Электроснабжение машиностроительного завода

На заводе преобладают потребители 2 категории, поэтому целесообразно на ГПП установить два силовых трансформатора.

Суммарная мощность нагрузки на ГПП составляет:

S_max = 15581,83 кВА.

Ориентировочная мощность главного трансформатора на ГПП:

S_тр = 15581,83 / 2 = 7790,92 кВА.

Экономически целесообразный интервал для технико-экономических расчетов лежит между стандартными мощностями 6300 кВА и 10000 кВА.

Составляем расчетную таблицу, в первой графе которой записываем мощности ступеней по убывающей, во второй графе указываются продолжительности ступеней в часах с индексом (зима, лето), в третьей графе согласно индексу ставится соответствующее число суток, в четвертой - продолжительность каждой ступени графика в часах, в пятой - координата Х каждой ступени, в шестой - результат произведения первой графы и четвертой.

Годовое потребление электроэнергии:

Э_а = 82054,02 0,92 = 75489,7 МВтчас.

Р_max = 15581,330,92 = 14,3 МВт.

Время использования максимума нагрузки предприятия в году:

ч / год.

Годовой график нагрузки по продолжительности представлен на рисунке 4

Время наибольших потерь:

ч / год.

где С_эк = 14 коп / кВт час определяем по [4].

Из номограммам [4] при = 0,14 для трансформаторов 110 / 10 кВ для III зоны (район ОЭС Сибири) мощность трансформатора выбирается по условию нагрева. Принимается мощность трансформатора ближайшая стандартная в сторону увеличения.

Выбираем трансформатор типа ТДН - 10000 / 110 / 10 (3).

В соответствии с ГОСТ 14209-97 определяются перегрузочные способности выбранного трансформатора. Для этого график зимнего максимума преобразуем в двухступенчатый эквивалентный прямоугольный.

Преобразования:

- на исходном графике проводим линию номинальной нагрузки S_ном = 10000 кВА;

- выделяем участок наибольшей перегрузки (пересечение линии номинальной нагрузки с исходным графиком) и обозначаем его продолжительность через h;

- для оставшейся части исходного графика в каждом интервале t_i определяем значения S₁, S₂, …, S_n;

- рассчитываем начальную нагрузку К₁ эквивалентного графика:

= 0,77;

- для участка перегрузки на каждом интервале h_i определяем значение S₁, S₂ ,…,S_m;

- К₂ эквивалентного графика предварительно рассчитываем по формуле:

= 1,39;

- определяем К_max исходного графика нагрузки:

К_max = = 1,7;

- сравниваем полученное значение К₂ с К_max исходного графика нагрузки;

- если К₂ 0,9 К_max , то следует принять К₂ = К₂;

- если К₂ 0,9 К_max , то К₂ = 0,9 К_max , а продолжительность перегрузки h в этом случае следует скорректировать по формуле:

h =

В нашем случае К₂ = 1,39 меньше 0,9 К_max = 1,53, то принимаем К₂ = 0,9, К_max = 1,53.

h = = 11 часов.

Систематическая перегрузка в течение h = 11 часов допускается при К₁ = 0,77 равной 116% S_ном.

Аварийная перегрузка - К_п S_ном = 1,4S_ном.

Проверка возможности обеспечения электроснабжения одним трансформатором всей нагрузки в случае выхода из строя другого трансформатора: К_п S_ном = 1,410000 = 14000 кВА 15581,83 кВА.

Трансформатор мощностью 10000 кВА не обеспечивает всю нагрузку ГПП, но отключение части III категории позволяет оставить выбранные трансформаторы.

8. Расчет токов короткого замыкания

Для расчетов токов короткого замыкания составляется эквивалентная расчетная схема (рисунок 8.1).

Рисунок 8.1 - Эквивалентная расчетная схема

Сопротивление ЛЭП напряжением 110 кВ:

Х_л1 = l₁ х₀ =240,4 = 9,6 Ом.

Ток КЗ в точке К₁:

I_{КЗ К1} = .

Сопротивление трансформатора, приведенное к напряжению 110 кВ:

Х_тр= = 140,1 Ом.

Результирующее сопротивление в точке К₂, приведенное к напряжению 110 кВ:

Х_К2(ВН) = Х_К1 + Х_ТР = 9,6 + 140,1 = 149,6 Ом.

Результирующее сопротивление в точке К₂, приведенное к напряжению 10 кВ:

Х_К2(НН) =

Ток КЗ в точке К₂:

I_К2 = .

Для расчета тока КЗ в точке К₃ необходимо выбрать сечение и тип питающего кабеля для двигателя.

Определяем присоединенную мощность синхронного двигателя:

S_CД = ,

где P_СД - мощность двигателя; - КПД двигателя; cos - коэффициент мощности двигателя.

Для двигателя типа СД 14-49-6УЗ =0,94, cos =0,90.

Тогда S_СД = 945,6 кВА.

I_СД = .

Экономическая плотность тока для кабелей с алюминиевыми жилами для района Сибири выбирается по [4] для Т_max = 5279 часов, j_ЭК = 1,5 А / мм².

Находим удельное значение потерь по замыкающим затратам:

,

где Е_н - нормативный коэффициент эффективности для строящихся объектов.

Для кабеля ААШвУ при = 610^-2 выбираем кабель сечением 70 мм²_. Удельное сопротивление 1 км кабеля равно r₀ = 0,443 Ом / км, х₀ = 0,086 Ом / км.

R_каб = r₀l = 0,4430,07 = 0,03 Ом;

Х_каб = х₀l = 0,0860,07 = 0,01 Ом;

Z_каб =

Результирующее сопротивление в точке К₃:

Z_К3 =

Ток КЗ в точке К₃:

I_КЗ =

Ударные токи в расчетных точках:

i _уд = К_удI_КЗ⁽³⁾ _.

i _{уд к1} = 2,55 6946,3 = 17,71 кА;

i _{уд к2} = 2,55 4968,98 = 12,67 кА;

i _{уд к3} = 2,55 4936,7 = 12,58 кА.

9. Выбор схемы внутреннего электроснабжения

Система электроснабжения промышленных предприятий, состоящая из сетей высокого и низкого напряжений, и трансформаторных подстанций, служит для обеспечения потребителей электроэнергией.

Перерывы электроснабжения могут привести к значительным убыткам для народного хозяйства, а в некоторых случаях к авариям, в результате которых частично или полностью выходит дорогостоящее оборудование и даже бывают человеческие жертвы. Поэтому схема электроснабжения современного предприятия от источника до конечных приемников электроэнергии должна быть надежной, гибкой, способной обеспечить постоянное развитие и рост мощностей предприятия происходящих с изменением его производственных процессов. В то же время следует стремиться к экономически выгодным схемам как по капитальным затратам, так и по эксплуатационным расходам.

Внутризаводские электрические распределительные сети 10 кВ и 0,4кВ предусматриваются кабельными. В данном проекте все подстанции получают питание непосредственно от ЗРУ 10 кВ ГПП.

Для цеховых трансформаторных подстанций принимаем двухступенчатую радиальную схему.

При этом получаются менее протяжные кабельные сети, что очень важно, так как кабели наиболее часто выходят из строя по сравнению с другим оборудованием.

Полная принципиальная схема завода изображена на листе N2 графической части дипломного проекта.

Электроснабжение построено таким образом, что трансформаторы ГПП питают трансформаторы цеховых ТП через разные сборные шины, с помощью этого достигается бесперебойность снабжения потребителей при аварии в любой точки сети и любого её элемента.

10. Выбор высоковольтного оборудования

Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства работают в трех основных режимах: в нормальном режиме, в режиме перегрузки, в режиме короткого замыкания. В нормальном режиме надежная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается правильным выбором по номинальному напряжению и номинальному току. В режиме перегрузки надежная работа обеспечивается ограничением величины повышения напряжения или тока в таких пределах, при которых еще гарантируется нормальная работа электроустановок за счет запаса прочности. В режимах короткого замыкания надежная работа обеспечивается соответствием выбранных параметров устройств по условиям термической электродинамической устойчивости. Для выключателей и предохранителей добавляется условие выбора по отключающей способности.

10.1 Выбор оборудования на стороне 110 кВ

Произведем выбор выключателей на стороне 110 кВ. Выключатели типа ВМТ-110-Б-25/1000Т1. Проверка условий:

- U_ном = 126 кВ U_сети= 110 кВ;

- I_ном = 1000 А I_ном.тр К_п= А;

- i_вкл = 52 кА i_{уд к1} = 25,01 кА;

- i_дин = 52 кА i_{уд к1} = 25,01 кА;

- I²_тt_т=20²10⁶1,53=1,810⁹ А²с I²_К1t_т=9,8²10⁶1,5=0,1410⁹ А²с;

- i_{ассим.норм.}= 2010³А i_{ассим.выкл.}= I_К1= I_К1t_т+ t_выкл)=9,810³(1,5 + 0,08) = = 15,4810³ А;

- скорость восстанавливающего напряжения

Выбор остального высоковольтного оборудования сведем в таблицу 10.1.

Таблица 10.1 - Выбор оборудования на стороне 110 кВ

Тип оборудования	Условие выбора	Справочные данные	Расчетные величины
1	2	3	4
1 Выключатель ВМТ-110-Б-25/1000Т1	Uном Uсети Iном Iном.трКп iвкл iуд к1 iдин iуд к1 I2тtт I2К1tт iассим.норм iассим.выкл. VсвнVв норм	126 кВ 1000 А 52 кА 52 кА 1,8109 А2с 20103 А 1,2 кВ/мкс	110 кВ 73,48 А 25,01 кА 25,01 кА 0,14109 А2с 15,48103 А 0,63 кВ/мкс
2 Разъединитель РНДЗ.2-110/1000ХЛ1	Uном Uсети Iном Iнорм.расч iдин iуд к1 I2тtт I2К1tрз	110 кВ 1000 А 80 кА 0,92109 А2с	110 кВ 73,48 А 25,01 кА 0,14109 А2с
3 Трансформатор тока ТВТ-110-1-1000/5ХЛ2	Uном Uсети Iном Iном.тр Кдин2Iном iуд к1 (КтерIном )2 tт I2К1tрз	110 кВ 1000 А 33,94 кА 1,88109 А2с	110 кВ 73,48 А 25,01 кА 0,14109 А2с
4 Трансформатор напряжения НКФ-110-83ХЛ1	Uном Uсети Sном S2	110 кВ 400 ВА	110 кВ 368 ВА
5 Заземлитель ЗОН-110М-1У1	I(1)кз110=Uрасч/33Хк1 iуд= КудI(1)кз110 iуд ном КудI(1)кз110 I2т tт (I(1)кз110)2 tрз	16 кА 0,2109 А2с	3268,82 А 8,34 кА 8,36 кА 0,02109 А2с
6 Ограничитель перенапряжений ОПН-110 ОПН-40	Uном Uсети 170 кВUпроб.норм 195 кВ Uпроб.расч Uном Uсети	110 кВ 40 кВ	110 кВ 60,5 кВ 110 кВ 35 кВ

Шины в ОРУ-110 кВ из сталеалюминиевых проводов марки АС-70/1,8.

Проверка условия по длительно-допустимому току:

I_{длит.доп} = 84 А I_{норм.расч.}=73,48 А.

10.2 Выбор оборудования на стороне 10 кВ

Справочные и полученные в результате расчета данные сведены в таблицу 10.2.

Таблица 10.2 - Выбор оборудования на стороне 10 кВ

Тип оборудования	Условие выбора	Справочные данные	Расчетные величины
1 Выключатель ВПМ-10-20/630 УЗ	Uном Uсети Iном Iном.тр Кп iвкл iуд к2 iдин iуд к2 I2тtт I2К2tт iассим.норм iассим.выкл. VсвнVв норм	10 кВ 630 А 52 кА 52 кА 1,6109 А2с 20103 А 0,13 кВ/мкс	10 кВ 73,48 А 12,88 кА 12,88 кА 0,04109 А2с 8,13103 А 0,4 кВ/мкс
2 Выключатель ВКЭ-10-20/1000 УЗ	Uном Uсети Iном Iном.тр Кп iвкл iуд к2 iдин iуд к2 I2тtт I2К2tт iассим.норм iассим.выкл. VсвнVв норм	10 кВ 1000 А 20 кА 20 кА 1,2109 А2с 20103 А 0,13 кВ/мкс	10 кВ 808,3 А 12,88 кА 12,88 кА 0,04109 А2с 8,06103 А 0,4 кВ/мкс
3 Трансформатор тока ТПОЛ - 10	Uном Uсети Iном Iном.тр Кдин2Iном iуд к2 (КтерIном )2 tт I2К2tрз	10 кВ 1500 А 53,03 кА 2,2109 А2с	10 кВ 80 А 12,88 кА 0,04109 А2с

Трансформаторы напряжения предназначены для питания катушек измерительных приборов, релейной защиты и приборов контроля изоляции. Выбирается трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения типа НАМИ-10 на первичном напряжении 10 кВ, при классе точности 0,5.

В таблице 10.3 приведены данные измерительных приборов, подключенных к трансформатору напряжения.

Таблица 10.3 - Измерительные приборы

Наименование приборов	Тип прибора	Потреб- ляемая мощность	Число кату- шек	сos	sin	Число приборов	Потребляемая мощность суммарная
							Р, Вт	Q, Вар
Вольтметр	ЭВ-2	9	1	1	--	4	36	--
Счетчик активной энергии	САЭУ	1,75	2	0,38	0,925	12	16	38,7
Счетчик реактивной энергии	СРЭУ	1,75	2	0,38		4	5,33	12,9
Итого					0,925		57,3	51,6

Для защиты трансформаторов напряжения применен предохранитель ПКТ-10.

Шины ЗРУ 10 кВ сталеалюминиевые коробчатого сечения.

I_К2 = 5051,8 А, следовательно на одну шину I = 2525,9 А.

Выбираем шины со следующими размерами:

а = 75 мм; в =35 мм; с = 5,5 мм; r = 6 мм; h = 64 мм.

Выбранные шины проверяются на термическую стойкость при КЗ по минимально допустимому сечению:

где В_к = I²_К2t_рз = 5051,8²1,5 = 38,2510⁶ А²с; С = 90 для алюминиевых шин.

S_min = 68,72 мм².

У выбранной шины сечение 694 мм² 68,72 мм².

Проверка шин на электродинамическую стойкость:

- сила приходящаяся на единицу длины

где а = 0,4 м - расстояние между отдельными фазами;

- изгибающий момент

где l = 2 м - расстояние между отдельными изоляторами одной фазы;

- напряжение, возникающее в материале шины

МПа,

где W - момент сопротивления одной шины.

Для алюминиевого сплава АДО _доп = 41,8 МПа_расч = 1,1 МПа.

Выбираем проходные изолятор П-10/400-750 со следующими размерами: H = 70 мм, мм.

Условие прочности изоляторов определяется из выражения:

F_расч = 0,6F_разрH/H' = 0,675070/87,5 = 360 кгс;

F_доп = 0,6F_разр = 0,6750 = 450 кгс;

F_доп = 450 кгс F_расч = 360 кгс.

Выбираем опорные изоляторы типа ОФ-10-750 со следующими размерами: H = 120 мм, мм.

Условие прочности изоляторов определяется из выражения:

F_расч = 0,6 F_разрH/H' = 0,6750120/157,5 = 342,9 кгс;

F_доп = 0,6F_разр = 0,6750 = 450 кгс;

F_доп = 450 кгс F_расч = 342,9 кгс.

10.3 Выбор кабелей напряжением 10 кВ

Сечения проводов и жил кабелей выбирают по техническим и экономическим условиям.

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

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

Выбор сечений по нагреву осуществляют по расчетному току. Для параллельно работающих линий в качестве расчетного тока принимают ток послеаварийного режима, когда одна питающая линия вышла из строя. По справочным данным в зависимости от расчетного тока определяют ближайшее стандартное сечение.

При выборе сечений кабельных линий учитывают допустимые кратковременные перегрузки. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, допустимые кратковременные перегрузки приведены в [2]. На время ликвидации аварий для таких кабелей допускаются перегрузки в течении пяти суток в пределах, указанных в [2]. Для кабелей с полиэтиленовой изоляцией и с поливинилхлоридной изоляцией перегрузки на время ликвидации аварий допустимы соответственно 10 и 15 %; при этом указанная перегрузка допускается на время максимумов нагрузки продолжительностью не более шести часов в сутки в течение пяти суток, если в остальные периоды времени этих суток нагрузка не превышает номинальной.

Для жил кабелей самое малое стандартное сечение обеспечивает отсутствие коронирования.

Выбор сечения по механической прочности также не производится, так как минимальное стандартное сечение удовлетворяет этому условию.

Воздействие тока КЗ учитывают только при выборе сечения кабельных линий, защищаемых релейной защитой. Кабели, защищаемые плавкими токоограничивающими предохранителями, на термическую стойкость к токам КЗ не проверяют, так как время срабатывания предохранителя мало и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель до опасной температуры.

Проведем выбор и марки сечения кабельной линии 10 кВ от ГПП до РП-1.

Ток нагрузки:

.

Экономический выбор сечения проводов и кабелей проводится по таблице экономической плотности тока j_эк [4]. Для кабеля с бумажной изоляцией с алюминиевыми жилами в районе Центральной Сибири при Т_max = 5279 ч/год - j_эк = 1,5 А/мм².

При расчете по экономической плотности тока сечение проводов выбирается по выражению:

мм²,

где I - расчетный ток линии, А;

j_эк - рекомендуемая экономическая плотность, А/мм².

Округляем в большую сторону до ближайшего стандартного сечения, то есть выбираем F = 120 мм².

Однако выбор проводов и кабелей по таблице экономической плотности тока не отвечает условию минимума приведенных затрат, то есть экономическая плотность тока была определена с рядом допущений.

Произведем выбор сечения по универсальным номограммам [4]. Он обеспечивает минимум приведенных затрат; учитывает дискретность сечений; ограничения по нагреву в нормальном режиме и условия короны. Номограммы могут учитывать множественность и рост нагрузок, а также изменения любых коэффициентов, входящих в выражение приведенных затрат. Находим значение :

где Е_н = 0,15 - нормативный коэффициент эффективности;

р = 0,063 о.е. - коэффициент отчислений на амортизацию;

= 3723 ч/год - время максимальных потерь;

C_э = 1410^-2 руб/(кВтч) - стоимость потерь энергии.

Для тока 90,2 А находим сечение, равное 70 мм². Выбираем кабель марки ААШвУ сечением 70 мм².

Проверка условий:

I_{длит.доп.} = 165 А I_{норм.раб .}= 90,2 А.

Аналогичный расчет выбора сечения остальных силовых кабелей сведем в таблицу 10.4.

Таблица 10.4 - Выбор марки и сечения силовых кабелей

Наименование	SР, кВА	IР, А	FЭК, мм2	Сечение кабеля по совокупности условий	Марка кабеля	IДЛИТ.ДОП., А
ГПП-РП1	1562,33	90,20	3 Ч 70	3 Ч 70	ААШвУ	165
РП1-ТП1	632,12	36,5	3 Ч 35	3 Ч 50	ААШвУ	95
РП1-ТП2	930,21	53,71	3 Ч 50	3 Ч 50	ААШвУ	95
ГПП-РП2	4632,57	267,46	3 Ч 120	3 Ч 180	ААШвУ	420
РП2-ТП7	932,08	53,81	3 Ч 50	3 Ч 50	ААШвУ	95
РП2-ТП8	932,08	53,81	3 Ч 50	3 Ч 50	ААШвУ	95
РП2-ТП9	932,08	53,81	3 Ч 50	3 Ч 50	ААШвУ	95
РП2-ТП10	932,08	53,81	3 Ч 50	3 Ч 50	ААШвУ	95
РП2-ТП5	543,59	31,38	3 Ч 50	3 Ч 70	ААШвУ	165
РП2-ТП11	351,65	20,30	3 Ч 35	3 Ч 50	ААШвУ	95
ГПП-РП3	1408,00	81,29	3 Ч 70	3 Ч 95	ААШвУ	205
РП3-ТП12	704	40,65	3 Ч 50	3 Ч 50	ААШвУ	95
РП3-ТП13	704	40,65	3 Ч 50	3 Ч 50	ААШвУ	95
ГПП-ТП3	1634,01	94,34	3 Ч 70	3 Ч 120	ААШвУ	240
ГПП-ТП4	594,52	34,32	3 Ч 35	3 Ч 70	ААШвУ	165
ГПП-ТП6	1439,41	83,10	3 Ч 70	3 Ч 95	ААШвУ	205
РП-3 -СД	2400	138,56	3 х 70	3 х 95	ААШвУ	205
РП-3 -СД	2400	138,56	3 х 70	3 х 95	ААШвУ	205

10.4 Выбор шинопроводов в литейном цехе

Произведем расчет шинопровода ШРА-1. Экономически целесообразное сечение:

мм².

Выбираем сечение ближайшее стандартное в сторону увеличения, то есть выбираем шину прямоугольного сечения с размерами 40Ч5 мм.

Проверка условия:

I_{ДЛИТ.ДОП.} = 540 А I_{НОРМ.РАСЧ.} = 226,8 А.

Аналогичный расчет остальных ШРА и ШМА сведем в таблицу 10.5.

Таблица 10.5 - Выбор ШРА и ШМА в литейном цехе

Наименование	IР, А	FЭК, мм2	Размеры, мм	IДЛИТ.ДОП., А
ШМА - 1	1030,6	600	100Ч6	1425
ШМА - 2	1057,14	600	100Ч6	1425

11. Релейная защита и автоматика

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная и надежная работа современных энергетических систем. Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов.

При возникновении повреждений защита выявляет и отключает от системы поврежденный участок, воздействуя на специальные выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения.

При возникновении ненормальных режимов защита выявляет и в зависимости от характера нарушения производит операции, необходимые для восстановления ненормального режима, или подает сигнал дежурному персоналу. электрический ток релейный автоматика

В современных электрических системах релейная защита тесно связана с электроавтоматикой, предназначенной для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питания потребителей.

К основным устройствам такой автоматики относятся: АПВ, АВР, АЧР.

Релейная защита трансформаторов ГПП включает в себя дифференциальную защиту, газовую защиту и защиту от перегрузки, действующую на отключение или сигнал. Оперативные цепи дифференциальной и максимальной защиты питаются от трансформаторов тока. Оперативные цепи газовой защиты и защиты от перегрузки от трансформаторов собственных нужд. Дифференциальная защита выполнена на реле РН-54/160. Для питания защиты со стороны высокого напряжения, используются встроенные в силовой трансформатор, и трансформаторы тока. Дифференциальная защита приводит в действие механизм включения короткого замыкания и отключение выключателя. Максимальная и газовая защита выполнены на токовых реле типа РТ-40, РТ-40/Р с использованием реле времени РВ-132, РВ-114, РВ-133. Токовые реле максимальной защиты включены на трансформаторы тока со стороны высокого напряжения (в плечо дифференциальной защиты), что позволяет ввести в зону действия максимальной защиты силовой трансформатор.

11.1 Расчет дифференциальной защиты

В качестве основной защиты от повреждений на выводах и внутренних повреждений трансформатора применяется дифференциальная токовая защита (ДТЗ).

Определяем первичные номинальные токи, выберем трансформатор тока для защиты и определяем соответствующие вторичные токи в цепях защиты. Данные расчета сведем в таблицу 11.1.

Таблица 11.1 - Выбор номинальных параметров

Наименование расчетных величин	Численные значения для сторон
	115 кВ	10,5 кВ
Первичные номинальные токи	10000/(3115)=50,2А	10000/(310,5)=549А
Коэффициент трансформации	200 / 5	1500 / 5
Вторичные токи	50,23 / 40=2,13А	5491 / 300=1,83А

Определяем ток небаланса по формуле:

где К_а - коэффициент учитывающий влияние апериодического тока КЗ, равен 1;

К_одн - коэффициент однотипности работы трансформаторов тока, равен 1;

f = 0,1, погрешность трансформатора;

I_к.мах - наибольший трехфазный ток при внешнем КЗ.

I _НБ.Р = (1М1М0,1+0,08)М4968,98 = 894,4 А

Определяем ток срабатывания реле КА1-КА3, по условию отстройки от тока небаланса с коэффициентом надежности К_Н = 1,3 без учета коэффициента возврата - К_Н.

А.

Число витков основной обмотки трансформатора тока определяем по формуле:

где F = 100 - магнитодвижущая сила срабатывания реле.

Предварительно принимаем число витков первой уравнительной обмотки w_1ур = 2 витка.

На вторичной стороне число витков равно:

Принимаем предварительно: W_2ур= 2 витка. Уточненный ток небаланса:

А.

Суммарный ток небаланса:

I_нб. = I'_нб.р + I_нб.р. = 127,4 + 894,4 = 1021,8 А.

Уточняем ток срабатывания реле:

А.

I_C.Р = 57 А.

Определяем коэффициент чувствительности по формуле:

, так как 2,21 2, то это удовлетворяет требованиям чувствительности.

Дифференциальная токовая защита выполнена в виде одного комплекта (реле КАW 1, КАW 2, КАW 3) с использованием реле с торможением типа ДЗТ-11. При этом обеспечивается требуемый коэффициент чувствительности.

11.2 Расчет максимальной токовой защиты

Для защиты трансформаторов от внешних КЗ и перегрузок применяется максимальная токовая защита (МТЗ).

Как правило, защита от перегрузок устанавливается в одной фазе трансформатора, так как перегрузки обычно бывают симметричными.

Расчет тока самозапуска:

А,

где U_CР.ВН - усредненное значение напряжения на высокой стороне;

Х_К2 - суммарное сопротивление в точке К2;

Х_В - сопротивление трансформатора.

А,

где К_Н = 1,3 - коэффициент надежности отстройки;

К_С.З. = 1,8 - коэффициент самозапуска;

К_В = 0,85 - коэффициент возврата.

Ток срабатывания реле защиты от перегрузки:

где К_н = 1,3 - коэффициент надежности отстройки,

I_С.З. - ток самозапуска.

А.

Определяем коэффициент чувствительности по формуле:

,

К_ч = 1,79 1,5 - что удовлетворяет требованиям чувствительности.

Защиты от внешних многофазных КЗ выполнены в виде четырех комплектов МТЗ с комбинированным пуском напряжения. МТЗ, установленная на стороне высокого напряжения, содержит три реле тока - КА1-КА2, питающихся от трансформатора тока ТА2 и соединенных в звезду; такое выполнение принято в целях повышения чувствительности КЗ между двумя фазами на стороне низшего напряжения. Защита предназначена для резервирования отключений КЗ на шинах низшего напряжения, а также для резервирования основных защит трансформатора. МТЗ, устанавливаемые на ответвления к секциям шин низшего напряжения (реле - КА6, КА7, КА8 и КА 9) и питаемые соответственно от трансформаторов тока ТА7 и ТА8, предназначены для отключения КЗ на шинах низшего напряжения и для резервирования отключений КЗ на элементах, присоединенных к этим шинам.

Уставку реле времени МТЗ выбираем с учетом селективности:

- на шинах 10 кВ 0,8 с;

- за выключателем 1,3 c;

- за трансформатором 1,9 c.

Защита от перегрузки выполнена с помощью реле тока КА5, установленного со стороны высшего напряжения и реле времени КТ3.

11.3 Защита кабельных линий и цеховых трансформаторов

Согласно требованиям ПУЭ, для защиты отходящих линий должно предусматриваться:

- защита от многофазных токов КЗ (токовую отсечку), выполненную на базе РТ-40;

- максимальную токовую защиту от многофазных КЗ, выполненную на базе реле РТ-40 и реле времени;

- защиту от однофазных КЗ, действующих на сигнал или отключение.

Для защиты цеховых трансформаторов предусматриватся:

- токовую отсечку и МТЗ, выполненную на базе РТ-40 и РТ-40/Р с последующим воздействием на вводной автомат;

- защиту от повышения давления, действующую на сигнал или отключение;

- защиту от повышения температуры масла, с действием на сигнал или отключение.

Устанавливаются следующие виды автоматики на ГПП:

- АПВ однократного действия для отходящих фидеров;

- АВР, выполненное на секционных выключателях;

- АЧР, отключение потребителей 3-ей и 2-ей категории;

- РПН;

- ЧАПВ.

12. Конструктивное исполнение ГПП

Главная понизительная подстанция спроектирована с использованием [1, 2, 6]. ГПП завода выполнена двухтрансформаторной и состоит из трех основных конструктивных узлов:

- открытого распределительного устройства напряжением 110 кВ;

- двух силовых трансформаторов марки;

- закрытого распределительного устройства напряжением 10 кВ.

Защита силовых трансформаторов осуществляется выключателями, установленными в цепях линий. Секционный выключатель той же марки устанавливается в мостик, расположенный до выключателей в линиях, поскольку надежность линий во много раз ниже надежности трансформаторов [6]. Все выключатели устанавливаются между разъединителями с заземляющими ножами в целях отключения питания с обеих сторон при проведении ремонтов.

Для защиты от волн перенапряжения предусматривается установка ограничителей перенапряжений ОПН-110. Конструкции, на которые устанавливаются выключатели, разъединители и другое оборудование, металлические. ЗРУ 10 кВ комплектуется шкафами запорожского электротехнического завода.

Система сборных шин выполнена одинарной и разбита на две секции. Секции между собой соединяются секционным выключателем, отключенным в нормальном режиме. То есть, система электроснабжения завода секционирована на всех ступенях напряжения. Трансформаторы собственных нужд подстанции установлены в шкафах КРУ. На подстанции предусмотрено общее освещение на напряжении 220 В.

Применение комплектных распределительных устройств и типовых конструктивных узлов ОРУ на ГПП позволяет применить современные методы монтажа, что позволит значительно сократить сроки строительства. На ГПП предусмотрены емкости, помещаемые в земле для слива масла из трансформаторов, а также бытовые помещения, санузел и гардероб. Отопление ЗРУ ГПП в холодное время года предполагается осуществлять от теплосети.

13. Технико-экономический расчет

13.1 Организация и управление энергохозяйством

Энергохозяйство промышленного предприятия является элементом энергетической системы, совокупностью процессов производства, преобразования, распределения и потребления всех видов энергоресурсов. Кроме этого энергохозяйство призвано осуществлять ремонт, эксплуатацию и монтаж энергетического оборудования.

Правильная организация и деятельность энергохозяйства при квалифицированном управлении способна повысить эффективность производства следующими способами:

снижение затрат на энергоснабжение;

улучшение использования энергоустановок;

экономия и рациональное использование энергоресурсов.

Цели управления деятельностью энергохозяйства:

- надёжное и экономичное снабжение производства всеми необходимыми видами энергии в потребном количестве;

ремонтно-эксплуатационное обслуживание;

монтаж и наладка оборудования;

рациональное использование энергоресурсов.

Производительность труда и затраты производства зависят непосредственно от характера разделения труда внутри энергохозяйства и его производственной структуры, которая должна быть динамичной и изменяться в соответствии с развитием города.

Задачей технико-экономического расчета является определение основных показателей экономичности работы энергохозяйства таких как капитальные затраты, эксплуатационные расходы, себестоимость потребленной энергии. Капитальные затраты состоят из затрат на сооружение линий электропередач, трансформаторных подстанций, распределительных устройств. Сюда входят все подготовительные работы, строительные работы, стоимость оборудования и его монтаж. Ежегодные эксплуатационные издержки состоят из амортизационных отчислений на текущий ремонт и обслуживание, стоимости потери электроэнергии в элементах системы электроснабжения.

13.2 Расчёт капиталовложений

Капиталовложения определяются стоимостью элементов системы электроснабжения предприятия с учётом монтажа и транспортировки. Стоимость монтажа составляет - 50%, транспорта - 20%, от стоимости оборудования. Результаты расчётов сведены в таблицу 13.1.

Таблица 13.1 - Расчёт капиталовложений

Элементы системы	Количество элементов	Стоимость элементов, тыс. руб.	Стоимость всех элементов, тыс.руб.
		Оборудования	Монтажа	Транспорта
1	2	3	4	5	6
Разъединители РНД3-2-110У/630	6	145,8	72,9	29,16	1487,16
Выключатели ВМТ-110Б	3	1051	525,5	210,2	5360,1
Трансформаторы тока ТВТ-110	6	437	218,5	87,4	4457,4
Трансформаторы напряжения НКФ-110-57У1	2	255	127,5	51	867
Ограничитель перенапряжения ОПН-40 ОПНИ -110	2 2	68 90,1	34 45,05	13,6 18,02	231,2 306,34
Заземлитель 30Н-110М	2	23,8	11,9	4,76	80,92
Трансформатор силовой ТДН-10000/110	2	11730	5865	2346	39882
Выключатель ВМП-10 ВКЭ-10	17 1	53,95 43,35	26,97 21,67	10,79 8,67	1559,16 73,69
Трансформатор напряжения НАМИ	2	41,99	20,99	8,4	142,77
ТСН	2	138,42	69,21	27,68	470,63
Панель управления защиты и сигнализации	1	422	211	84,4	717,4
Щит собственных нужд	4	98	49	19,6	666,4
Комплекс строительных работ на ОРУ	6086,2
Итого по ГПП	62388,37

13.3 Определение годовых эксплуатационных издержек

Годовые эксплуатационные издержки определяются:

И_э=И_а+И_эр+С_э , (13.1)

где И_а - ежегодные амортизационные отчисления от капитальных затрат, тыс.руб;

И_эр - издержки по текущей эксплуатации и ремонту, тыс.руб;

С_э - стоимость потерь электроэнергии в сетях и оборудовании, тыс.руб.

Ежегодные амортизационные отчисления от капитальных затрат:

И_а = р_аК, (13.2)

где р_а - норма ежегодных амортизационных отчислений.

Для подстанций норма амортизационных отчислений р_а =9,4%=0,094

Принимая капитальные затраты из таблицы 13.1 определяем

Иа=0,09462388,37 = 5864,51 тыс. руб.

Издержки по текущей эксплуатации сетей и электрооборудования определяются так:

И_эр = р_э К, (13.3)

где р_э - норма отчислений от капитальных вложений на текущий ремонт и обслуживание.

Издержки по текущей эксплуатации ГПП

=0,03562388,37 = 2183,59 тыс. руб.

Определяем потери электроэнергии в трансформаторах ГПП в общем виде по формуле:

, (13.4)

где - потери холостого хода, ;

Т = 8760 ч - время работы;

- потери короткого замыкания, ;

К_з - коэффициент загрузки при максимуме нагрузки;

- время максимальных потерь, ч.



Рисунок 13.1 - Зависимость ф от Т_макс и с_э^у от ф

При Т_макс = 5279 час/год, ф = 3612 час/год, соответственно

с_э^у = 38,25М10^-2 руб/кВтМч

Коэффициент загрузки:

К_з = , (13.5)

где

S_р -расчетная нагрузка по ГПП, МВА;

S_н - номинальная мощность трансформатора, МВА;

К_з=

ДW_Т=2М(57М8760+0,78М104М3612)=1653667,2 кВтч

Суммарные потери:

ДW=1653667,2 кВтч

Стоимость потерь электроэнергии С_э определяется с помощью удельной стоимости потерь энергии , которая в свою очередь зависит от времени :

С_э = . (13.6)

ДW=1653667,2 кВтч

С_э =1653667,238,2510^-2=677241,4 руб.

В результате годовые эксплуатационные издержки составят:

И_э = И_а+И_эп+С_э = 5864,51+2183,59+677,24 = 8725,34 тыс.руб. (13.7)

13.4 Сметы энергетических затрат

Для расчета численности необходимо определить трудоемкость ремонтных работ на основе нормативов системы планово-предупредительного ремонта оборудования и сетей промышленной энергетики.

Эта система ориентирована на проведение капитального и текущего ремонтов, работ по техническому обслуживанию оборудования.

Для определения трудоемкости ремонтных работ проводим расчеты. Годовую трудоемкость осмотров (Т₀) и нерегламентированного технического обслуживания (Т_Т0) рассчитываем на основе нормы трудоемкости текущего ремонта по формулам:

Т₀=nm_ok_сл.оt_т.р

Т_то= 12nk_сл.т.оt_т.рk_см ,

где n - количество единиц оборудования или сетей;

m_o - количество осмотров в году;

k_сл.о , k_сл.т.о - коэффициенты сложности осмотров и технического обслуживания;

t_т.р - нормы трудоемкости текущего ремонта;

k_см - коэффициент сменности обслуживающего персонала.

Результат сводим в таблицу 13.2.

Таблица 13.2 - Расчет годового объема работ

Наименование оборудования	Количество единиц	Капитальный ремонт
		Ремонтный цикл, лет	Число ремонтов в году	Норма трудоёмкости, чел.ч	Годовая трудоёмкость, чел.ч
1	2	3	4	5	6
Разъединители РНД3-2-110У	6	5	0,2	20	24
Выключатели ВМТ-110Б	3	2	0,5	70	105
Трансформаторы тока ТВТ-110	6	9	0,11	30	19,8
Трансформаторы напряжения НКФ-110-58У1	2	9	0,11	32	7,04
Ограничитель перенапряжения ОПН-40 ОПНИ -110	2 2	0,2 0,2	0,2 0,2	8 6	3,2 2,4
Заземлитель 30Н-110М	2	0,13	0,13	460	119,6
Трансформатор силовой ТДН-10000/110	2	9	0,11	920	202,4
Выключатель ВМП-10 ВКЭ-10	17 1	3 3	0,33 0,33	24 24	134,64 7,92
Трансформатор напряжения НАМИ	2	12	0,08	25	4
ТСН	2	12	0,08	70	11,2
Панель управления защиты и сигнализации	1	10	0,1	120	12
Щит собственных нужд	4	10	0,1	120	48
Итого:					701,2
1	2	7	8	9	10
Разъединители РНД3-2-110У /630	6	18	0,67	6	24,12
ВыключателиВМТ-110Б	3	9	1,33	20	79,8
Трансформаторы тока ТВТ-110	6	27	0,44	9	23,76
Трансформаторы напряжения НКФ-110-58У1	2	27	0,44	9	7,9
Ограничитель перенапряжения ОПН-40 ОПНИ -110	2 2	9 9	1,33 1,33	1,5 1,2	3,99 3,2
Заземлитель 30Н-110М	2	25	0,48	90	86,4
Трансформатор силовой ТДН-10000/110	2	27	0,44	400	352
Выключатель ВМП-10 ВКЭ-10	17 1	12 12	1 1	7 7	119 7
Трансформатор напряжения НАМИ	2	36	0,33	7	4,6
ТСН	2	36	0,33	18	11,9
Панель управления защиты и сигнализации	1	8	1,5	40	60
Щит собственных нужд	4	8	1,5	15	90
Итого:					873,67
Разъединители РНД3-2-110У /630	48,12	2	6	0,1	21,6
Выключатели ВМТ-110Б	184,8	2	6	0,1	36
Трансформаторы тока ТВТ-110	43,56	2	6	0,1	32,4
Трансформаторы напряжения НКФ-110-58У1	14,9	2	6	0,1	10,8
Ограничитель перенапряжения ОПН-40 ОПНИ -110	7,19 5,6	1 1	12 12	0,1 0,1	3,6 2,9
Заземлитель 30Н-110М	206	2	6	0,1	108
Трансформатор силовой ТДН-10000/110	554,2	2	6	0,1	480
Выключатель ВМП-10 ВКЭ-10	253,64 14,92	2 2	6 6	0,1 0,1	71,4 4,2
Трансформатор напряжения НАМИ	8,6	2	6	0,1	8,4
ТСН	23,1	2	6	0,1	21,6
Панель управления защиты и сигнализации	72	2	6	0,4	96
Щит собственных нужд	138	2	6	0,4	144
Итого:	1574,73	-	-	-	1040,9
Разъединители РНД3-2-110У	6	0,1	3...

Подобные документы

• Расчёт электрических нагрузок завода

  Расчёт нагрузок напряжений. Расчет картограммы нагрузок. Определение центра нагрузок. Компенсация реактивной мощности. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Варианты электроснабжения завода. Расчёт токов короткого замыкания.
  
  дипломная работа [840,8 K], добавлен 08.06.2015
  

• Электроснабжение завода высоковольтной аппаратуры

  Расчет электрических нагрузок завода и термического цеха. Выбор схемы внешнего электроснабжения, мощности трансформаторов, места их расположения. Определение токов короткого замыкания, выбор электрических аппаратов, расчет релейной защиты трансформатора.
  
  дипломная работа [2,6 M], добавлен 30.05.2015
  

• Расчет системы электроснабжения ремонтно-механического цеха станкостроительного завода

  Описание электрического оборудования и технологического процесса цеха и завода в целом. Расчет электрических нагрузок завода, выбор трансформатора и компенсирующего устройства. Расчет и выбор элементов электроснабжения. Расчет токов короткого замыкания.
  
  дипломная работа [286,7 K], добавлен 17.03.2010
  

• Электроснабжение завода по переработке нефти

  Проект внутреннего и внешнего электроснабжения нефтеперерабатывающего завода. Расчет электрических нагрузок, выбор числа цеховых трансформаторов, силовых кабелей; компенсация реактивной мощности. Выбор оборудования и расчет токов короткого замыкания.
  
  курсовая работа [452,4 K], добавлен 08.04.2013
  

• Электроснабжение прядильной фабрики

  Определение электрических нагрузок фабрики. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности. Построение картограммы и определение условного центра электрических нагрузок. Расчет токов короткого замыкания и учет электроэнергии.
  
  курсовая работа [666,7 K], добавлен 01.07.2012
  

• Разработка проекта электроснабжения литейного завода в Ахтынском районе Дагестана

  Характеристика цехов и электроприёмников литейного завода. Расчет режима работы Дербентских электрических сетей. Разработка внутризаводского электроснабжения. Расчет токов короткого замыкания, релейной защиты. Расчет заземляющего устройства подстанции.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 26.02.2012
  

• Электроснабжение инструментального цеха

  Анализ технико-экономических показателей и электрических нагрузок при выборе варианта электроснабжения инструментального цеха. Определение компенсации реактивной мощности. Расчёт токов короткого замыкания, заземляющих устройств, релейной защиты.
  
  курсовая работа [878,0 K], добавлен 22.06.2012
  

• Система электроснабжения электромеханического завода

  Определение электрических нагрузок, выбор цеховых трансформаторов и компенсации реактивной мощности. Выбор условного центра электрических нагрузок предприятия, разработка схемы электроснабжения на напряжение выше 1 кВ. Расчет токов короткого замыкания.
  
  курсовая работа [304,6 K], добавлен 23.03.2013
  

• Электрооборудование и электрохозяйство нефтеперерабатывающего завода

  Электроснабжение промышленного предприятия. Определение расчетных электрических нагрузок. Выбор рационального напряжения питания. Расчет токов короткого замыкания. Выбор средств компенсации реактивной мощности. Расчет режима системы электроснабжения.
  
  дипломная работа [3,1 M], добавлен 19.06.2012
  

• Разработка системы электроснабжения завода по производству металлообрабатывающих станков

  Определение электрических нагрузок предприятия. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности. Разработка схемы электроснабжения предприятия и расчет распределительной сети напряжением выше 1 кВ. Расчет токов короткого замыкания.
  
  дипломная работа [2,4 M], добавлен 21.11.2016
  

• Электроснабжение завода торгового оборудования

  Определение расчетных электрических нагрузок деревообрабатывающего цеха. Определение числа и мощности трансформаторов на цеховых подстанциях. Выбор схемы внутреннего электроснабжения завода. Расчет токов короткого замыкания. Питание цепей подстанции.
  
  дипломная работа [2,7 M], добавлен 31.05.2012
  

• Проект системы электроснабжения завода "Уральская кузница"

  Расчет электрических нагрузок систем электроснабжения. Нагрузка группы цехов. Обоснование числа, типа и мощности трансформаторных подстанций. Расчет токов короткого замыкания. Выбор токопроводов, изоляторов и средств компенсации реактивной мощности.
  
  дипломная работа [3,0 M], добавлен 06.04.2014
  

• Внутризаводское электроснабжение завода подшипников

  Проектирование системы внешнего электроснабжения. Определение центра электрических нагрузок предприятия. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Расчет потерь в кабельных линиях. Компенсация реактивной мощности. Расчет токов короткого замыкания.
  
  курсовая работа [273,0 K], добавлен 18.02.2013
  

• Расчет электроснабжения автоматизированного цеха

  Выбор питающего напряжения, расчет электрических нагрузок и компенсации реактивной мощности электроснабжения автоматизированного цеха. Распределительные сети, мощность трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания, выбор электрической аппаратуры.
  
  курсовая работа [391,7 K], добавлен 25.04.2014
  

• Электроснабжение отделочной фабрики текстильного комбината

  Расчёт электрических и осветительных нагрузок завода и цеха. Разработка схемы электроснабжения, выбор и проверка числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности. Выбор кабелей, автоматических выключателей. Расчет токов короткого замыкания.
  
  дипломная работа [511,9 K], добавлен 07.09.2010
  

• Электроснабжение завода цветной металлургии

  Определение расчетной мощности завода: расчет электрических нагрузок и токов короткого замыкания, выбор подстанций, трансформатора и релейной защиты. Общие требования по электробезопасности. Изучения действия электрического тока на организм человека.
  
  курсовая работа [859,7 K], добавлен 25.09.2011
  

• Система электроснабжения вагоностроительного завода

  Краткая характеристика металлопрокатного цеха, расчет электрических и осветительных нагрузок. Выбор схемы цеховой сети, числа и мощности цеховых трансформаторов. Определение напряжения внутризаводского электроснабжения. Расчет картограммы нагрузок.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.04.2012
  

• Электроснабжение вагоно-ремонтного завода

  Определение расчетных электрических нагрузок. Проектирование системы внешнего электроснабжения завода. Расчет токов короткого замыкания и заземления. Выбор основного электрооборудования, числа и мощности трансформаторов. Релейная защита установки.
  
  курсовая работа [2,0 M], добавлен 08.11.2014
  

• Проектирование системы электроснабжения предприятия

  Определение электрических нагрузок. Компенсация реактивной мощности. Определение полной мощности завода и центра электрических нагрузок. Обоснование системы электроснабжения. Проектирование системы распределения. Расчет токов короткого замыкания.
  
  дипломная работа [189,9 K], добавлен 26.02.2012
  

• Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)

  Электроснабжение ремонтно-механического цеха. Установка компрессии буферного азота. Расчет электрических нагрузок систем электроснабжения. Выбор числа и мощности трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания и релейной защиты силового трансформатора.
  
  методичка [8,1 M], добавлен 15.01.2012
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам