополагающим принципом при проектировании схем электроснабжения является также отказ от "холодного" резерва. Рациональные схемы решения должны обеспечивать ограничение токов короткого замыкания. В необходимых случаях при проектировании систем электроснабжения должна быть предусмотрена компенсация реактивной мощности. Мероприятия по обеспечению качества электроэнергии должны решаться комплексно и базироваться на рациональной технологии и режиме производства, а также на экономических критериях. При выборе оборудования необходимо стремиться к унификации и ориентироваться на применение комплексных устройств (КРУ, КСО и др.) различных напряжений, мощности и назначения, что повышает качество электроустановки, надежность, удобство и безопасность ее обслуживания.



1. Расчёт электрических нагрузок

Расчётные формулы:

Расчёт:

Рн = Р цеха х Кс = 320 х 0,5 =160 кВт

Qн = Pн х tg ц = 160 х 1,51 = 241,6 кВар

Росв = Руд х F х 10-3 = 18 х 6093 х 10-3 = 109 кВт

Рнн = Рн + Росв = 160 + 109 = 269 кВт

Qнн = Qн = 241,6 кВар

Sнн =v Рнн 2 + Qнн2 = v2692 + 241,62 = 361 кВА

Таблица 1 Расчёт электрических нагрузок

№ цеха	Наименование цеха	Руст. цеха, кВт	Соs ц / tg ц	Кс	Силовая низковольтная нагрузка	Осветительные нагрузки	Полная низковольтная нагрузка	ВВ
					Рн, кВт	Qн, кВар	F, м2	Pуд, Вт/м2	Pосв, кВт	Рнн, кВт	Qнн, кВар	Sнн, кВА	Рв кВт	Qв кВар	Sв кВар
1	Заводоуправление,лаборатория	320	0,55/1,51	0,5	160	241,6	6093	18	109	269	241,6	361	-	-	-
2	Склад формовочных материалов	200	0,4/2,29	0,3	60	137,4	5625	18	101	161	137,4	211		-	--
3	Литейная черных металлов 0,4кВ	800	0,6/1,33	0,65	520	691,4	13750	18	247	767	691,6	1032	-	-	-
	Литейная черных металлов 0,6кВ	1300			-	-	-	-	-	-	-	-	845	1123	1405
4	Литейная цветных металлов 0,4кВ	600	0,6/1,33	0,6	360	778,8	6562	18	118	478	778,8	676	-	-	-
	Литейная цветных металлов 0,6кВ	760			-	-	-	-	-	-	-	-	456	606	758
5	Механический цех№1	1800	0,65/1,16	0,7	1260	1461	3750	18	67,5	1327	1461	1973	-	-	-
6	Сборочный цех	560	0,55/1,51	0,5	280	422	9375	18	168	448	422	615	-	-	-
7	Насосная 0,4кВ	200	0,6/1,33	0,6	120	159,6	2500	18	45	165	159,6	229	-	-	-
	Насосная 0,6кВ	1280			-	-	-	-	-	-	-	-	768	1021	1277
8	Деревообделочный цех	360	0,4/2,29	0,3	108	247	3750	18	67,5	175,5	7247	303	-	-	-
9	Цех деталей	620	0,55/1,51	0,5	310	468	3281	18	59	369	468	595	-	-	-
10	Штамповочный цех	830	0,4/2,29	0,5	415	950	5626	18	101	516	950	1081	-	-	-
11	Компрессорная 0,4кВ	100	0,6/1,33	0,6	60	79,8	625	18	11,2	71,2	79,8	106	-	-	-
	Компрессорная 0,6кВ	2160			-	-	-	-	-	-	-	-	1296	1723	21556
12	Механический цех №2	1520	0,6/1,33	0,65	988	1314	5000	18	90	1078	1314	1699	-	-	-
	Итого осв.	-	-	-	-	-	-	-	1184,2	-	-	-	-	-	-
	Итого	-	-	-	-	-	-	-	-	5830	-	8805	3365		5596

2. Расчет нагрузочной диаграммы завода

1 График нагрузок

Рисунок 1 - График нагрузки "Комбината цветной металлургии"

2 Определим реактивную мах мощность

Qmах = Pmax х tg ц = 9195 х 1,51 = 13884 кВар

3 Определим полную мах мощность

кВА 16718 кВА

4 Суточной расход электроэнергии по площади графика активной нагрузки n

Wсут = ? х Рн х tн = 0,85х9195х8+1х9195х3+

0,85х9195х2+1х9195х3+0,85х9195х1+

0,9х9195х5+0,85х9195х2=198151,51

5 Средняя активная мощность за сутки

Рср = Wcут/ Тсут = 198151,5/24 = 8256,3

мВт

6 Коэффициент заполнения графика

Кз.г. =

7 График нагрузок

Рисунок 2 - График нагрузки "Комбината цветной металлургии"

8 Годовой расход электроэнергии по площади графика активной нагрузки

9 Максимальное время работы трансформатора в год

ч



3. Выбор схемы электроснабжения и рационального напряжения

Намечаем два варианта электроснабжения по напряжению.

Вариант 1 - 35/10 кВ (рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема электроснабжения. Ввод 35 кВ

Вариант 2 - 110/10 кВ (рисунок 4).

Рисунок 4 - Схема электроснабжения. Ввод 110 кВ

Для начала расчетов необходимо определиться с капитальными затратами на сооружение каждой схемы. Капитальные затраты - стоимость оборудования на создание схемы.

35 кВ Разъединителей - 6 шт. Выключателей - 3 шт. Трансформаторов - 2 шт. ЛЭП 35 - 2 шт. Uном = 35 кВ	110 кВ Разъединителей - 4 шт. Трансформаторов - 2 шт. ЛЭП 110 - 2 шт. Uном = 110 кВ

Расчётный ток при максимальной нагрузке:

1) Iрасч ? Iном

2) Uрасч ? Uном

Выбор разъединителей.

Принимаем, что распределительные устройства (РУ) высокой стороны считаем открытыми (установлены на открытом воздухе), а устройства низкой стороны - закрытыми (установлены в закрытом помещении).

Следовательно, оборудование наружной установки - 35-110 кВ, а внутренней - 6-10 кВ.

Так как ни первый, ни второй ток не превышают

Iном (1000 А), то в качестве вводных и секционных разъединителей выбираем:

РНД - 35/1000 У1, Iном = 1000 А Стоимость: 6000 руб.	РНД - 110/1000 У1, Iном = 1000 А Стоимость: 13000 руб.

Выбор выключателей.

Аналогично выбирается выключатель для схемы с напряжением 35 кВ.

ВМКЭ - 35 А - 16/1000 У1, Iном = 1000 А Стоимость: 154000 руб.

Выбор трансформаторов.

Для определения трансформатора необходимо найти его примерную мощность. Для этого воспользуемся формулой:

кВА

Выбор силового трансформатора производится по расчетной мощности и постоянному напряжению. Данные расчётов для удобства сравнения заносим в табл. 2.



Таблица 2 Сравнение расчетов трансформаторов разного типа.

Тип	Потери (кВт)	Ток холостого хода	Напряжение короткого замыкания	Цена (тыс. руб.)
	холостого хода	короткого замыкания
ТДНС - 1600/35	17	85	0,7	10	4 900
ТДТН - 1600/110	21	100	0,8	17,5	6 200

Выбор линии электропередач.

Выбор линии электропередач, выбор ЛЭП заключается в определении сечении проводника, а также выборе опор, выбор сечения проводящей жилы производится по средствам экономической плотности тока, выбор опор осуществляется в зависимости от количества линии, провода марки А.

где jэк = 1,2 А/мм2 - экономическая плотность тока, табличное значение.

мм2

мм2

Исходя из того, что по ПУЭ каждому напряжению обозначено минимальное сечение провода с учетом потерь на "корону".

Минимальное допустимое сечение = 35 мм2 F = 70 мм2 Р = 116 кВт/км Iдоп = 265 А Стоимость: 1050 тыс. руб.	Минимальное допустимое сечение = 70 мм2 F = 70 мм2 Р = 116 кВт/км Iдоп = 265 А Стоимость: 1330 тыс. руб.



Технико-экономическое сравнение вариантов.

Определяем капитальные затраты для каждого варианта.

К35 = 2 КТр + 6 КР + 3 КВ + КЛ L =

= 2 870000 + 6 6000 + 3 154000 +

+ 1050000 15,3 = 18303 тыс. руб.

К110 = 2 КТр + 4 КР + КЛ L =

= 2 4170000 + 4 13000 + 1330000 15,3 =

= 28741 тыс. руб.

Расчет потерь в линиях трансформаторов.

Определяем потери активной энергии в линиях трансформаторов для каждого варианта.

РЛ = n * PЛ * L * KЗЛ 2 * ,

где n - число линий (2 шт.);

PЛ - потери мощности на 1 км линии кВт/км, при протекании длительно допустимого тока;

L - длина линии, км;

КЗЛ - коэффициент загрузки линии;

- время потерь;

= 3000 ч/год.

,

где - ток линии в рабочем режиме;

- длительно допустимый ток на провод.

Приведённые потери активной энергии трансформаторов.

,

где - число трансформаторов;

- каталожные данные трансформаторов;

- действительное время работы трансформатора в год (8760 ч.);

- коэффициент загрузки трансформатора.

Стоимость потерь электроэнергии.

Амортизационные отчисления.

где - нормы амортизационных отчислений на амортизацию, капитальный и текущие ремонты, обслуживание; - капитальные затраты на сооружение воздушных линий и трансформаторов;

Рл = 2,8;

Ртр = 6,3;

Роб = 6,3.

Отчисления на обслуживание оборудования.

Сэп=,

где Рл = 0,5;

Ртр = 3;

Роб = 3.

,

где Ен = 0,15 - общие ежегодные затраты при нормативном коэффициенте эффективности капиталовложений.

По итогам расчетов, сравнивая затраты, принимаем для ввода напряжение 35 кВ.



4. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов ГПП

Силовой трансформатор ГПП относится к основному силовому оборудованию подстанции, выбирается исходя из суммарной расчетной мощности, потребляемой от ГПП по ПУЭ; перегрузка силового трансформатора допускается в течение 5-6 часов в сутки не более чем на 40%, поэтому коэффициент загрузки трансформатора ГПП не должен превышать 0,7. Так как на нашем предприятии 70% составляет нагрузка 1 и 2 категории, то необходимо для таких приемников организовывать 2 источника питания. Независимым источником питания являются: 2 независимые шины генератора, 2 линии, 2 трансформатора, имеющих индивидуальный подход питания, 2 шины распределительного устройства (РУ).

Сначала определимся с допустимыми перегрузками трансформатора, для чего определим по графику нагрузки число часов работы в максимуме.

Smax = 4113,5 кВА;

Кз.г. = 0,81;

t = 8 ч - продолжительность работы с максимальной нагрузкой в сутки;

КЭ = 0,1 кВт/кВар;

Т = 8760 час/год - время фактической работы трансформаторов;

= 3 ч - время потерь;

С0 = 0,9 руб/кВт*ч;

Uном1 = 35 кВ;

Кпд = 1,27.

Определяемся с вариантами трансформаторов для технико-экономического сравнения. Из ряда стандартных значений мощностей силовых трансформаторов намечаем приблизительно 3 ближайших: 2,5; 4; 6,3.



Первый вариант не удовлетворяет условиям ПУЭ, так как превышает 0,7 по КЗТ, следовательно, мы не принимаем его к рассмотрению. По двум оставшимся вариантам выбираем силовые трансформаторы.

Каталожные данные трансформаторов заносим в табл. 3.

Таблица 3 Сравнительная характеристика силовых трансформаторов.

Тип трансформатора МВА	Потери, кВт	Ток Холостого хода,Iх.х. , %	Напряжение короткого замыкания, Uк , %	Стоимость одного трансформатора, тыс. руб.
	холостого хода,	короткого замыкания,
ТМН-4000/35	5,6	33,5	0,9	7,5	1750
ТМН-6300/35	8	46,5	0,8	7,5	2120

Определяем капитальные затраты.

Стоимость потерь электроэнергии в год.

Амортизационные отчисления.

,

где 0,1 - амортизационные отчисления на оборудование подстанций;

К - капитальные затраты.

Общие ежегодные затраты при коэффициенте эффективности капиталовложений.

По результатам технико-экономических расчетов выбираем трансформатор ТМН-4000/35, так как его стоимость ниже по сравнению с остальными.



5. Нахождение точки ЦЭН, определение месторасположения главной понизительной подстанции

Находим центр электрических нагрузок.

м/см

Pi = P4 = 680 кВт;

Ri' = 7 мм;

Ri = Ri' * Mгр = 7 * 1,5 = 10,5 м.

Определяем масштаб нагрузок.

Таблица 4 Центры электрических нагрузок в цехах.

№ цеха	Руст. цеха	Х, см	У, см	R, м	R', мм
2	300	13 13	12,9	7,1	4,7
3	50	9,9	16,8	2,9	1,9
4	680	14,5	13,9	10,7	7,1
5	20	15,5	8,4	1,8	1,2
6	100	11,5	25	4,1	2,7
7	280	8,3	17,4	6,8	4,5
8	110	10	14,7	4,3	2,8
9	2000	7,6	11,1	18	12
10	90	4,3	25,2	3,9	2,6
11	670	2,4	17,5	10,6	7
12	115	1,2	10,3	4,4	2,9



6. Определение количества и мощности цеховых трансформаторных подстанций

На территории завода располагаем 4 трансформаторные подстанции в наиболее мощных цехах, а в остальных ставим распределительные устройства, запитанные от трансформаторных подстанций.

Определяем мощность трансформаторов каждой трансформаторной подстанции. Считаем, что коэффициент загрузки каждого трансформатора трансформаторной подстанции равен единице, поэтому:

ТП1 (РУ3; РУ6; РУ4; РУ7)

кВА

кВА

ТП2 (РУ1)

кВА

кВА

ТП3 (РУ2)

кВА

кВА

ТП4 (РУ5)

кВА

кВА

Для установки в цеховые трансформаторные подстанции принимаем трансформаторы сухие типа ТС3:

ТП1 - ТСЗ 2*630 кВА

ТП2 - ТСЗ 2*1600 кВА

ТП3 - ТСЗ 2*250 кВА

ТП4 - ТСЗ 2*250 кВА



7. Расчёт токов короткого замыкания

1 Схема

Рисунок 5 - Расчётная схема

Рисунок 6 - Расчётная схема

2 Расчётные формулы:

Сопротивление трансформатора двухобмоточного

Сопротивление линии

Сопротивление системы

Трёхфазный ток короткого замыкания в точке К (кА)

Ударный ток в точке К (кА)

Мощность короткого замыкания в точке К (мВА)

Двухфазный ток короткого замыкания

в точке К (кА)

3 Расчёт

мВ*А

Ом/км

кВт

Расчет токов ведем по точкам К2 и К3.

Определяем токи и мощность короткого замыкания в точке К2:

кА

мВА

мВА

кА

кА

мВА

кА

Определяем токи и мощность короткого замыкания в точке К3:

кА

мВА

мВА

кА

кА

мВА

кА

Для удобства все данные заносим в таблицу.

Таблица 8 Сравнительная характеристика токов короткого замыкания

Точка КЗ	(кА)	(кА)	(мВА)	(кА)
К2	6,6	16,8	416,6	5,7
К3	2,7	6,8	47,6	2,3



8. Расчет линий электропередач

Расчет вводной линии:

А

Выбираем провод:

мм2

Из стандартного ряда выбираем провод марки А сечением 70 мм2 - А-70 (А).

Проверяем выбранный провод на потерю напряжения:

где: = 32

= 0,44 Ом/км

= 0,75

= 0,6

= 5%

Так как выбранный провод отвечает заданным условиям, то принимаем его к установке.



9. Выбор силового оборудования подстанций

1 Выбор оборудования напряжением 35 кВ

1.1 Выбор вводного разъединителя

кВА

кВ

Определяем ток, протекающий через разъединитель:

А

Выбираем тип разъединителя:

РНД-35/1000 У1

кВ

А

кА - ток динамической стойкости

кА - ток термической стойкости

с - время короткого замыкания

Проверка:

1) На электродинамическую стойкость:

2) На термическую стойкость к току короткого замыкания:

- время переходного процесса, принимаем равным 0,8 с

По данным проверки выбранный разъединитель подходит для установки в данной части схемы.

1.2 Выбор вводного выключателя

кВА

кВ

Определяем ток, протекающий через выключатель:

А

Выбираем тип выключателя:

ВМКЭ-35А-16/1000 У1

кВ

А

кА

кА - максимальный ток, который может отключить выключатель без каких-либо повреждений

кА

с

Проверка:

1) На электродинамическую стойкость:

2) На термическую стойкость к току короткого замыкания:

3) На отключающую способность:

По данным проверки выбранный выключатель подходит для установки в данной части схемы.

1.3 Выбор секционного разъединителя

кВА

кВ

Определяем ток, протекающий через разъединитель

А

Выбираем тип разъединителя:

РНД-35/1000 У1

кВ

А

кА - ток динамической стойкости

кА - ток термической стойкости

с - время короткого замыкания

Проверка:

1) На электродинамическую стойкость:

2) На термическую стойкость к току короткого замыкания:

- время переходного процесса, принимаем равным 0,8 с

По данным проверки выбранный разъединитель подходит для установки в данной части схемы.

1.4 Выбор секционного выключателя

кВА

кВ

Определяем ток, протекающий через выключатель:

А

Выбираем тип выключателя:

ВМКЭ-35А-16/1000 У1

кВ

А

кА

кА - максимальный ток, который может отключить выключатель без каких-либо повреждений

кА

с

Проверка:

1) На электродинамическую стойкость:

2) На термическую стойкость к току короткого замыкания:

3) На отключающую способность:

По данным проверки выбранный выключатель подходит для установки в данной части схемы.

Для подключения релейной защиты автоматики и токовых измерительных приборов, устанавливаем в каждую фазу по трансформатору тока ТФЗМ-35. Для подключения катушек напряжения схем защиты по напряжению, устанавливаем в каждую фазу по измерительному трансформатору напряжения НОМ-35. Для защиты линий от перенапряжений до ввода на трансформатор, устанавливаем ограничитель перенапряжения ОПН-35. Для защиты нейтрали трансформатора от перенапряжений устанавливаем в неё ограничитель перенапряжения ОПН-20.

2 Выбор оборудования на 10 кВ

2.1 Выбор вводного выключателя:

кВА

кВ

Определяем ток, протекающий через выключатель:

А

Выбираем тип выключателя:

ВВТЭ-10-20/630 УХЛ2

кВ

А

кА

кА - максимальный ток, который может отключить выключатель без каких-либо повреждений

кА

с

Проверка:

1) На электродинамическую стойкость:

2) На термическую стойкость к току короткого замыкания:

3) На отключающую способность:

По данным проверки выбранный выключатель подходит для установки в данной части схемы.

2.2 Выбор секционного выключателя

кВА

кВ

Определяем ток, протекающий через выключатель:

А

Выбираем тип выключателя:

ВВТЭ-10-20/630 УХЛ2

кВ

А

кА

кА - максимальный ток, который может отключить выключатель без каких-либо повреждений

кА

с

Проверка:

1) На электродинамическую стойкость:

2) На термическую стойкость к току короткого замыкания:

3) На отключающую способность:

По данным проверки выбранный выключатель подходит для установки в данной части схемы.

2.3 Выбор выключателя для отходящих линий на ТП:

кВА

кВ

Определяем ток, протекающий через выключатель:



А

Выбираем тип выключателя:

ВВТЭ-10-20/630 УХЛ2

кВ

А

кА

кА

кА

с

Проверка:

1) На электродинамическую стойкость:

2) На термическую стойкость к току короткого замыкания:

3) На отключающую способность:

По данным проверки выбранный выключатель подходит для установки в данной части схемы.

3 Выбор трансформаторов тока на 10 кВ

3.1 Выбор вводного трансформатора тока

кВА

кВ

Определяем ток, протекающий через выключатель:

А

Выбираем тип трансформатора тока:

ТПЛК-10 У3

кВ

А

кА

Ом

кА

с

Класс точности 0,6

Проверка:

1) На электродинамическую стойкость:

2) На термическую стойкость к току короткого замыкания:

3) По соответствию класса точности:

- табличное значение

Ом - общее сопротивление приборов, требуемых для подключения

Так как индуктивное сопротивление крайне мало, то условно принимаем:

- активное сопротивление приборов, подключенных к трансформатору тока

- активное сопротивление контактов

- активное сопротивление проводов между приборами и трансформатором тока

ВА - полная мощность приборов подключенных к трансформатору тока

- вторичный ток трансформатора тока

Ом

= 1 мм2 - сечение провода

l = 20 м - примерная длина соединения проводов

- удельное сопротивление проводов

После определения примерного сечения проводов необходимо принять одно из стандартных значений сечений: 1 мм2; 1,2 мм2; 1,5 мм2; 2 мм2; 2,5 мм2; 3 мм2; 4 мм2; 5 мм2.

Для электроснабжения допускается применять медные провода с 1 мм2, а алюминиевые - начиная с 2,5 мм2.

После принятия стандартного сечения производится перерасчёт сопротивления проводов:

В итоге считается:

Расчёт:

Ом

Ом

мм2

Ом

Ом

Выбранный трансформатор тока проходит по всем проверкам и будет работать в заданном классе точности.

3.2 Выбор секционного трансформатора тока:

кВА

кВ

Определяем ток, протекающий через выключатель:

А

Выбираем тип трансформатора тока:

ТЛ-10-11 У3

кВ

А

кА

Ом

кА

с

Класс точности 0,6

Проверка:

1) На электродинамическую стойкость:

2) На термическую стойкость к току короткого замыкания:

3) По соответствию класса точности:

Ом

Ом

мм2

Ом

Ом

Выбранный трансформатор тока проходит по всем проверкам и будет работать в заданном классе точности.

3.3 Выбор трансформатора тока отходящей линии

кВА

кВ

Определяем ток, протекающий через трансформатор тока:

А

Выбираем тип трансформатора тока:

ТЛ-10-11 У3

кВ

А

кА

Ом

кА

с

Класс точности 0,6

Проверка:

1) На электродинамическую стойкость:

2) На термическую стойкость к току короткого замыкания:

3) По соответствию класса точности:

Ом

Ом

мм2

Ом

Ом

Выбранный трансформатор тока проходит по всем проверкам и будет работать в заданном классе точности.



10. Расчёт релейной защиты трансформатора ГПП

В соответствии с ПУЭ для защиты трансформатора применяем следующие виды защит:

1) дифференциальная продольная защита;

2) максимальная токовая защита;

3) газовая защита;

4) токовая отсечка (для защиты от перегрузок);

5) защита от перенапряжений.

10.1 Дифференциальная продольная защита

Защиту выполняем на реле типа РНТ-565.

Первичные токи на сторонах высшего и низшего напряжений защищаемого трансформатора:

А

А

Рассчитываем коэффициенты трансформации трансформаторов тока, учитывая сдвиги при присоединении трансформаторов тока в различные схемы:

Выбираем стандартные значения коэффициентов трансформации тока.

Производим перерасчёт вторичных токов трансформаторов тока:

А

А

Рассчитываем ток небаланса в реле дифференциальной защиты от внешнего короткого замыкания в точке К3:

,

где = 0,5…1 - коэффициент однотипности трансформаторов тока (принимается по кривым предельных кратностей при 10%-й погрешности);

- относительное значение погрешности, обусловленное регулированием напряжения;

- трёхфазный ток короткого замыкания, приведённый к стороне высокого напряжения в точке К3:

,

где N - коэффициент трансформации силового трансформатора.

А

А

Определяем предварительно первичный ток срабатывания защиты, исходя из двух условий:

а) по условию отстройки от максимального тока небаланса:

Где

- коэффициент отстройки, учитывающий погрешности реле, ошибки расчёта и необходимый запас (принимается равным 1,3) для реле РНТ-565.

А

б) по условию отстройки броска намагничивающего тока:

где - коэффициент надежности (принимается равным 1,3) для реле РНТ-565.

А

Исходя из двух условий, принимаем наибольший из получившихся токов - А.

Производим предварительную проверку чувствительности защиты. В нашем случае расчётным по чувствительности является двухфазное короткое замыкание на стороне низкого напряжения трансформатора

А



Чувствительность защиты:

Так как по требованию ПУЭ должен быть больше или равен 1,5, то данная защита является достаточно чувствительной, что позволяет продолжить расчёты. Выбранное для защиты реле имеет несколько витковых сторон (плечей).

Ток срабатывания реле на основной стороне:

А

Число витков обмотки реле РНТ-565 для основной стороны:

где - магнитодвижущая сила, необходимая для срабатывания реле равна Н.

витков

Предварительно принимаем витков.

Число витков обмотки реле для неосновной стороны:

витка

Предварительно принимаем витков.

Пересчитываем ток небаланса, исходя из выбранного числа витков:

А

А

Ток срабатывания защиты на основной стороне:

А

Коэффициент отстройки реле:

Пересчитываем коэффициент чувствительности:

требуемого по ПУЭ. Защита получилась соответствующей требованиям чувствительности, поэтому может быть установлена на заданном виде реле. На основной стороне принимаем 7 витков, на неосновной - 10 витков.



10.2 Максимальная токовая защита

Данная защита служит для защиты трансформатора от внешних коротких замыканий. Предполагаем выполнение защиты трансформатора на реле типа РТ-40, устанавливаемых на стороне низкого напряжения защищаемого трансформатора.

Ток срабатывания защиты:

А

Вторичный ток срабатывания реле:

А

Коэффициент чувствительности защиты:

Так как = 9 ? 1,5, требуемых ПУЭ, то защита может быть использована для защиты трансформатора.

10.3 Токовая отсечка

Ток срабатывания защиты:

А

где - коэффициент отстройки, учитывающий погрешность отстройки и погрешности реле, принимается равным 1,05;

- коэффициент возврата реле РТ-40 равен 0,85.

Ток срабатывания реле:

А

Защиту от перегрузки выполняем на реле РТ-40, включенного из плеч максимальной токовой защиты. Выдержку времени принимаем на ступень селективности больше максимальной токовой защиты, то есть 1,8 секунды. Защита выполняется сигналом.

10.4 Газовая защита

Согласно ПУЭ газовая защита выполняется на всех масляных трансформаторах, служит для защиты от повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газа, а также понижением уровня масла. Выполняется в виде реле РГЧЗ-66. Данный вид реле имеет два вида срабатывания:

1) на сигнал при небольшом газообразовании;

2) на отключение при интенсивном газообразовании.

Реле устанавливается до расширительного бака в верхней части трансформатора.



10.5 Защита от перенапряжений

Перенапряжением называется всякое повышение напряжения до величины, опасной для изоляции электроустановки, рассчитанной на рабочее напряжение. Перенапряжения в электрических установках подразделяют на внутренние и атмосферные.

Внутренние перенапряжения. К ним относятся режимные, коммутационные и дуговые перенапряжения.

Режимные перенапряжения возникают в электроустановках при изменении их режима работы, например при отключении короткого замыкания, резких изменениях нагрузки, что сопровождается выделением запасённой в установке энергии.

Коммутационные перенапряжения вызываются разрывом цепи переменного тока, содержащей индуктивности и ёмкости, например, при отключении токов холостого хода трансформаторов, асинхронных двигателей, линии электропередачи и др.

Дуговые перенапряжения могут возникнуть в установках выше 1000 В, при однофазных замыканиях на землю; их величина превышает в 4-4,5 раза номинальное напряжение.

Атмосферные перенапряжения. Они возникают вследствие воздействия на электроустановки газовых разрядов. В отличие от коммутационных, они не зависят от величины рабочего напряжения электроустановки. Атмосферные перенапряжения подразделяют на индуктированные перенапряжения и перенапряжения от прямого удара молнии. электрический мощность завод подстанция

Индуктированные перенапряжения возникают при грозовом разряде вблизи электроустановки и линии электропередачи за счет индуктивных влияний.

Перенапряжения от прямого удара молнии наиболее опасны. Измерения показывают, что токи молнии изменяются в пределах 10-250 кА, чаще всего составляют 25 кА.

Для защиты электроустановок от атмосферных перенапряжений применяют молниеотводы, защитные тросы, ОПН и защитные промежутки.

Молниеотвод защищает сооружение от прямых ударов молнии. Стержневой молниеотвод представляет собой высокий столб с проложенным вдоль него стальным проводом, соединённым с заземлителем. Тросовой молниеотвод - заземлённый в нескольких точках провод, расположенный над проводами линии электропередачи.

ОПН разряжает волну перенапряжения на землю с последующим немедленным восстановлением изоляции сети по отношению к земле. ОПН подразделяют на трубчатые и вентильные.

Трубчатые ОПН применяются на линиях передачи для защиты линейной изоляции от атмосферных перенапряжений. Они состоят из последовательно соединённых искровых промежутков. Когда напряжение на ОПН в результате разряда молнии превышает установленное значение, искровые промежутки пробиваются, и через ОПН проходит ток грозового разряда к заземлителю. При этом величина перенапряжения уменьшается. Под действием газов выделенных стенками трубки дуга гасится в течение 1-2 периодов, после чего установка вновь может работать.

В вентильном ОПН при определённом значении перенапряжения искровые промежутки пробиваются и напряжение волны снижается. Из-за волны перенапряжения сопротивление вилитовых дисков при срабатывании ОПН значительно снижается и поэтому не препятствует прохождению тока молнии в землю через заземлитель.

Для защиты подстанционной изоляции от волн атмосферных перенапряжений на сборных шинах распределительных устройств, а также у трансформаторов, присоединённых к ЛЭП с помощью отпаек, предусматривается установка комплектов вентильных ОПН.

Для ограничения волны перенапряжения можно предупредить возможность удара молнии в непосредственной близости от подстанции. Для этого на ЛЭП без тросовой защиты на подходе за 1-2 км до подстанции предусматриваются защитные тросы с установкой комплекта трубчатых ОПН в начале подхода ЛЭП к подстанции.



11. Расчёт заземляющего устройства

Защитное заземление - заземление частей электроустановки с целью обеспечения электрической безопасности.

Рабочее заземление - заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки.

Расчёт:

Р = 240 м - периметр ГПП.

Нейтраль трансформатора заземлена глухо, распредустройство (10 кВ) изолировано.

Грунт в месте распредустройства имеет удельное сопротивление

В качестве естественных заземлителей можно использовать металлические оболочки кабелей, сопротивлением Ом, а также заземлённый трос сопротивлением Ом.

Так как сопротивление заземляющего устройства для сетей выше 1 кВ должно быть меньше или равно 0,5 Ом, то для начала определяем сопротивление естественных заземлителей:

Ом

Далее определяем сопротивление искусственных заземлителей:

Ом



= 0,5 Ом - требуемое по ПУЭ сопротивление потребителя

В качестве заземлителей принимаем уголки, длиной 5 м. Сопротивление одного уголка:

Ом

Требуемое число электродов данного вида определяем по формуле:

штуки

Принимаем размещение по контуру ГПП заземлителей, причём отношение расстояния между ними к их длине принимаем равным 1.

Количество трубчатых заземлителей выбираем условно, примерно 100 штук. Пересчитываем расстояние между прутками:

м

Рисунок 7 - Защитное заземление



Заключение

В ходе выполнения курсового проекта "Электроснабжение завода домостроения" с помощью справочной литературы и методического пособия был произведен расчет электрических нагрузок, в результате которого мы получили полную максимальную нагрузку предприятия. Далее, отталкиваясь от полной максимальной нагрузки предприятия, была выбрана схема электроснабжения с наименьшими затратами и эксплуатационными расходами.

Кроме этого были рассчитаны два варианта силовых трансформаторов ГПП, и выбран один наивыгоднейший с номинальной мощностью 10 мВА.

Затем мы рассчитывали токи короткого замыкания, необходимые нам для проверки оборудования.

Далее с помощью математических расчётов выбирали разъединители на 35 кВ, трансформаторы тока (ТФЗМ) и трансформаторы напряжения (НОМ), которые устанавливаются в каждую фазу.

После чего необходимо было рассчитать оборудование на стороне низшего напряжения (10 кВ): это выключатели, трансформаторы тока (ТПЛ), трансформаторы напряжения (НТМИ) и трансформаторы собственных нужд (ТСЗ).

Для работы электрооборудования цехов необходимо понижение напряжения с 10 кВ до 0,4 кВ, при этом следует рассчитать трансформаторные подстанции.

Так как в данном предприятии около 70% потребителей 1 и 2 категории, необходимо запитывать трансформаторные подстанции от двух источников.

Для защиты оборудования от скачков напряжения и короткого замыкания необходимо максимально обезопасить все электроустановки большим количеством электрических защит.

Список литературы

1. Ермилов А.А. Электроснабжение промышленных предприятий. - М., Л.: "Энергия", 1965.

2. Коновалова Л.Л. Курсовое проектирование, методическое пособие для выполнения курсового проекта "Электроснабжение промышленных предприятий и установок". - М.: "Энергоатомиздат", 1989.

3. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: "Энергоатомиздат", 1989.

4. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: "Высшая школа", 1990.

5. Правила устройства электроустановок. - М.: "Энергоатомиздат", 2008.

6. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформатора Ю-500 кВ. Схемы. Руководящие указания по релейной защите. - М.: "Энергоатомиздат", 1985.

7. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 10-500 кВ. Расчеты. Руководящие указания по релейной защите. - М.: "Энергоолюмиздат", 1985.

8. Рожкова Л.П., Козулин B.C. Электроснабжение станций и подстанций. - М.: "Энергоатомиздат", 1987.

9. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию / под общ. ред. А.А. Федорова. - Т. 1. Электроснабжение. - М.: "Энергоатомиздат", 1986.

10. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию / под общ. ред. А.А. Федорова. - Т. 2. Электрооборудование. - М.: "Энергоатомиздат", 1987.

11. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий / под общ. ред. А.А. Федорова, Г.В. Сербиновского. Книга первая. Проектно-расчетные сведения. - М.: "Энергия", 1973.

12. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий / под общ. ред. А.А. Федорова, Г.В. Сербиновского. Книга вторая. Технические сведения об оборудовании. - М.: "Энергия", 1973.

13. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий.

14. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети / под общ. ред. А.А. Федорова, Г.В. Сербиновского. - М.: "Энергия", 1980.

15. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. - М.: "Энергоатомиздат", 1987.

16. Чернобров Н.Б. Релейная защита. - М.: "Энергия", 1974.

17. Шобад Н.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. - М.: "Энергоатомиздат", 1985.

18. Электрооборудование и автоматизация / под общ. ред. А.А. Федорова, Г.В. Сербиновскаго. - М.: "Энергия", 1980.

Размещено на Allbest.ru

...