Разработка схемы электроснабжения промышленного предприятия

Денис Бахмисов

Разработка схемы электроснабжения промышленного предприятия

В курсовом проекте «Разработка схемы электроснабжения электромашиностроительного завода» в качестве исходных данных предложен генеральный план завода и дана установленная мощность каждого цеха. Питание завода осуществляется с шин РП 220/35/10 кВ. Расчет электрических нагрузок проводился методом, который применяется на стадии проектирования при неизвестных мощностях отдельных электроприемников с использованием коэффициента спроса. Следующий этап – выбор числа и мощности цеховых трансформаторов – проводился одновременно с учетом компенсации реактивной мощности. На основании этого были выбраны питающие кабельные линии и спроектирована схема электроснабжения. Сечение кабельных линий выбиралось по допустимому нагреву в нормальном и аварийном режимах, экономической плотности тока. После расчета токов короткого замыкания все основное электрооборудование было проверено на термическую и динамическую устойчивость к токам короткого замыкания. Рассмотрены разделы по измерению и учету электроэнергии и по расчету заземляющих устройств.

Энергетика

Курсовые

Вуз: Братский государственный университет (ФГБОУ ВО "БрГУ")

ID: 5f363e1ccd3d3e0001b91d72

UUID: 448172a0-c02e-0138-1959-0242ac180006

Язык: Русский

Опубликовано: больше 3 лет назад

Просмотры: 135

49.84

Денис Бахмисов

Братский государственный университет (ФГБОУ ВО "БрГУ")

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 1,6 МБ

Поделиться работой

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра «Электроэнергетики и электротехники» «Электроснабжение» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Выполнил: студент группы ЭП-16 Д.Е. Бахмисов Проверил: к.т.н., доцент А.В. Струмеляк Братск, 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................................... 3 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ .................................................................................................................... 4 2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ ............. 6 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЗАВОДА................................ 8 3.1. Расчет силовой нагрузки ............................................................................................................ 8 3.2. Расчет осветительной нагрузки ................................................................................................ 9 4. ВЫБОР ЧИСЛА, МОЩНОСТИ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ЦТП И КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ...................................................................................................................................... 12 4.1 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций....................................... 12 4.2 Картограмма нагрузок ............................................................................................................... 16 4.3 Балансовый расчёт........................................................................................................ ...................18 5. ВЫБОР СХЕМЫ ПИТАНИЯ ПОДСТАНЦИЙ И РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ .................. 20 5.1 Выбор схемы внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия ............................... 20 5.2 Технико-экономические расчеты в электроснабжении................................................................26 5.3 Выбор сечения ВЛ питающих промышленное предприятие линий...........................................29 5.4 Выбор сечения кабельных линий выше 1 кВ................................................................................30 6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ПРОВЕРКА НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ТОКАМ КЗ ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ............................................................... 32 ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................................................... 35 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................36 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ № докум. Разработал Бахмисов Д.Е. Руководитель Струмеляк А.В. Нор.контроль Утвердил . та Разработка схемы электроснабжения машиностроительного завода Лит. ст Листов 2 36 ФГБОУ ВО «БрГУ» каф. ЭиЭ гр. ЭП-16

ВВЕДЕНИЕ В курсовом проекте электромашиностроительного «Разработка завода» в схемы качестве электроснабжения исходных данных предложен генеральный план завода и дана установленная мощность каждого цеха. Питание завода осуществляется с шин РП 220/35/10 кВ. Расчет электрических нагрузок проводился методом, который применяется на стадии проектирования при неизвестных мощностях отдельных электроприемников с использованием коэффициента спроса. Следующий этап – выбор числа и мощности цеховых трансформаторов – проводился одновременно с учетом компенсации реактивной мощности. На основании этого были выбраны питающие кабельные линии и спроектирована схема электроснабжения. Сечение кабельных линий выбиралось по допустимому нагреву в нормальном и аварийном режимах, экономической плотности тока. После расчета токов короткого замыкания все основное электрооборудование было проверено на термическую и динамическую устойчивость к токам короткого замыкания. Рассмотрены также разделы по измерению и учету электроэнергии и по расчету заземляющих устройств. Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 3

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Таблица 1 Электрические нагрузки цехов машиностроительного завода Установленная Наименование цехов мощность, кВт 1.Главный корпус 1500 2. Механический цех 1600 3. Литейных цех (печи 50% U↑ 1000 В) 2800 4. Компрессорная (СД≈40% U↑1000 В) 2200 5. Цех пресс-поковок 1550 6. Арматурный цех 1450 7. Цех металлопокрытий 530 8. Экспериментальный цех 400 9. Котельная 2450 10. Бытовая нагрузка поселка ГТ 4000 11. Осветительная нагрузка поселка 3800 12. Суточный график нагрузок и cos φ предприятий машиностроения или металлообработки Вариант 4 Показатели Коэффициент увеличения мощности промышленной нагрузки Линии связи ЦРП с ТЭЦ Длина линий связи, км Напряжение РП, кВ 2,5 Возд. каб. 12 220/35/10 Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 4

Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Рис. 1. Генплан электромашиностроительного завода Лист 5

2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ Характеристики электроприемников цехов электромашиностроительного завода по категориям надежности электроснабжения и помещений цехов по категориям производственной среды сведены в таблицу 2.1. Таблица 2.1 Характеристики цехов электромашиностроительного завода Категория Категория по № по Наименование цеха производственной надежности генплану среды электроснабжения 1 1. Главный корпус нормальная II 2 2. Механический цех нормальная II 3 3. Литейный цех жаркая I 4 4. Компрессорная нормальная I 5 5. Цех пресс-поковок жаркая I 6 6. Арматурный цех нормальная II 7. Цех 7 нормальная II металлопокрытий 8. Экспериментальный 8 нормальная II цех 9 9. Котельная жаркая I Красильный цех, крутильный цех, сушильный цех:  уровень напряжения 380 – 660 В;  род тока – переменный трехфазный частотой 50 Гц;  режим работы циклический;  глухозаземленная нейтраль;  большие колебания реактивной мощности;  несимметричная и несинусоидальная нагрузка фаз;  неопасные Кузнечно-термический цех:  уровень напряжения 380 – 660 В;  род тока – переменный трехфазный частотой 50 Гц; Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 6

     режим работы резкопеременный циклический; глухозаземленная нейтраль; большие колебания реактивной мощности; несимметричная и несинусоидальная нагрузка фаз; повышенная опасность поражения людей электрическим током Печатный цех, вязальный цех, административное здание, склад готовой продукции:  уровень напряжения 380 – 660 В;  род тока – переменный трехфазный частотой 50 Гц;  режим работы циклический;  глухозаземленная нейтраль;  большие колебания реактивной мощности;  несимметричная и несинусоидальная нагрузка фаз;  по степени поражения людей электрическим током относятся к помещениям без повышенной опасности Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 7

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЗАВОДА 3.1. Расчет силовой нагрузки Расчетные нагрузки определяются по установленной мощности и коэффициенту спроса: 𝑃𝑝 = 𝐾𝑐 ∙ 𝑃𝑦 (3.1) 𝑄𝑝 = 𝑃𝑝 ∙ 𝑡𝑔𝜑 (3.2) Приемники напряжением выше 1кВ учитываются отдельно. Так как расчет компенсации реактивной мощности еще не произведен, то реактивная мощность от СД выше 1кВ принимается равной нулю. Суммарная расчетная нагрузка потребителей до и выше 1кВ в целом по заводу находится суммированием нагрузок всех цехов, освещения, потерь мощности в трансформаторах ЦТП и потерь в высоковольтных линиях. Так как число и мощность трансформаторов и параметры высоковольтных линий еще не выбраны, то приблизительно потери в них: ∆𝑃т = 0,02 ∙ 𝑆р ↓= 0,02 ∙ 19057,86 = 381,16 кВт ∆𝑃л = 0,03 ∙ 𝑆р ↓= 0,03 ∙ 19057,86 = 571,7 кВт ∆𝑄т = 0,1 ∙ 𝑆р ↓= 0,1 ∙ 19057,86 = 1905,79 кВар При суммировании расчетных нагрузок нескольких цехов нужно вводить коэффициент разновременности максимумов нагрузки. Тогда суммарная расчетная активная,, реактивная и полная нагрузки предприятия, отнесенные к шинам 6-10 кВ ГРП, будут следующими: 𝑃𝑝 = (∑ 𝑃𝑝 ↓ + ∑ 𝑃𝑝 ↑) ∙ 𝐾рм + ∆𝑃т,л = (15003,88 + 4100 + 18500) ∙ 0,925 + 381,16 + 571,7 = 35736,48 кВт 𝑄𝑝 = (∑ 𝑄р ↓ + ∑ 𝑄𝑝 ↑) ∙ 𝐾рм + ∆𝑄т = (11750,99+2453,47+3833,98)*0,925+1905,79 = 18591,35 кВар 𝑆р = √𝑃𝑝2 + 𝑄𝑝2 = √35736,482 + 18591,35 2 = 40283,18 кВА Потери в ГПП рассчитывают как: ∆𝑃ГПП =0,02*Sр= 805,66 кВт ∆𝑄ГПП =0,1* Sр= 4028,32 кВар С учетом потерь ГПП: 𝑃𝑝𝜀 = (∑ 𝑃𝑝 ↓ + ∑ 𝑃𝑝 ↑) ∙ 𝐾рм + ∆𝑃ГПП =(38556,77)*0,925+805,66= 36470,68 кВт Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 8

Для определения реактивной нагрузки предприятия необходимо учесть Qку - мощность компенсирующих устройств по формуле: 𝑄ку завода = Крн 𝑄р зав. − 𝑄э1 , где Qэ1 - оптимальное значение реактивной мощности завода, которое разрешено потреблять в часы максимума нагрузок из энергосистемы: Qэ1'= α*Pр =0,4*36470,68 = 14588,27 кВар (α - коэффициент соответствующий желаемому tgφ равный 0,4); 𝑄𝑝 зав. = (∑ 𝑄𝑝 ↓ + ∑ 𝑄𝑝 ↑) ∙ 𝐾рм + ∆𝑄ГПП= (11750,99+2453,47+3833,98+1872,331)*0,925 + 4028,32 = 22476,73 кВар (Kрм - коэффициент разновременности максимумов до и выше 1 кВ); Qэ1''=Qр зав.- Qсд = Qр зав. - ( αсд ∗Pн сд∗tgφ 1,27∗880∗0,484 𝑛 0,95 ) = 22476,73 - ( ) = 21906,97 кВар; Qэ1 определяется как меньшее из двух значений - Qэ1' тогда мощность компенсирующих устройств: 𝑄ку завода = 0,95 ∗ 22476,73 − 14588,27 = 6764,63 кВар 𝑄𝑝𝜀 = 𝑄р.зав. − 𝑄ку = (22476,73 − 6764,63) =15712,11 кВар Полная мощность нагрузки предприятия: 2 + 𝑄2 = √36470,682 + 15712,112 = 39711,21 кВА 𝑆р𝜀 = √𝑃𝑝𝜀 𝑝𝜀 3.2.Расчет осветительной нагрузки Расчет проводится по удельной плотности осветительной нагрузки на 1 кв. м производственных площадей и коэффициенту спроса. 𝑃𝑝.𝑜 = 𝐾𝑐.𝑜 ∙ 𝑃𝑦.𝑜 (3.3) 𝑄𝑝.𝑜 = 𝑡𝑔𝜑𝑜 ∙ 𝑃𝑝.𝑜 (3.4) Py.o. = po*F– установленная мощность приемников освещения по цеху, определяется по удельной осветительной нагрузке на 1кв. м поверхности пола ρо и площади цеха F. Результаты расчета сводятся в таблицу 3.1. Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 9

Изм. Лист Таблица 3.1 Расчет электрических нагрузок предприятия № докум. Силовая нагрузка Подпись № Наименование потребителей 1 Осветительная нагрузка Силовая и осветительная нагрузка Pp Qp Sp кВт кВар КВА Дата 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Pу кВт Кс - cosφ - tgφ - Ppc Qрс F pу0 Pу0 кВт кВар м2 кВт/м2 кВт Потребители электроэнергии до 1 кВ К с0 - Pp0 кВт Qp0 кВар 1. Главный корпус 3750 0,35 0,7 1,02 1312,5 1339 4743 0,015 71,15 0,85 60,498 0 1372,998 1339,018 1917,817 2 2. Механический цех 4000 0,3 0,7 1,02 1200 1224,2 4150,3 0,014 58,104 0,85 49,39 0 1249,69 1224,245 1749,213 3 3. Литейный цех 3500 0,6 0,8 0,75 2100 1575 4980,4 0,0135 67,235 0,85 57,15 0 2157,15 1575 2670,94 4 4. Компрессорная 3300 0,63 0,8 0,75 2079 1559,3 4150,3 0,017 70,56 0,85 59,97 0 2138,972 1559,25 2646,972 5 5. Цех пресс-поковок 3875 0,45 0,85 0,62 1743,8 1080,7 5395,4 0,0135 72,84 0,85 61,91 0 1816,59 1080,679 2113,731 6 6. Арматурный цех 3625 0,35 0,6 1,33 1268,8 1691,7 3379,53 0,015 50,7 0,85 43,1 0 1311,84 1691,667 2140,714 7 7. Цех металлопокрытий 1325 0,4 0,8 0,75 530 397,5 4565,33 0,012 54,783 0,85 46,57 0 576,57 397,5 700,3 8 8. Экспериментальный цех 1000 0,35 0,7 1,02 350 357,1 4076,19 0,023 93,752 0,85 79,69 0 429,69 357,07 558,689 9 9. Котельная 6125 0,55 0,8 0,75 3368,8 2526,6 14822,5 0,015 222,34 0,9 26,686 0 3557,74 2526,563 4363,601 196487,3 0,002 392,975 1 392,975 0 392,975 0 392,975 Потери в ЦТП 381,16 1905,79 1943,53 Итого: 15003,88 11750,99 19057,86 Территория завода Лист 10

Изм. Лист Продолжение таблицы 3.1 № докум. 1 Литейный цех 3500 0,7 0,85 0,62 2450 2 Компрессорная 2500 0,75 0,86 0,57 1650 Потребители выше 1кВ 1518,4 935,1 Итого: Подпись Бытовая нагрузка поселка ГТ Дата Итого по предприятию Осветительная нагрузка поселка 10000 0,9 0,92 0,43 9000 3834 9500 0 2450 1518,4 2882,35 1650 935,1 1896,55 4100 2453,5 4778,91 9000 3834 9782,608 9500 0 9500 36470,68 15712,11 39711,63 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Лист 11

4. ВЫБОР ЧИСЛА, МОЩНОСТИ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ЦТП И КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ 4.1 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций Выбор номинальной мощности трансформаторов ГПП в зависимости от исходных данных может осуществляться по графику нагрузок или по полной расчетной мощности: 2 𝑆р𝜀 = √𝑃р𝜀2 + 𝑄э1 = √36470,682 + 14588,272 =39280,12 кВА; Sном ≥ 𝑆р𝜀 1,4 ≥ 28057,23 кВА; ТРДН-40000/220: Sном=40 МВА Выбор ЦТП осуществляется одновременно с задачей компенсации реактивной мощности. Экономически целесообразная номинальная мощность трансформатора Sнэ при удельной нагрузке. 𝑆р ↓ 19057,86 𝜎уд = = = 0,078 кВА⁄ 2 м 𝐹зав 246750,2 принимается в соответствии с [1] S нэ = 1000 кВА. Средневзвешенный коэффициент загрузки цеховых трансформаторов: 𝑃𝐼 ∙ 𝐾З𝐼 + 𝑃𝐼𝐼 ∙ 𝐾З𝐼𝐼 + 𝑃𝐼𝐼𝐼 ∙ 𝐾З𝐼𝐼𝐼 0,65 ∗ 6122,71 + 8498,19 ∙ 0,75 + 0 КЗтв = = 𝑃𝐼 + 𝑃𝐼𝐼 + 𝑃𝐼𝐼𝐼 6122,71 + 8498,19 + 0 = 0,71 где РI, РII, РIII – установленные мощности потребителей цехов I, II, III категорий до 1 кВ; КзI, КзII, КзIII – коэффициенты загрузки для потребителей соответствующих цехов. Максимальное число трансформаторов, которое можно установить без компенсации реактивной мощности: 𝑆𝑝 ↓ 19057,86 𝑁𝑇𝑚𝑎𝑥 = = = 26,84 ≈ 27 𝐾Зтв ∙ 𝑆нэ 0,71 ∙ 1000 где Sр - расчетная мощность завода до 1 кВ. Минимальное число трансформаторов, которое можно установить при полной компенсации реактивной мощности в цеховых сетях: 𝑃𝑝 ↓ 15003,88 𝑁𝑇𝑚𝑖𝑛 = = = 21,13 ≈ 22 𝐾Зтв ∙ 𝑆нэ 0,71 ∙ 1000 Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 12

где Pp - активная мощность завода до 1кВ. Так как полная компенсация реактивной мощности нецелесообразна, то намечается промежуточный вариант числа трансформаторов, для которого сosφ предприятия будет находиться в пределах 0,9-0,95. Предельное значение реактивной мощности трансформаторов: 𝑄𝑇𝑖 = √[(𝑁𝑇𝑚𝑎𝑥 − 1(2) … ) ∙ 𝐾Зтв ∙ 𝑆нэ ]2 − 𝑃𝑝2 = √(23 ∙ 0,71 ∙ 1000)2 − 15003,882 = =6338,352 кВар Проверим сosφ: 𝑃𝑝 ↓ 15003,88 cos 𝜑 = = = 0,92 2 2 √15003,88 + 5469 2 √𝑃𝑝2 + 𝑄𝑇𝑖 Таким образом, нужно установить 23 трансформатора по 1000 кВА. Суммарное значение мощности низковольтных конденсаторных батарей (НБК): 𝑄нк ∑ = 𝑄𝑝 ↓ −𝑄𝑇𝑖 = 11750,99 − 6338,352 = 5412,64 кВар Полученная QнкΣ распределяется по цехам в долевом отношении по потреблению реактивной мощности: 𝑄нк ∑ 𝑄нк𝑖 = ∙ 𝑄𝑝𝑖 (4.1) 𝑄𝑝 ↓ где Qрi↓ - расчетная реактивная мощность i-го цеха до 1кВ. По полученным значениям выбираются компенсирующие устройства. Результаты расчетов сводятся в таблицы 4.1, 4.2, 4.3. Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13

№ Наименование цеха пп Расчетная нагрузка Расчетная мощность Qpi, квар Qнкi, квар 1 Главный корпус 1339,02 616,77 2 Механический цех 1224,24 563,9 3 Литейный цех 1575 725,463 4 Компрессорная 1559,25 718,21 5 Цех пресс-поковок 1080,68 497,77 6 Арматурный цех 1691,67 779,2 397,5 183,1 357,07 164,47 2526,56 1163,763 7 8 9 Цех металлопокрытий Экспериментальный цех Котельная Таблица 4.1 Принимаемая фактическая мощность, тип ККУ Qнкф, НБК квар УКЛ(П)Н-0,382х324 324-108УЗ УКЛ(П)Н-0,38600 600-150УЗ УКЛ(П)-0,382x450 450-150УЗ УКЛ(П)0,382x450 450-150УЗ УКЛ(П)Н-0,38600 600-150УЗ УКЛ(П)0,382x450 450-150УЗ УКЛ(П)Н-0,38216 216-36УЗ УКЛ(П)Н-0,38216 216-36УЗ УКЛ(П)Н-0,382х600 600-150УЗ Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 14

8 9 Полная нагрузка цеха Sр, кВА 7 Главный корпус Механический цех Литейный цех Компрессорная Цех пресс-поковок Арматурный цех Цех металлопокрытий Экспериментальный цех Котельная Qрi - Qнкфi , квар 1 2 3 4 5 6 Расчетная активная нагрузка цеха, Ррi, кВт Расчетная реактивная нагрузка цеха, Qрi, квар Фактическая мощность ККУ, Qнкф i, квар №цехов Наименован ие цеха Таблица 4.2 1372,97 1249,39 2157,15 2138,97 1816,59 1311,84 1339,02 1224,24 1575 1559,25 1080,68 1691,67 648 600 900 900 600 900 691,02 624,24 675 659,25 480,68 791,67 1537,06 1396,66 2260,29 2238,26 1879,11 1532,21 576,57 397,5 216 181,5 604,46 429,69 357,07 216 141,07 452,25 3557,74 2526,56 1200 1326,56 3797,01 Таблица 4.3 Расчетная Число и № № мощность мощность цехов ЦТП цеха, тр-ров кВА ЦТП Кат. Коэф. загрузки, КЗ Коэф. загрузки аварийны й Kза Тип трансформаторов ЦТП 1,6 1 3069,27 4x1000 0,77 1,02 II ТСЗ-1000/10 2 2 1396,66 3x1000 0,5 0,7 II ТСЗ-1000/10 3 3 2260,29 3x1000 0,74 1,13 I ТСЗ-1000/10 4 4 2238,26 3x1000 0,74 1,12 I ТСЗ-1000/10 5 5 1879,11 3x1000 0,63 0,94 I ТСЗ-1000/10 7,8 6 1056,71 2x1000 0,53 1,1 II ТСЗ-1000/10 9 7 3797,01 5x1000 0,7 0,95 I ТСЗ-1000/10 Фактическая суммарная мощность выбранных трансформаторов отличается от рассчитанной мощности. Это объясняется ограниченным количеством типоразмеров конденсаторных установок и трансформаторов. Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 15

4.2 Картограмма нагрузок Расчетная максимальная нагрузка i-го цеха: 𝑃𝑖 = 𝜋𝑟𝑖2 𝑚 где m = 300 см2/кВт масштаб для определения площади круга; 𝑟𝑖 = √ 𝑃𝑖 (𝜋 ∙ 𝑚) (4.2) (4.3) Силовые нагрузки до и выше 1кВ, а также осветительная нагрузка могут изображаться отдельными кругами или секторами в круге: 360° 360° 𝛼′′ВН = 𝑃ВН 𝛼00 = 𝑃 𝑃∑ 𝑃∑ 0 где РΣ – суммарная осветительная, низковольтная и высоковольтная нагрузка цеха. Координаты центра электрических нагрузок (ЦЭН) предприятия: ∑𝑛1 𝑃𝑖 𝑋𝑖 ∑𝑛1 𝑃𝑖 𝑌𝑖 Х0 = 𝑛 𝑌0 = 𝑛 ∑1 𝑃𝑖 ∑1 𝑃𝑖 где Pi – активная мощность i-го цеха; Xi, Yi, - его координаты. X0 = 90,55 мм, Y0 = 50,35 мм Данные для построения картограммы нагрузок сведены в таблицу 4.4. Таблица 4.4 Данные для построения картограммы нагрузок № 1 2 3 Si, кВА ri, см 1,43 1,36 2,43 2,19 1,5 1,51 0,86 0,8 2,15 1917,82 1749,21 5549,31 4 5 6 7 4536,31 2113,73 2140,71 700,32 558,69 4363,6 8 9 S0, кВт 0 60,47 49,39 57,15 11,35 10,16 3,71 59,97 61,91 43,1 4,76 10,54 7,25 46,57 79,69 189 23,94 Sвн, кВт вн 2822,35 186,9 1896,55 150,5 51,34 15,59 Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 16

Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Рис. 4.1. Картограмма нагрузок Лист 17

4.3 Балансовый расчет компенсирующих устройств Для балансового расчета КУ необходимо определить нескомпенсированную реактивную нагрузку на стороне 6, 10 кВ каждой цеховой подстанции: 𝑄𝑇наг𝑖 = 𝑄max 𝑇𝑖 − 𝑄нк𝑖 + ∆𝑄т𝑖 где 𝑄max 𝑇𝑖 - реактивная нагрузка ТП без учета КУ; 𝑄нк𝑖 - фактическая реактивная мощность, выбранных низковольтных компенсирующих устройств; ∆𝑄т𝑖 - потери реактивной мощности в трансформаторах i подстанции. Значение ∆𝑄т𝑖 выбираем в соответствии с Kз и числом трансформаторов. ∆𝑄𝑇𝑖 = 𝑄1𝑇𝑖 ∗ 𝑛𝑇 ∆𝑄𝑇1 = 46,6 ∗ 4 = 186,4 квар Аналогично считаем соответствующие цеховые подстанции. Результаты сводим в таблицу 4.3. где 𝑛𝑇 - количество трансформаторов соответствующей цеховой подстанции. Суммарная реактивная мощность высоковольтных КУ определяется как: 𝑄вк = ∑ 𝑄р↑𝑖 + ∑ 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑇𝑖 + ∑ ∆𝑄𝑇𝐼 + ∆𝑄ГПП − 𝑄э1 − ∑ 𝑄нкф𝑖 − 𝑄сд Приравниваем Qсд к нулю, если Qвк<0, то Qвкб не требуется. 𝑄𝑇наг1 = 𝑄max 𝑇1 − 𝑄нк1 + ∆𝑄т1 𝑄𝑇наг1 = 791,67 + 691,02 + 46,6 ∗ 4 = 1669,08 Аналогично просчитываем каждую цеховую подстанцию. Результаты сводим в таблицу 4.3. Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 18

Таблица 4.3 № ЦТП 1 2 3 4 5 6 7 ∆𝑄𝑇𝑖 , квар 186,4 84 135 135 108,3 59,6 205 810 795,3 588,98 382,17 1531,56 𝑄𝑇наг𝑖 ,квар 1669,08 708,24 Суммарная реактивная мощность высоковольтных КУ (при Q сд=0): 𝑄вк = ∑ 𝑄р↑𝑖 + ∑ 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑇𝑖 + ∑ ∆𝑄𝑇𝐼 + ∆𝑄ГПП − 𝑄э1 − ∑ 𝑄нкф𝑖 𝑄вк = 2432,47 + 5570,99 +913,3+4028,32-14588,27=-1622,2 квар Так как Qвк<0 - синхронные двигатели в качестве компенсирующих устройств не требуются. В противном случае необходимо выбрать Qвкб. Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 19

5. ВЫБОР СХЕМЫ ПИТАНИЯ ПОДСТАНЦИЙ И РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ 5.1 Выбор схемы внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия На ГПП завода устанавливаются выкатные ячейки КРУ. Принимаем к установке ячейки КРУ2-10Э с параметрами: Номинальные токи: 630, 1000, 1600А Тип выключателя: ВМПЭ-10 Тип привода: ПЭВ-12 Для распределительных устройств, выполненных по простейшим схемам, используются камеры КСО-366 (стандартные стационарные одностороннего обслуживания). Принимаем ячейки КСО-366: Номинальный ток: 600А Тип разъединителя: РВЗ-10 Тип выключателя: ВНПз-17 Тип привода: ПРА-17 Тип трансформатора напряжения: НТМИ-10 Тип трансформатора тока: ТПЛ-10 Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 20

Рис. 5.1 Схема внешнего электроснабжения предприятия Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 21

Изм. Лист № докум. Подпись Дата ГПП 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Рис. 5.2 Разводка кабельных трасс с расположением ТП и РП Лист 22

Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Рис. 5.3 Схема внутреннего электроснабжения предприятия Лист 23

9 10 11 12 14 15 ТН ТСН ТП6 РП3 РП4 ТП1 ТП2 ТП5 ТП7. для ввода для ввода ввод питания ТН 01 218 601 01 01 01 01 01 01 01 401 26 401 05 401 26 01 ВМПЭ10 630 - - ВМПЭ-10 630 ВМПЭВМПЭВМПЭ-10 10 10 630 630 630 ВМПЭ- ВМПЭ- ВМПЭ10 10 10 630 630 630 1600 ВМПЭ-10 1000 ТПОЛ-10 600 ТПОЛТПОЛТПОЛ-10 10 10 600 600 600 ТПОЛ10 600 - ТПОЛ10 1500 - - Тип выкл. ном. ток Тип изм. тр. ТПОЛ10 ном. ток 600 Число и сечение жил кабел. НТМИ-10 ТПОЛ- ТПОЛ10 10 600 600 ТПОЛ-10 1000 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Номенкл. обознач. шкафа 1600 Назначение резерв шкафа - - 17 18 аналогично 10 8 для ввода для ввода ТП7 ВМПЭ-10 630 7 ТПОЛ-10 600 6 Схема первичных соединени й 16 аналогично 12 5 ВМПЭ-10 1600 4 ТПОЛ-10 1500 1 аналогично 11 ПодпиДа ДаЛи 3 1600 № доПодпись Сборные шины 10кВ 2 ВМПЭ-10 1600 Изм.Л Лист № Лист 2413

13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ 16 17 18 19 20 Схема первичных соединени й аналогично 6 аналогично 5 аналогично 4 аналогично 3 аналогично 2 аналогично 1 Назначение шкафа ТП5 ТП2 ТП1 РП4 РП3 ТП6 ТСН ТН резерв Номенкл. обознач. шкафа 01 01 01 01 01 01 601 218 01 НТМИ-10 ТПОЛ-10 600 ТПОЛ-10 600 Число и сечение жил ВМПЭ-10 630 ВМПЭ-10 630 ВМПЭ-10 630 ТПОЛ-10 600 ТПОЛ-10 600 ТПОЛ-10 600 ВМПЭ-10 630 ВМПЭ-10 630 ТПОЛ-10 600 ВМПЭ-10 630 Тип изм. тр. ном. ток ТПОЛ-10 600 ном. ток ВМПЭ-10 630 15 аналогично 7 ПодпиДа ДаЛи Тип выкл. 14 аналогично 8 № доПодпись Сборные шины 10кВ 12 аналогично 9 Изм.Л Лист № 21 Лист 2513

5.2 Технико-экономические расчеты в электроснабжении 1) Намечаем два варианта питания цеха (от РП соседнего цеха). 2) Определяем схему соединения для каждого из вариантов. 3) Определяем длины кабелей и сечения кабелей. Так как от распределительного пункта РП4 проложили кабельную линию питающую ТП-9 - в схеме заполнения ячеек ЦРП убираем два присоединения [01] и переносим их в РП4. Сечение кабелей выбирается по следующим пунктам: 1) По экономической плотности тока: 𝐼Р 𝐹Э = 𝑗Э где Iр – расчетный ток нормального режима рассматриваемой линии; Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 26

jэ – экономическая плотность тока. Для числа часов использования максимума нагрузки Тм = 4000 ч/год jэ = 1,1А/мм2. 𝑆Р 𝐼Р = √3𝑈НОМ Расчёт исходного варианта прокладки кабелей: ТП4: 𝐼Р = 𝑆Р √3𝑈НОМ = 2238,26+1896,55 √3 10 = 239А; ТП9: 𝐼Р = 𝑆Р = √3𝑈НОМ Fэ ТП4 = Fэ ТП9 = 𝐼Р 𝑗Э 𝐼Р 𝑗Э 3797,01 = 219,5А; √3 10 = = 239 = 217,27 мм2 1,1 219,48 1,1 = 199,53 мм2 Выбираем Fэ =120 мм2 (2 кабеля) для ТП4 и ТП9. Расчёт второго варианта прокладки кабелей: ТП4: 𝐼Р = 𝑆Р √3𝑈НОМ = 2238,26 + 1896,55 + 3797,01 √3 10 = 458,5А ТП9: 𝐼Р = 𝑆Р √3𝑈НОМ Fэ ТП4 = Fэ ТП9 = = 𝐼Р 𝑗Э 𝐼Р 𝑗Э 3797,01 √3 10 = = 458,5 1,1 219,48 1,1 = 219,5А = 416,82 мм2 = 199,53 мм2 Выбираем для ТП4 Fэ =240 мм 2 (2 кабеля) и для ТП9 Fэ=120 мм 2 (2 кабеля). Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 27

З = Е ∑ 𝐾0𝑖 𝐿0𝑖 + ∑ 𝐾0𝑖 𝐿0𝑖 𝐴 100 где 𝐾0𝑖 - удельная стоимость кабельной линии, руб./м (для 120 мм2 - 17,6 тыс./км; для 240 - 23,7 тыс./км). 𝐿0𝑖 - длина кабельной линии, м 1 вариант: З1 = 0,12 ∗ 17,6 ∗ (11 + 40 + 2) + 17,6 ∗ (11 + 40 + 2) 8,5 = 191,23 руб. 100 8,5 = 36,08 руб. 100 З = З1 + З2 = 227,31 руб. З2 = 0,12 ∗ 17,6 ∗ 10 + 17,6 ∗ 10 2 вариант: 8,5 = 48,59 руб. 100 8,5 З2 = 0,12 ∗ 17,6 ∗ (9 + 26 + 2) + 17,6 ∗ (9 + 26 + 2) = 133,49 руб. 100 З = З1 + З2 = 182,08 руб. З1 = 0,12 ∗ 23,7 ∗ 10 + 23,7 ∗ 10 Результат расчёта показал, что второй вариант прокладки кабелей экономичней. Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 28

5.3 Выбор сечения ВЛ питающих промышленное предприятие линий Сечение ВЛ выбирается по экономической плотности тока: 𝐼Р 𝑗Э где Iр – расчетный ток нормального режима рассматриваемой линии; jэ – экономическая плотность тока. Для числа часов использования максимума нагрузки Тм = 4000 ч/год jэ = 1,1А/мм2. 𝑆Р 𝐼Р = √3𝑈НОМ где Sр - расчетная мощность нагрузки предприятия до и выше 1 кВ с учетомкомпенсирующих устройств, кВА 𝐹Э = 𝐼Р = (1372,99 + 1249,69 + 2175,15 + 2138,97 + 1816,59 + 1311,84 + 576,57 √ +429,69 + 3557,74)^2 + (691,02 + 624,24 + 675 + 659,3 + 480,68 + 791,6 + 181,5 + 141,07 + 1326,5)^2 = √3 220 = 53,64 А; 53,64 = 48,76 мм2 1,1 Для линии напряжением 220 кВ выбираем сечение F=240 мм2. 𝐹Э = Потери напряжения линии: 𝑃𝑋−𝑄𝑅 𝑈2 = √𝑈12 − ( 𝑈 )^2 − 𝑃𝑅+𝑄𝑋 𝑈 , где Q=Qэ1, U2=219,5 кВ Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 29

5.4 Выбор сечения кабельных линий выше 1 кВ Сечение кабелей выше 1 кВ выбирается по следующим пунктам: 1) По экономической плотности тока: 𝐼Р 𝐹Э = 𝑗Э где Iр – расчетный ток нормального режима рассматриваемой линии; jэ – экономическая плотность тока. Для числа часов использования максимума нагрузки Тм = 4000 ч/год jэ = 1,1А/мм2. 𝑆Р 𝐼Р = √3𝑈НОМ Расчетная нагрузка нормального режима РП3 Sр находится исходя из мощности присоединенных к РП3 трансформаторов ТП3 и высоковольтной нагрузки литейного цеха. По экономической плотности тока выбираем кабель ААБ с ближайшим сечением 150 мм2 (Iдоп = 450А). 2) По нагреву током нормального режима: 𝐼 = Кпр ∙ 𝐼доп = 0,92 ∗ 450 = 414А где Кпр = 0,92 – коэффициент прокладки для двух кабелей, проложенных в траншее. 3) По нагреву током аварийного режима: 𝐼доп ∙ Кпр 450 ∙ 0,92 𝐼ДОП = = = 207А Кпер 2 4) На потерю напряжения кабельные линии выше 1кВ не проверяются, так как длина их не превышает 400 м. Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 30

Изм. Лист Таблица 5.1 Выбор сечения кабельных линий выше 1 кВ № докум. Подпись Дата 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ № линии Наименование линии 1 2 3 4 5 6 7 ГПП-(РП3+ТП3) ГПП-(РП4+ТП4) ГПП-ТП9 ГПП-ТП1 ГПП-ТП2 ГПП-ТП5 ГПП-ТП6 Способ прокладки и длина КЛ, м Расчетная нагрузка на один кабель Iр Ток, А Сечение мм2 Кол-во Выбранное По По По КЛ и Норм. По сечение Аварийный экон. нагреву нагреву марка режим, току КЛ, мм2 режим, А плотн. норм. авар. А КЗ тока реж. реж. 297,26 165 414 207 69,8 150 Транш. 89 2хААБ 148,63 Транш. 30 2хААБ 119,5 239 132 220,8 120,4 70,64 120 Транш. 278 2хААБ 109,74 219,46 132 220,8 157,71 84,25 120 Транш. 90 2хААБ 89 178 104,5 188,6 134,71 87,16 95 Транш. 292 2хААБ 40,4 80,8 55 128,8 92 47,49 50 Транш. 32 2хААБ 54,3 108,6 55 128,8 92 47,04 50 Транш. 65 2хААБ 31 62 38,5 105,8 75,6 49,97 50 Лист 31

6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ПРОВЕРКА НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ТОКАМ КЗ ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ Рис. 6.1 Расчетная схема замещения для расчета токов КЗ Расчет токов КЗ проводим в относительных единицах. Принимаем Uб = 10 кВ, Sб = 1000МВА. Тогда 𝑆б 1000 𝐼б = = = 57,8 кА √3 ∙ 𝑈б √3 ∙ 10 Сопротивление системы: 𝑆б 1000 𝑥𝑐 = = = 0,2 Ом √3 ∙ 𝐼ном.откл. ∙ 𝑈ср √3 ∙ 12,5 ∙ 230 Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 32

Сопротивление синхронного двигателя: 𝑥сд1 = 𝑥′′𝑑 𝑆б 1000 = 0,2 = 71,43 𝑆н сд 2,8 𝑥сд2 = 𝑥′′𝑑 𝑆б 1000 = 0,2 = 89,29 𝑆н сд 2,24 Сопротивление двухобмоточного трансформатора: 𝑥т = 𝑋т% 𝑆б 12 1000 = =3 100 𝑆ном 100 40 Сопротивления линий: 𝑥𝑤1 = 𝑥0 ∙ 𝑙 ∙ 𝑟𝑤1 = 𝑟0 ∙ 𝑙 ∙ 𝑆б 𝑈б 2 = 0,435/2 ∙ 9 ∙ 𝑆б 𝑈б 2 = 0,121/2 ∙ 9 ∙ 1000 = 0,074 2302 1000 = 0,02 2302 Сведем сопротивления линий в таблицу: № КЛ/ВЛ rуд, Ом/км xуд, Ом/км n L, км Uср R, Ом X, Ом ВЛ 0,121 0,435 2 9 230 0,02 0,074 4 0,326 0,083 2 0,09 10,4 0,27 0,07 5 0,62 0,09 2 0,292 10,4 1,67 0,242 1 0,206 0,079 2 0,089 10,4 0,17 0,066 2 0,258 0,081 2 0,03 10,4 0,072 0,022 6 0,62 0,09 2 0,032 10,4 0,18 0,026 7 0,89 0,095 2 0,065 10,4 0,53 0,058 3 0,258 0,081 2 0,278 10,4 0,663 0,208 Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 33

1) Точка К1: 𝐼по1 = 1 𝐸г ∗ ( 1 ) + 𝐸𝑐д1 ∗ ( 𝑥𝑐+𝑥т+𝑥𝑤1 1 ( 𝑥𝑐+𝑥т+𝑥𝑤1 + 1 ) + 𝐸сд2 ∗ ( 𝑥сд1+𝑥𝑤4 1 𝑥сд1+𝑥𝑤4 + ) 𝑥сд2+𝑥𝑤5 1 ) / 𝑥сд2+𝑥𝑤5 1/1 1/1 1/1 /( + + + 𝑥𝑤2) ∗ 𝐼б = 𝑥𝑐 + 𝑥т + 𝑥𝑤1 𝑥сд1 + 𝑥𝑤4 𝑥сд2 + 𝑥𝑤5 1∗( = 1 ) + 0,95 ∗ ( 0,2+3+0,074 ( 1 0,2+3+0,074 1 + + 1 71,43+0,07 1 71,43+0,07 1 ) + 0,95 ∗ ( + 89,29+0,242 1 89,29+0,242 1 ) /( ) 1 0,2 + 3 + 0,074 1 1 71,43 + 0,07 + 1 89,29 + 0,242 + 0,022) ∗ 57,8 = 15,35 кА 𝑖у = √2 ∙ Ку ∙ 𝐼по1 = √2 ∙ 1,82 ∙ 15,35 = 39,4 кА 𝐼у = Ку ∙ 𝐼по1 = 1,82 ∙ 15,35 = 27,95 кА 2 ∙ 𝐵к1 = 𝐼по (𝑡кз расч + 𝑇а ) = 15,352 ∙ (0,1 + 0,06) = 37,73 кА2 ∙ с Проверка токопровода на термическую устойчивость осуществляется по тепловому импульсу Вк1: Fт  Bк1 Gт  37,73  10 6  69,81мм 2 85 Выбранное сечение токопровода больше 69,81 мм2 и проходит проверку по термической устойчивости к токам КЗ. Аналогично рассчитываем соответствующие замыкания и результаты заносим в таблицу: точки короткого К1 К2 К3 К4 К5 К6 К7 К8 К9 Iпо, кА 15,36 15,54 18,54 19,18 10,45 10,35 11 49,8 50,29 iуд, кА 39,4 39,88 47,56 49,2 26,82 26,55 28,21 127,79 121,26 Iуд, кА 27,94 28,29 33,73 34,9 19,02 18,83 20,01 90,63 86 Bк1, кА2 ∙ с 37,73 38,65 54,97 58,83 17,47 17,14 19,34 396,79 404,68 Fm, мм2 69,8 70,64 85,25 87,16 47,5 47,04 49,97 226,36 228,6 Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 34

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В курсовом проекте была разработана схема электроснабжения машиностроительного завода. При расчете учитывалась компенсация реактивной мощности. Схема внутризаводского электроснабжения построена по смешанному принципу. Для распределения электроэнергии по заводу выбраны кабели марки ААБ, проложенные в траншеях. В качестве основного оборудования на ГПП установлены ячейки с выключателями типа КРУ2-10Э. Оборудование проверено на действие токов короткого замыкания. Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 35

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Проектирование районной электрической сети: Методические указания к курсовому проекту / И.В. Игнатьев, А.В. Струмеляк - Братск: БрГУ, 2014. - 82 с. 2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. – М.: Энергоатомиздат, 1989. –592 с. 3. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1987. – 446 с. Лист 13.03.02-ЭП-16-КП-018-18-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 36

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв