Электроснабжение литейного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Данная работа представляет собой расчет сети электроснабжения цеха литейного производства. Система электроснабжения это совокупность установок, служащих для передачи и распределения электрической энергии между электроприемниками. так как производство относится к первой категории электроприемников, перерывы в работе влекут за собой большие материальные потери, остановка плавильных печей приводит к полному прекращению производственных процессов, а ремонтно-восстановительные работы занимаю долгое время. Для этого питающая сеть должна быть спроектирована так что бы иметь возможность быстрого ручного или автоматического перевода на резервные источники питания, для обеспечения беспрерывного энергоснабжения потребителей электроэнергии.

ПУЭ п.1.2.17: Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Данная работа предусматривает расчет электрических нагрузок цеха; мощности цеховых трансформаторов, трансформаторов ГПП; компенсации реактивной мощности на стороне 10кВ; расчета токов трёхфазного короткого замыкания; выбора коммутационного оборудования на стороне 110-10кВ; выбора релейной защиты; выбор приборов учёта электроэнергии; заземления и молниезащиты; модернизации электрооборудования распределительных устройств; экономический расчёт; мероприятий по экологичности и безопасности для проектируемого оборудования.

Рассматриваемый в работе цех занимается выпуском продукции из сплавов чугуна. Цех включает в себя несколько участков занимающихся: подготовкой шихты, подачей к индукционным печам, участок приготовления литейных форм, участок по обработке отливок, компрессорною станцию и насосную станцию промышленного водоснабжения.

1. Характеристика объекта разработки

1.1 Описание цеха

Предприятие занимается выпуском продукции из чугуна, для автомобильной промышленности. Плавление метала производится в индукционных печах. На участке плавильных установок находятся

шесть индукционных печей, подача материала производится из шихтового двора по специальным транспортерным лентам. Загрузка печей производится грузоподъемным механизмом с магнитной установкой. Заливка расплавленного метала производится в специально подготовленные литейные формы, на территории цеха находится участок для подготовки литейных форм, оборудованный прессами для формовки литейной смеси, на этом же участке производится дальнейшая сборки разрушаемых литейных форм и подача их по транспортерной ленте на участок где производится заполнение расплавом.

Далее формы с остывшим металлом называемый отливкой проходят по вибрационному конвейеру, где литейные формы частично разрушаются далее отливки поступает на участок, где производится конечная очистка от остатков литниковых систем, окалин и наплывов. В цеху не предусмотрены участки для чистовой обработки отливок.

В качестве материалов для изготовления продукции на предприятии поставляются чугунные заготовки и сырье для вторичной переработки в спрессованном виде. Предприятие выпускает заготовки для производства автомобильных двигателей, подвесок, трансмиссий и гидравлических систем.

1.2 Структура литейного производства

Цех выполнен отдельно стоящим зданием, имеющим несколько подъездных путей для автомобильного транспорта

Работа в цеху производится в две смены, так что в ночное время нагрузка составляет всего 25% от нормального режима работы цеха.

Участки цеха расположены так что бы время транспортирования от запуска в производство исходных материалов до выхода с предприятия готовой продукции было минимальным и отвечало заданным на производстве параметрам и планам по выпуску готовой продукции.

В таблице 1.2 приведен состав цеха.

Таблица 1.2 - Состав литейного производства

Таблица 1.3- распределение нагрузки на секции цеховых подстанций.

В таблице 1.3 приведен показана расчетная нагрузка, распределенная по секциям цеховых подстанций.

В литейном цеху производится выплавка различных деталей из чугуна. Плавление металла происходит в индукционных печах. Метал разливают в формы разливают при помощи грузоподъемных механизмов, литейные формы изготавливают на гидравлических прессовых станках.

Питание печей производится от распределительной подстанции 10кВ индукционных печей.

К потребителям электроэнергии литейного производства относятся: конвейеры, транспортёры, насосы, вентиляция, грузоподъемные механизмы, прессовое оборудование. Приводы механизмов характеризуются продолжительным режимом работы. Питание оборудования цеха осуществляется от сетей переменного тока, напряжение питания - 0.4кВ, частотой - 50Гц. Режим работы этих устройств повторно-кратковременный и продолжительный. К участку литейного производства относят термический участок. Главными электроприемниками участка являются электрические печи (индукционные и сопротивления), предназначенные для нагрева метала.

так же в цеху присутствуют вспомогательные устройства: грузоподъемные механизмы (ГЗПМ), насосное оборудование, вентиляторы и воздуходувки. Режим работы приводов печей, насосов, вентиляторов - продолжительный, ГЗПМ повторно-кратковременный. Питания электроприёмников производится переменным током напряжением 0,4кВ с частотой 50Гц.

Ремонтно-механический участок предназначен для механической обработки заготовок. На участке производятся операции по механической обработке деталей конвейерного оборудования, пресс-форм и других механических установок. Так же на участке производят механическую обработку поступающих отливок, Механическую обработку отливок производят на метало-режущих и абразивных станках. Режим работы электрических приёмников продолжительный и повторно-кратковременный.

Компрессорная станция производит сжатый воздух, необходимый в процессе работы некоторых станков и пневмо-инструмента. Основными потребителями компрессорной станции являются турбокомпрессоры. Режим работы приводов компрессоров - продолжительный, график нагрузки постоянный. Компрессоры запитаны от ЦРП, напряжение питающей сети 10кВ, частота 50Гц.

Шихтовый двор служит для сортировки хранения и подачи шихты до участка плавильных печей, основным оборудованием является грузоподъемные механизмы, магнитные устройства захвата метала, транспортерные ленты. Режим работы электрических приёмников повторно-кратковременный.

Основными потребителями электрической энергии административно-хозяйственного участка, являются офисная техника, кондиционеры, нагревательные приборы. питания электроприемников однофазное переменное 220 В частотой 50Гц. Склад продукции, относящийся к данному участку, служит для хранения готовой продукции, её отгрузки. Оборудование склада представляет собой грузоподъемное оборудование. Напряжение питания - переменное 0.4кВ.

Освещение основных участков цеха и подсобных помещений производится от однофазной сети переменного тока напряжением 220В.

Высоковольтные двигатели компрессоров работают в продолжительном режиме. Перерыв в электроснабжении компрессоров может повлечь серьезное нарушение технологического процесса, компрессорная станция относится к потребителям I категории.

К нагрузкам первой категории также относят пожарное оборудование гидравлические насосы, электроприемники работа которых необходима для поддержания процесса производства, также аварийное освещение, устройства оповещения об опасности.

Остальные электроприемники цехов относятся ко 2-й и 3-й категории по надежности электроснабжения.

1.3 Условия присоединения к энергосистеме

Согласно ПУЭ п. 1.2.19, литейное производство относится к потребителям первой категории по электроснабжению, питание в должно осуществляется от двух независимых источников питания с возможностью перевода нагрузки на один из них в случае аварийной ситуации или производства ремонтных работ, время перерыва электроснабжения при отказе одного из источников питания может быть допущен лишь на время срабатывания АВР, перерыв электроснабжения может влечет за собой опасность для жизни людей и значительный ущерб производству.

Питание цеха осуществляется через двухпроводную воздушную линию электропередач. Питание ВЛ производится от разных секций сборных шин высоковольтного распределительного пункта ЕЭС. ГПП находится на удалении в 5 км от объекта распределения электроэнергии ЕЭС. Мощность КЗ на шинах источника питания 9800 МВА. Предельно допустимое потребление реактивной мощности в часы максимальных нагрузок энергосистемы tg=0,34.

2. Расчет оборудования.

2.1 Выбор трансформаторов

Для выбора цеховых трансформаторов необходимо рассчитать экономическую и техническую составляющую: категория электроснабжения; плотность нагрузки; размеры цеха; способность трансформаторов держать перегрузки. энергосистема высоковольтный электродвигатель реактивный

Цех относится к I группе электроприемников по надежности электроснабжения, надежность достигается путем применения АВР, в случае аварийного отключения одного из источников питания нагрузка переведется на другой питающий фидер, каждый объект энергосети оборудован секционными выключателями, обеспечивающими резервирование.

Экономически выгодная мощность трансформаторов Sн.э., которая принимается в зависимости от удельной плотности расчетной нагрузки Sуд:

_(2.1)

где - расчетная нагрузка цеха, кВА;

- площадь цеха (определяется из плана).

, (2.2)

где - расчетная активная нагрузка цеха, кВт;

- коэффициент мощности.

После определения экономически выгодной мощности трансформаторов для цеха, определяем необходимое число трансформаторов (n_тр) в цеху:

_,(2.3)

где - номинальная мощность трансформатора;

- коэффициент загрузки трансформатора;

- при 2-х трансформаторной подстанции и преобладании потребителей 1-ой категории ;

- при 2-х трансформаторной подстанции потребителями 2-ой и 3-ей категории ;

- при 1 трансформаторной подстанции потребитель 3-ей категории .

Далее рассчитываем коэффициент загрузки трансформатора фактический:

_.(2.4)

Приведём пример расчета трансформаторов для участка подготовки литейных форм:

;

.

Т.к. < 0,2, то принимаем Sн.э = 1000 кВА.

Принимаем: = 2.

.

Результаты выбора трансформаторов приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Выбор числа и мощности трансформаторов на цеховых подстанциях

Цеховые трансформаторы должны иметь герметичное исполнение, поэтому выбираем трансформаторы ТМГ

Маркировка трансформатора ТМГ-1000/10:

Т - трёхфазный;

М - масляное охлаждение с естественной циркуляцией воздуха и масла;

Г - герметичного исполнения;

1000 - номинальная мощность трансформатора, кВА;

10 - первичное напряжение, кВ.

Параметры выбранных трансформаторов сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Технические данные цеховых трансформаторов

2.2 Компенсация реактивной мощности на стороне 0,4 кВ

Компенсация реактивной мощности применяется для снижения перетоков реактивной мощности с помощью установки конденсаторных батарей.

По заданным и цехов определяется каждого цеха по выражению:

. (2.5)

Расчетная мощность конденсаторных батарей в сети 0,4 кВ при числе цеховых трансформаторов три и менее определяется по выражению:

,(2.6)

где tgц_ц. - коэффициент мощности цеха до компенсации;

tgц_э. - коэффициент мощности, заданный энергосистемой, tgц_э.= 0,35 для сети 0,4 кВ.

Для примера приведём расчёт низковольтных компенсирующих устройств для ТП-3 (участок подготовки литейных форм).

Тангенс угла сдвига фаз до компенсации реактивной мощности по формуле (2.5):

.

Необходимая суммарная мощность компенсирующих устройств Qк.у, кВар по формуле (2.6):

кВар.

В качестве источников реактивной мощности используем две комплектных конденсаторных установки (по одной на каждую секцию) типа УКРМ-0,4-225-15 У3 (Uном = 400 В, Qном = 225 кВар), т.е. суммарная компенсирующая мощность конденсаторных установок QУк.у=2•(240)=480 кВАр.

Результаты выбора компенсирующих устройств 0,4 кВ сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2.3 - Результаты расчета компенсации реактивной мощности в сети 0,4 кВ при числе трансформаторов три и менее

Таблица 2.4 - Выбор типа и мощности конденсаторных установок

После расчета компенсации и уточнения числа трансформаторов проведем уточняющий расчет полных нагрузок трансформаторных подстанций и фактических коэффициентов загрузки трансформаторов.

Таблица 2.6 - Уточнение нагрузки цеховых ТП

Таким образом, после компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторных установок, удалось сократить количество цеховых трансформаторов и вывести их коэффициенты загрузки в допустимые пределы.

2.3 Выбор высоковольтных электродвигателей

Высоковольтные синхронные электродвигатели устанавливаются в

цеху в районе РП-компрессорной станции.

Мощность высоковольтных электродвигателей, равна 2х630кВт.

Из ряда номинальных мощностей выбираем двигатель номинальной мощностью 630 кВт. Данные по двигателям, установленным в цеху, сводим в таблицу 1.4

Таблица 2.7 - Выбор асинхронных двигателей для компрессорной станции

• 2.4 Определение нагрузок по предприятию
• Для выбора трансформаторов главной понижающей подстанции необходима информация о нагрузках 10 кВ всего предприятия в целом, учитывающая расчетные нагрузки сети 0,4 и 10 кВ цехов и потери мощности в трансформаторах.
• Активная, реактивная и полная нагрузка на напряжении 10 кВ завода определяется по следующим выражениям:
• ; (3.1)
• ; (3.2)
• , (3.3)
• где - расчетная активная и реактивная нагрузка потребителей напряжением 10 кВ (насосы, компрессоры, электрические печи, преобразователи и т.д.);
• -потери активной и реактивной мощности в трансформаторах цеховых подстанций;
• - потери активной мощности в конденсаторных установках 0,4 кВ
• n - число цехов;
• k - число высоковольтных потребителей;
• l - число цеховых трансформаторов;
• - коэффициент разновременности максимумов нагрузки ().
• Активная нагрузка потребителей напряжением 10 кВ определяется по выражению:
• 882 + 25200=26082кВт, (3.4)
• где - коэффициент использования высоковольтных потребителей;
• - номинальная активная мощность высоковольтных потребителей;
• n - число асинхронных двигателей и индукционных печей.
• Реактивная нагрузка потребителей напряжением 10 кВ определяется по выражению:
• где - коэффициент реактивной мощности высоковольтных потребителей с СД;
• - коэффициент реактивной мощности высоковольтных потребителей с ИП.
• В выражении (3.1) составляющая % от мощности трансформаторов, поэтому её можно не учитывать.
• Потери реактивной мощности в трансформаторах определяются по выражению:
• , (3.6)
• где - ток холостого хода трансформатора, %;
• - напряжение короткого замыкания трансформатора, %.
• Активные потери в НКУ определяем по формуле:
• , (3.7)
• где - установленная мощность конденсаторной установки, квар.

Для ТП-2:

2,1 кВт.

Результаты расчёта потерь мощности в конденсаторных установках для остальных групп цехов сводим в таблицу 2.

Таблица 2.8 - Результаты расчёта потерь мощности в КУ

Таблица 2.9- Результаты расчёта потерь мощности в цеховых трансформаторах

Активная, реактивная и полная нагрузка на напряжении 10 кВ завода:

.

Таблица 2.10 - Результаты расчёта полной расчетной мощности ГПП

• 2.5 Расчет компенсации реактивной мощности по высокой стороне
• Компенсация реактивной мощности в сети 10 кВ промышленного предприятия осуществляется с помощью конденсаторных установок.
• tgц предприятия после компенсации только синхронными двигателями:

.	(3.8)

• Мощность высоковольтных конденсаторов определяется по выражению:
• = квар,
• где определяется по по формуле (3.2);
• - экономическое значение реактивной мощности, которую энергосистема может передать в сеть предприятия в часы максимума нагрузки. Оно определяется по выражению:
• квар,
• где определяется: для напряжения 110 кВ - 0,5; для напряжения 35 кВ - 0,4; для напряжения 6-20 кВ - 0,4; для напряжения 0,4 кВ - 0,35.
• Высоковольтные конденсаторные установки устанавливаются в РУ - 6 (10) кВ ГПП.
• В качестве источников реактивной мощности используем шесть высоковольтных конденсаторных установок (по три на каждую секцию 10кВ шин) типа УКЛ56-10,5-2100 У1 (U_ном = 10кВ, Q_ном = 2100 квар). Уточняем расчетную нагрузку на шинах 10 кВ ГПП с учётом высоковольтных конденсаторных установок S_р, кВА:

;(3.9)

кВА.

Таблица 2.11 - Уточнённая расчетная мощность ГПП после компенсации

№ потребителя	Наименование потребителя	P, кВт	Q, кВар	S, кВА
1	Литейно-механическое производство

• 2.6 Расчет и выбор трансформаторов ГПП

Выбор числа, мощности и типа трансформаторов для питания нагрузок проектируемого завода производится в зависимости от расчетной нагрузки. Число трансформаторов на ГПП принимаем равным двум, исходя из необходимости обеспечения надежного питания потребителей I и II категорий. Расчетная мощность трансформаторов на ГПП определяется по формуле (3.10):

.(3.10)



Номинальная мощность трансформатора ГПП выбирается из условия:

S_НОМ ? S_Р.ТР ,(3.11)

где n_ТР = 2 - число трансформаторов на ГПП:

k_З = 0,7 - коэффициент загрузки.

ПУЭ рекомендует широкое применение складского и передвижного резерва трансформаторов, допуская перегрузку трансформаторов на 40 % на время максимума общей суточной продолжительности не более шести часов в течении не более пяти суток.

S_ном.тр ? S_р.тр.(3.12)

С учетом сказанного расчетная мощность трансформаторов ГПП:

S_р.тр = кВА.

Выбираем трансформаторы с номинальной мощностью 25000 кВА типа

ТДН - 25000/110 с параметрами:

Таблица 3.5 Технические данные трансформаторов ГПП

Тип трансформаторов	Sном.т, кВА	nт, шт	Uвн, кВ	Uнн, кВ	uk, %	ДPk, кВт	ДPх, кВт	Iхх, %	Пределы регулирования
ТДН-25000/110	25000	2	115	11	10,5	0,083	0,012	0,23	РПН ±16% ±9 ступеней х 1,78%

Рассчитаем коэффициент загрузки трансформатора без учета компенсации реактивной мощности:

к_з =.

Структура условного обозначения:

Т - трехфазный

Д - дутьевое охлаждение с естественной циркуляцией масла

Н - наличие устройства РПН



2.7 Обоснование схемы электроснабжения предприятия

На предприятии энергоснабжение осуществляется по радиальным схемам. Объекты электросети:

? ОРУ ГПП 110кВ открытое распределительное устройство, запитано от воздушной сети 110кВ ЕЭС, является тупиковой, представляет собой схему с двумя трансформаторами, перемычкой для резервирования трансформаторов, оборудовано высоковольтными маслеными выключателями 110кВ, отделителями, и заземляющими устройствами.

? ГРУ 10кВ представляет собой ЗРУ с ячейками типа КРУ-2-10 с установленными в них маломасляными выключателями ВМПЭ-11 на выкатных тележках, имеют секционный выключатель с АВР для резервирования секций.

? ЦРП-литейного производства двухсекционное ЗРУ с ячейками типа КРУ-2-10 с установленными на них вакуумными выключателями BB/TEL10, имеет резервирование с АВР.

• 2.8 Расчет тока трехфазного короткого замыкания

Для обеспечения надежной работы электрической сети, электрооборудования, устройств релейной защиты производится расчет тока КЗ.

Расчетную схему составляем в однолинейном исполнении. В нее вводим все источники, участвующие в питании места КЗ и все элементы системы электроснабжения (трансформаторы, линии, ТП), расположенные между ними и местом КЗ. Синхронные двигатели учитываем как источники питания. На расчетную схему, представленную на рисунке 6.1, наносим основные параметры элементов и намечаем точки КЗ. Точки К3 и К4 соответствуют короткому замыканию на стороне РУ ВН ТП наиболее отдаленной от ГПП и наиболее близкой стороне РУ ВН ТП.

Рисунок 6.1 - Расчетная схема

Рисунок 6.2 - Схема замещения

Т.к. в расчете токов КЗ принимаем источник бесконечной мощности, то Э.Д.С. системы принимаем равной единице. Предварительно принимаем базисную мощность S_б =10000МВА. S_к=9900 (по заданию). За базисное напряжение принимаем среднее эксплуатационное напряжение той ступени, на которой предполагается КЗ:

U_б1=115кВ - напряжение ВН трансформатора;

U_б2=10,5кВ - напряжение НН трансформатора.

Таким образом, для каждой точки К.З. будет свой базисный ток I_б, кА:

;(6.1)

кА;

кА.

Находим сопротивления элементов схемы замещения.

Сопротивление системы в относительных единицах:

;(6.2)

о.е.

Сопротивление ВЛ 110 кВ в относительных единицах:

,(6.3)

где:L - длина линии, км;

x₀ - удельное сопротивление линии, Ом/км.

.

Сопротивление трансформатора в относительных единицах:

, (6.4)

где: u_k - напряжение короткого замыкания трансформатора, % (таблица 2.2);

S_т.ном - номинальная мощность трансформатора, МВА (таблица 6.3).

о.е.

Сопротивление кабельной линии от ГПП до СД в относительных единицах:

о.е.

Сопротивление кабельной линии от ГПП до ТП цеха №2 в относительных единицах:

о.е.

Эквивалентное сопротивление СД 630 кВт в относительных единицах:

о.е;

кВА.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ определяем по формуле, кА:



,(6.5)

где: x_Уi - суммарное сопротивление до точки КЗ, о.е. ;

Е_Уi - суммарная ЭДС источников питания, о.е.

Для точки К1:

Схема замещения представлена на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 - Схема замещения для точки К₁

;(6.6)

о.е. ;

кА.

Для точки К2:

Схема замещения представлена на рисунке 6.4.

Рисунок 6.4 - Схема замещения для точки К₂

;(6.7)

о.е;

;

; (6.8)

о.е;

о.е;

о.е;

о.е.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ для точки К2 без учета подпитки от электродвигателей, кА:

кА.

Определяем ток подпитки точки К2 от синхронных двигателей:

,(6.9)

где:x_под.2 - сопротивление подпитки для точки К2.

кА.

Итоговое значение тока К2 с учётом тока подпитки, кА:

;(6.10)

кА.

Для точки К3:

Схема замещения представлена на рисунке 6.5.

Рисунок 6.5 - Схема замещения для точки К₃

;(6.11)

о.е.;

; (6.12)

о.е.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ для точки К3 без учета подпитки от электродвигателей, кА:

кА.

Определяем ток подпитки точки К3 от синхронных двигателей:

, (6.13)

где:x_под.3 - сопротивление подпитки для точки К3.

кА.

Итоговое значение тока КЗ с учётом тока подпитки, кА:

; (6.14)

кА.

Для точки К4:

Схема замещения представлена на рисунке 6.6.

Рисунок 6.6 - Схема замещения для точки К₄

;(6.15)

о.е.;

.

Значение определяется по формуле (6.8).

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ для точки К3 без учета подпитки от электродвигателей, кА:

кА.

Определяем ток подпитки точки К3 от синхронных двигателей:

, (6.16)

где:x_под.4 - сопротивление подпитки для точки К3.

кА.

Итоговое значение тока КЗ с учётом тока подпитки, кА:

; (6.17)

кА.

Определяем ударный ток для точек КЗ i_у, кА:

,(6.18)

где: k_У - ударный коэффициент ( [1] таблица А.14).

? для точки К1:

Ветвь энергосистема и ВЛ 110-220 кВ: k_У = 1,8;

кА.

? для точки К2:

Ветвь энергосистема и трансформатор ГПП 25МВА: k_У = 1,92;

кА.

? для точки К3:

Ветвь ТП: k_У = 1,92;

кА.

- для точки К4:

Ветвь синхронный электродвигатель мощностью до 1,6 МВт: k_У = 1,8;

кА.

Действующее значение апериодической составляющей тока КЗ в момент начала расхождения дугогасительных контактов выключателей i_а,t, кА:

,(6.19)



где:Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ;

t - усредненное значение собственного времени отключения выключателя.

? для точки К1:

кА.

? для точки К2:

? для точки К3:

кА.

? для точки К4:

кА.

Определяем тепловой импульс тока B_К, кА²•с:

,(6.20)

где: t_отк - полное время отключения тока КЗ.

? для точки К1:

кА²с;

? для точки К2:

? для точки К3:

кА²с;

? для точки К4:

кА²с.

Таблица 6.1 - Результаты расчета токов короткого замыкания

Расчетная точка К.З.	I`п.о, кА	Iпод., кА	Iп.о, кА	iу , кА	iа.t , кА	Вк , кА2с
К1	19,162	0	19,16	48,78	22,18	80,76
К2	12,323	0,33	12,65	35,05	16,79	281,67
К3	12,220	0,547	12,77	34,67	16,61	112,52
К4	11,840	0,548	12,38	31,51	14,33	95,02


• 3. Расчет коммутационных аппаратов аппаратов и проводников проектируемой сети
• 3.1 Расчет электрооборудования ОРУ ГПП -110 кВ
• Для ОРУ - 110 необходимо выбрать:

– ошиновку;

– выключатели;

– разъединители (в том числе заземлители нейтралей трансформаторов);

– трансформаторы тока;

– ограничители перенапряжения (в том числе для нейтралей трансформаторов).

Для выбора аппаратов следует определить максимальные токи, которые могут протекать в сети.

Максимальный ток в цепях трансформаторов равен:

(7.5)

где: k_пер = 1,4 - коэффициент перегрузки трансформаторов (согласно ГОСТ 1429-85 масляные трансформаторы не могут перегружаться более чем на 40% от номинальной мощности и не более чем на 5 суток в течение 6 часов);

U_ном = 110кВ - номинальное напряжение питающей сети.

.

Ток ремонтной перемычки равен половине тока в цепях трансформаторов:

(7.6)

Ошиновку ОРУ 110кВ выполняем проводом питающей линии.

Принимаем провод марки АС-95/16, q=95 мм², d=16 мм, I_доп= 330А. Фазы расположены горизонтально с расстоянием между фазами 300 см.

Проверка на термическое действие тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

Проверка по условиям коронирования:

начальная критическая напряжённость:

, (7.7)

где: m коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов m=0,82);

r₀ радиус провода, см.

кВ/см.

напряжённость вокруг провода:

, (7.8)

где: D_ср среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см.

При горизонтальном расположении фаз:

D_ср =1,26 D,(7.9)

где: D расстояние между соседними фазами, см.

кВ/см.

Условие проверки:

1,07 E 0,9 E₀;(7.10)

1,0718,2 = 19,47 0,933,15 = 29,83 кВ/см.

Таким образом, провод АС-95/16 по условиям короны проходит.

Для района с чистой атмосферой и обычными пылевыми загрязнениями атмосферы выбираем по восемь подвесных стеклянных изоляторов в гирлянде типа ПС6-Б.

Аппараты и проводники первичных цепей должны удовлетворять следующим требованиям:

- необходимая прочность изоляции для надежной работы в длительном режиме и при кратковременных перенапряжениях;

- допустимый нагрев токами длительных режимов;

- стойкость к токам короткого замыкания;

- технико-экономическая целесообразность;

- достаточная механическая прочность;

- допустимые уровни потерь напряжения в нормальном и аварийном режимах.

Токоведущие части и все виды аппаратов выбираются в соответствии с вычисленными максимальными величинами нагрузок для рабочего режима и режима короткого замыкания.

Выбор высоковольтных выключателей производится по:

1) Номинальному напряжению.

Номинальное напряжение сети, в которой устанавливается выключатель:

U_с.ном U_ном ,(7.11)

где: U_ном номинальное напряжение выключателя.

2) Номинальному длительному току.

Расчётный ток продолжительного режима цепи, в которой устанавливается выключатель:

I_max I_ном , (7.12)

где: I_ном длительный номинальный ток выключателя.

3) Электродинамической стойкости.

4) Предельному периодическому току КЗ.

Начальный периодический сверхпереходный ток КЗ в выключателе:

I^” I_пс (7.13)

где: I_пс предельный сквозной ток (действующее значение периодической составляющей), допустимый для рассматриваемого выключателя.

5) Ударному току КЗ.

Ударный ток КЗ в цепи, где устанавливается выключатель:

, (7.14)

где: i_дин номинальный ток электродинамической стойкости выключателя (амплитудное значение предельного полного тока, допустимого для рассматриваемого аппарата).

6) Термической стойкости.

Интеграл Джоуля тока КЗ, характеризующий количество теплоты (кА²с), выделяющейся в аппарате за время короткого замыкания:

B_к I²_пр.т t_т , (7.15)

где: I_пр.т предельный ток термической стойкости, который данный аппарат может выдержать без повреждения в течение предельного времени термической стойкости t_т .

Выбор разъединителей производится по:

1) Номинальному напряжению.

Выбор производится аналогично выбору выключателей по формуле (7.11).

2) Номинальному длительному току.

Выбор производится аналогично выбору выключателей по формуле (7.12).

3) Электродинамической стойкости.

Проверка достаточна только по ударному току КЗ по формуле (7.14).

4) Термической стойкости.

Выбор производится аналогично выбору выключателей по формуле (7.15).

Выбор трансформаторов тока производится по:

1) Номинальному напряжению.

Выбор по напряжению аналогичен выбору выключателей по формуле (7.11).

2) Номинальному току.

Длительный рабочий расчётный ток цепи, в которую включается трансформатор тока:

I_расч I_{1 ном} , (7.16)

где: I_{1 ном} номинальный ток первичной цепи ТТ. Его величина выбирается как можно ближе к значению I_{раб.длит}, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей.

3) Электродинамической стойкости.

Ударный ток короткого замыкания:

, (7.17)

где: k_дин кратность электродинамической стойкости.

4) Термической стойкости.

Интеграл Джоуля:

, (7.18)

где: k_т кратность термической стойкости.

5) Нагрузке вторичных цепей.

Вторичная нагрузка:

Z₂ Z_{2 ном} , (7.19)

где: Z_{2 ном} номинальная допустимая нагрузка (при заданном классе точности), Ом.

Допускается определять вторичную нагрузку упрощено:

Z₂ = Z_приб + R_пров + R_к , (7.20)

где: Z_приб сопротивление токовых катушек последовательно включённых приборов;

R_пров сопротивление соединительных проводов;

R _к переходное сопротивление контактов.

Выбор ограничителей перенапряжения и заземлителей нейтрали трансформаторов осуществляется по формуле (7.11).

Результаты выбора аппаратов ОРУ 110 кВ представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Выбор аппаратов и оборудования ОРУ-110кВ

Наименование и тип аппарата	Условия выбора	Расчётные данные	Технические параметры	Проверка условия
1	2	3	4	5
Выключатель ВМТ-110-40/2000 2 шт.	Uном ? Uсети	Uсети = 110кВ	Uном = 110кВ	(110 = 110) кВ
	Iном ? Imax	Imax =183,7 А	Iном = 2000А	(2000 >183,7) А
	Iдин ? Iпо	Iпо= 19,16 кА	Iдин=40 кА	(40>19,16) кА
	iдин ? iу	iу = 48,78 кА	iдин = 102кА	(102 > 48,78) кА
	Iтерм2 tтерм ? ВК	ВК = 80,76 кА2•с	Iтерм2 • tтерм = = 4800 кА2•с	(4800> 80,76) А2•с
Трансформатор тока ТВТ-110 200/5 6 шт.	UномUсети	Uсети=110 кВ	Uном=110 кВ	110 кВ=110 кВ
	IномIмакс	Iмакс=183,7 А	Iном=200 А	200 А>183,7 А
	iдинiуд	iу = 48,78 кА	iдин=100 кА	100 кА>48,78 кА
	Iтерм2 tтерм Вк	ВК = 80,76 кА2•с	Iтерм2 • tтерм = 3675 А2•с	3675 А2•с >80,76 А2•с
Разъединитель РГНП.1а-110/1000 УХЛ1 2 шт.	Uном ? Uсети	Uсети = 110кВ	Uном = 110кВ	(110 = 110) кВ
	Iном ? Imax	Imax =183,7 А	Iном = 1000А	(1000 > 183,7) А
	Iдин ? Iпо	Iпо = 19,16 кА	Iдин = 80 кА	(80 >19,16) кА
	iдин ? iу	iу = 48,78 кА	iдин = 80 кА	(80 > 48,78) кА
	Iтерм2 • tтерм ? ВК	ВК = 80,76 кА2•с	Iтерм2 • tтерм = = 4800кА2•с	(4800> 80,76) кА2•с
Разъединитель РГНП.2-110/1000 УХЛ1 4 шт.	Uном ? Uсети	Uсети = 110кВ	Uном = 110кВ	(110 = 110) кВ
	Iном ? Imax	Imax =183,7 А	Iном = 1000А	(1000 > 183,7) А
	Iдин ? Iпо	Iпо = 19,16 кА	Iдин = 80 кА	(80 >19,16) кА
	iдин ? iу	iу = 48,78 кА	iдин = 80 кА	(80 > 48,78) кА
	Iтерм2 • tтерм ? ВК	ВК = 80,76 кА2•с	Iтерм2 • tтерм = = 4800кА2•с	(4800> 80,76)кА2•с
Ограничитель перенапряжения ОПН-П1 110/77/10/3 УХЛ1 6 шт.	Uном ? Uсети	Uсети = 110кВ	Uном = 110кВ	(110 = 110) кВ
Ограничитель перенапряжения нейтрали ОПНН-П1-110/60/10/3УХЛ1 2 шт.	Uном ? Uсети	Uсети = 110кВ	Uном = 110кВ	(110 = 110) кВ
Заземлитель нейтрали ЗОН-110М-II-УХЛ1 2 шт.	Uном ? Uсети	Uсети = 110кВ	Uном = 110кВ	(110 = 110) кВ

• 3.2 Расчет оборудования ГРУ и ЦРП 10 кВ
• Для современного предприятия, помимо технических характеристик оборудования, крайне важны возможность его переоснащения и ремонта с минимальными затратами.
• Применение комплектных распределительных устройств, по сравнению со сборными РУ, приводит к сокращению объёма и сроков проектирования, при необходимости легко производятся реконструкция и расширение электроустановки.
• С этой целью для для приема и распределения электрической энергии ГРУ и ЦРП выбираем комплектные распределительные устройства типа КРУ-2-10, состоящие из шкафов и соединительных элементов, которые поставляются отдельными шкафами и блоками, состоящими из нескольких шкафов, в собранном или подготовленном для сборки виде.
• Шкафы КРУ изготавливаются на заводах, что позволяет добиться качественной сборки всех узлов и обеспечения более надёжной работы электрооборудования.
• Этот вид КРУ в наибольшей степени отвечают современным требованиям в области индустриализации энергетического строительства. Благодаря этому, на сегодняшний день они становятся наиболее распространенной формой исполнения распределительных устройств.
• Шкафы с полностью собранным и готовым к работе оборудованием поступают на место монтажа, где их устанавливают, соединяют сборные шины на стыках шкафов, подводят силовые и контрольные кабели.
• Применение КРУ позволяет ускорить монтаж распределительного устройства, так как оно безопасно в обслуживании. Все части, находящиеся под напряжением, закрыты металлическим кожухом.
• Шкаф ячейки состоит из жесткого металл...