Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределением электроэнергии. Энергетические системы образуют одиннадцать крупных электрообъединений: Северо-запада, Центра, Средней Волги, Юга, Казахстана, Урала, Закавказья, Северного Кавказа, Средней Азии, Сибири и Востока. В состав единой энергетической системы страны (ЕЭС) входят девять энергообъединений, охватывающих почти 2/3 территории страны, где проживает более 80% населения.
Перед энергетикой в ближайшем будущем стоит задача всемирного развития и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, проливной и др.; развития комбинированного производства электроэнергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов.
Широкая автоматизация и механизация производственных процессов н основе применения электроэнергии требует от персонала осуществляющего эксплуатацию, проектирование и монтаж, электрифицированных устройств, в частности от техников-электриков, хороших знаний, теорий и практики электропривода и основ управления.
1 ОБЩИЙ РАЗДЕЛ
1.1 Характеристика производства, предприятия, цеха.
Отрасль промышленности — машиностроительная.
Предприятие предназначено для выпуска сельскохозяйственных машин.
Цех механический предназначенный для механической и термической обработки деталей машин. Режим работы — 3 смены по 8 часов каждая, помещение цеха сухое, нормальное, особо опасное.
Относительная влажность не превышает 60%.
Температура воздуха 35 0 .
Особо опасное помещение характеризуется наличием двух условий повышенной опасности: токопроводящие железобетонные полы, возможность одновременного прикосновения человека к материалоконструкциям здания, технологическим аппаратам и механизмов, имеющие соединения с землей с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования — с другой стороны.
2 РАСЧЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1 Характеристика потребителя электроэнергии
Потребителями электроэнергии являются электроприемники цеха- промышленное оборудование установленное в соответствии с технологией цеха.
1) Конвейеры Pн = 350 кВт.
2) Краны Pн = 250 кВт.
3) Металлообрабатывающие станки Pн = 200 кВт.
4) Вентиляторы Pн = 100 кВт.
5) Прочая нагрузка Pн = 200 кВт.
Согласно заданию нагрузки потребители второй категории составляют 60%.
Курсовая эсн и эо автоматизированного цеха – – Энергетическое ...
... 3.4). Таблица 3.4. Перечень ЭО участка автоматизированного цеха Тема 4. ЭСН и ЭО автоматизированного цеха studfiles.net ЭСН и ЭО автоматизированного цеха — курсовая работа Министерство общего и профессионального образования Свердловской области ГБОУ СПО СО «Сухоложский Многопрофильный Техникум » ЭСН и ЭО автоматизированного цеха КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА КП ...
Потребители 2 категории 40%.
Краны работают в повторно- кратковременном режиме, а остальные приемники в длительном.
2.2 Анализ электрических нагрузок
Электрические нагрузки отдельных электрических приемников цеха зависят от технологического режима работы проводимых механизмов, аппаратов.
Изменение электрических нагрузок электроприемников всех звеньев системы электроснабжения во времени изображают в виде графиков нагрузки.
Суточный график нагрузки приведен в таблице 1.
Таблица 1.
Номер ступени |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Продолжение таблицы 1.
Период времени, час |
0-2 |
2-4 |
4-8 |
8-10 |
10-14 |
14-16 |
16-17 |
17-19 |
19-21 |
21-24 |
|
P, %, Pм |
40 |
100 |
60 |
90 |
50 |
70 |
50 |
80 |
100 |
40 |
|
По суточному графику нагрузки определяем
1) Суточный расход электроэнергии W a сут :
Wа сут=Pм
- tn сут = Р 0-2
- t0-2 + P2-4
- t2-4 + P4—8
- t4—8 + P8-10
- t8-10 + P10-14
—
— t10-14 +P14-16 •t14-16 +P16-17 •t16-17 +P17-19 •t17-19 + P19-21 •t19-21 + P21-24 •t21-24 = 2•40+2•100+4•60+2•90+4•50+2•70+1•50+2•80+2•100+3•40= 1570 кВт
где Wа сут — суточный расход электроэнергии
Рм — мощность каждого периода времени
tn сут — продолжительность каждого периода времени в сутки (час)
2) Определим коэффициент загрузки графика Кз.г.
Кз.г. = Wа сут / 2400= 1570 / 2400= 0,65 (2.1.)
Рабочие дни (3 смены по 8 часов) 300 дней
Траб = 300
- 24 = 7200
Нерабочие дни- 65 дней Тнраб = 65
- 24 = 1560
Таблица 2
Номер ступени |
Р%, Рм |
Число часов |
Число часов в год tn год |
|
1 |
40 |
2 |
300 х 2 = 600 |
|
2 |
100 |
2 |
300 х 2 = 600 |
|
3 |
60 |
4 |
300 х 4 = 1200 |
|
4 |
90 |
2 |
300 х 2 = 600 |
|
5 |
50 |
4 |
300 х 4 = 1200 |
|
Продолжение таблицы 2.
6 |
70 |
2 |
300 х 2 = 600 |
|
7 |
50 |
1 |
300 х 1 = 300 |
|
8 |
80 |
2 |
300 х 2 = 600 |
|
9 |
100 |
2 |
300 х 2 = 600 |
|
10 |
40 |
3 |
300 х 3 = 900 |
|
По годовому графику нагрузки определяется:
1) Годовой расход электроэнергии Wа год
Wа год = Рn
- tn год (2.2.)
где Wа год — годовой расход электроэнергии;
- Рn — мощность каждого периода времени;
tn год — продолжительность каждого периода времени в год (час)
Wа год = 40
- 600 + 100
- 600 + 60
- 1200 + 90
- 600 + 50
- 1200 + 70
- 600 + 50
- 300 + 80
- 600 + 100
- 600 + 40
- 900= 471000 кВт
1) Число часов, используемых максимумов нагрузки Тmax
Тmax =Wа год / Рn = 471000 / 100 = 4710 час (2.3.)
где Wа год — годовой расход электроэнергии
Рn — мощность каждого периода времени
2) Время максимума потерь
= (0,124 + Т / 10000) 2
- 8760 (2.4.)
где — время максимальных потерь
Т — число максимальных нагрузок (час)
= (0,124 + 1200 / 10000) 2
- 8760 = 521;
= (0,124 + 900 / 10000) 2
- 8760 = 401;
= (0,124 + 600 / 10000) 2
- 8760 = 296;
= (0,124 + 300 / 10000) 2
- 8760 = 207;
2.3 Выбор рода тока и напряжения
Основными группами электроприемников, составляющими суммарную нагрузку объектов, являются электродвигатели производственных механизмов, сварочные установки, печные и силовые трансформаторы, электрические печи, выпрямительные установки, светильники всех видов искусственного света и др.
По роду тока различаются электроприемники, работающие: от сети переменного тока нормальной промышленной частоты f = 50 Гц; от сети
переменного тока повышенной или пониженной частоты; от сети постоянного тока.
По напряжению электроприемники классифицируются на две группы:
1) Электроприемники, которые могут получать питание непосредственно от сети 3,6 и 10 кВ.
2) Электроприемники, питание которых экономически целесообразно на напряжение 380-660 В.
Отдельные потребители электроэнергии исполняют для питания высокоскоростных электродвигателей токов повышенной частоты 180-400 Гц.
В данном цехе питание осуществляется от сети напряжением 380 В и частотой тока 50 Гц.
2.4 Расчет электрических нагрузок
Расчет электронагрузок производится с целью рассчитать электрочасть, т.е. выбрать электрические аппараты и токоведущие части на всех участках системы электроснабжения, а также для выбора числа и мощности трансформаторов, на которые должно быть равномерно распределена электрическая нагрузка.
Электрические нагрузки промышленных предприятий определяется выбор всех элементов системы электроснабжения. Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации сетей.
Расчет начинают с определения максимальной мощности каждого электроприемника независимо от его технического процесса.
Расчет производится по формуле.
Pmax = Pном
- Kс (2.5.)
Где Pmax — максимальная расчетная мощность
Кс — коэффициент спроса
Рном — номинальная мощность приемника
Pmax = 350
- 0,2 = 70 кВт.
Pmax = 250
- 0,2 = 50 кВт.
Pmax = 200
- 0,2 = 40 кВт.
Pmax = 100
- 0,7 = 70 кВт.
Pmax = 200
- 0,65 = 130 кВт.
Затем производится расчет средней мощности нагрузки по формуле
Рсм=Рmax•Кз.г. (2.6.)
где Рсм — средняя мощность нагрузки (кВт)
Рmax — максимальная активная мощность (кВт)
Кз.г. — коэффициент загрузки графика
Рсм =70
- 0,57 = 39,9 кВт.
Рсм = 50
- 0,57 = 28,5 кВт.
Рсм = 40
- 0,57 = 22,8 кВт.
Рсм = 70
- 0,57 = 39,9 кВт.
Рсм = 130
- 0,57 = 74,1 кВт.
Рассчитать реактивную среднюю мощность по формуле
Qсм = Рсм
- tg (2.7.)
где Qсм — реактивная средняя мощность (кВар)
Рсм — средняя мощность нагрузки (кВт)
Qсм = 39,9
- 1,73 = 69 кВар.
Qсм = 28,5
- 1,73 = 49,3 кВар.
Qсм = 22,8
- 1,33 = 30,3 кВар.
Qсм = 39,9 •0,75 = 29,9 кВар.
Qсм = 74,1
- 0,86 = 63,7 кВар .
Реактивная максимальная мощность Qmax
Qmax = Qсм (2.8.)
где Qсм — реактивная средняя мощность (кВар)
Qmax — реактивная максимальная мощность (кВар)
Qmax = 69 кВар.
Qmax = 49,3 кВар.
Qmax = 30,3 кВар.
Qmax = 29,9 кВар.
Qmax = 63,7 кВар.
Определим сумму активной и реактивной мощности
Pmax = Pmax1+Pmax2+Pmax3+Pmax4+Pmax5 (2.9.)
где Pmax — сумма активной мощности (кВт)
Pmax1- Pmax5 — максимальная активная мощность (кВт)
Pmax = 39,9+28,5+22,8+39,9+74,1= 205,2 кВт
Qmax=Qmax1+ Qmax2 + Qmax3 + Qmax4 + Qmax5 (2.10.)
где Qmax — сумма максимальной реактивной мощности (кВар)
Qmax1- Qmax5 — максимальная реактивная мощность (кВар)
Qmax = 69+49,3+30,3+29,9+63,7= 242,2 кВар
Полная максимальная мощность Smax
Smax = (2.11)
Где Smax — полная максимальная мощность (кВ•А)
Pmax — сумма максимальной активной мощности (кВт)
Qmax — сумма максимальной реактивной мощности (кВар)
Smax = v205,22 + 242,22 = 317,4 кВ•А
2.5 Компенсация реактивной мощности
Электрическая сеть представляет собой единое целое, и правильный выбор средств компенсации для сетей промышленного предприятия напряжением до 1000 В, а так же в сети 6-10 кВ можно выполнить при совместном решении задач.
На промышленных предприятиях основные потребители реактивной мощности присоединяются к сетям до 1000 В. Компенсация реактивной мощности потребителей может осуществляться при помощи синхронных двигателей или батарей конденсаторов, присоединенных непосредственно к сетям до 1000 В, или реактивная мощность может передаваться в сети до 1000В со стороны напряжением 6-10 кВ от СД, БК, от генераторов ТЭЦ или сети энергосистемы.
При выборе компенсирующих устройств подтверждается необходимость их комплексного использования как для поддержания режима напряжения в сети, так и для компенсации реактивной мощности.
Мощность Qкб компенсирующего устройства (кВар) определяется как разность между фактической наибольшей реактивной мощностью Qм нагрузки потребителя и предельной реактивной мощностью Qэ представляемой предприятию энергосистемой по условиям режима ее работы:
Qкб = Qм — Qэ = Pmax (tg м- tg э) (2.12)
где Qкб — расчетная мощность конденсаторной установки (кВар)
Qм — средняя активная нагрузка по цеху за максимально загруженную смену (кВар)
Qэ — реактивная мощность передаваемая предприятию из энергосистемы (кВар)
Рассчитаем мощность конденсаторной установки, для этого воспользуемся формулой:
Qкб= 205,2
- (0,73 — 0,33) = 82,1 кВар (2.12)
Sм = (2.13)
где Sм — полная мощность конденсаторной установки (кВ•А)
Pmax — суммарная активная мощность (кВт)
Qmax — суммарная реактивная максимальная мощность (кВар)
Qкб — мощность конденсаторной установки (кВар)
Sм =v205,22 + (242,2-81,1)2 = 260,3 кВ•А
2.6 Выбор типа и числа подстанций. Выбор числа и мощности трансформаторов
Выбор типа и схемы питания подстанций, а также числа трансформаторов обусловлен величиной и характером электрических нагрузок.
ТП должны размещаться как можно ближе к центру потребителей. Для этого должны применяться внутрицеховые подстанции, а также встроенные в
здание цеха или пристроенные к нему ТП, питающие отдельные цехи (корпуса) или части их.
ТП должны размещаться вне цеха только при невозможности размещения внутри него или при расположении части нагрузок вне цеха.
Число и мощность трансформаторов выбираются по перегрузочной способности трансформатора. Для этого по суточному графику нагрузки потребителя устанавливается продолжительность максимума нагрузки t (4) и коэффициент заполнения графика Кз.г. = Sср / Smax , где Sср и Smax — средняя и максимальная нагрузка трансформатора. По значениям Кз.г. и t определяется коэффициент кратности допустимой нагрузки 1; стр. 222
Кн = Smax / Sном = Imax / Iном (2.14)
В данном проекте Кн = 1,23
Кн = 1,16 т.к. tmax = 4
Рассчитаем номинальную мощность трансформатора с учетом коэффициента кратности допустимой нагрузки и максимальной мощности с учетом расчетной мощности конденсаторной батареи
Sном тр-ра = Smax / Кн = 260,3 / 1,16 = 224,4 кВ•А (2.15)
Произведем технико-экономическое сравнение между трансформатором типа ТМ 160/10 и ТМ 250/10
SII =0,4
- Smax = 0,4
- 260,3 = 104,1 (2.16)
0,4 т.к. SII = 40%
1) Smax / 2 Sнт = 260,3 / 320 = 0,81 (2.17)
2) Smax / 2 Sнт = 260,3 / 500 = 0,52 (2.18)
Решения для заполнения таблицы трансформатора типа ТМ 250/10
находится по формуле = (0,124+Тст/10000)2
- 8760
1 = (0,124 + 600 / 10000)2
- 8760 = 296;
- 2 = 296;
3 = (0,124 + 1200 / 10000)2
- 8760 = 521;
- 4 = 296;
- 5 = 521;
- 6 = 296;
7 = (0,124 + 300 / 10000)2
- 8760 = 207;
8 = 296; 9 = 296;
10 = (0,124 + 900 / 10000)2
- 8760 = 401;
Кзт — коэффициент загрузки трансформатора, определяется в два действия:
1) К = Smax / 2 Sнт = 260,3 / 500 = 0,52 (2.19)
2) Кзт1 = Р% / К = 0,4 / 0,52 = 0,7
Кзт2 = 1/0,52 = 1,92 Кзт8 = 0,9/0,52 = 1,73
Кзт3 = 0,6/0,52 = 1,15 Кзт9 = 1/0,52 = 1,92
Кзт4 = 0,9/0,52 = 1,73 Кзт10 = 0,4/0,52 = 0,77
Кзт5 = 0,5/0,52 = 0,96
Кзт6 = 0,7/0,52 = 1,35
Кзт7 = 0,5/0,52 = 0,96
Данные трансформаторов по потерям приведены в таблице 3.
Таблица 3
Тип трансформатора |
Потери кВт |
Iх% |
Uк% |
Цена трансформатора, руб. |
||
Рхх |
Рк |
|||||
ТМ-160/10 |
0,45 |
3,1 |
1,9 |
4,5 |
30000 |
|
ТМ-250/10 |
0,61 |
4,2 |
1,9 |
4,5 |
40000 |
|
W1.1 = n ( Pхх + Кип
- Iх / 100 х Sнт)
- Тгод + Кз2 ( Рк + Кип
- Uк / 100
—
- Sнт) = 2 (0,61 + 0,1
- 1,9/100
- 250)
- 600 + 0,72 (4,2 + 0,1
- 4,5/100
- 250) 296 = 2847 кВт•ч/год
W1.2 = 2 (0,61 + 0,1
- 1,9/100
- 250)
- 600 + 1,922 (4,2 + 0,1
- 4,5/100
- 250)
- 296 = 12923 кВт•ч/год
W1.3 = 2 (0,61 + 0,1
- 1,9/100
- 250)
- 1200 + 1,152 (4,2 + 0,1
- 4,5/ 100
- 250)
- 521 = 9942 кВт•ч/год
W1.4 = 2 [(0,61 + 0,1
- 1,9/100
- 250)
- 600 + 1,732 (4,2 + 0,1
- 4,5/100
- 250)
- 296] = 10736 кВт•ч/год
W1.5 = 2 [(0,61 + 0,1
- 1,9/100
- 250)
- 1200 + 0,962 (4,2 + 0,1
- 4,5/100
- 250)
- 521] = 7717 кВт•ч/год
W1.6 = 2 [(0,61 + 0,1
- 1,9/100
- 250)
- 600 + 1,352 (4,2 + 0,1
- 4,5/100
- 250)
- 296] = 7047 кВт•ч/год
W1.7 = 2 [(0,61 + 0,1
- 1,9/100
- 250)
- 300 + 0,962 (4,2 + 0,1
- 4,5/100
- 250)
- 207] = 2683 кВт•ч/год
W1.8 = 2 [(0,61 + 0,1
- 1,9/100
- 250)
- 600 + 1,732 (4,2 + 0,1
- 4,5/100
- 250)
- 296] = 10737 кВт•ч/год
W1.9 = 2 [(0,61 + 0,1
- 1,9/100
- 250)
- 600 + 1,922 (4,2 + 0,1
- 4,5/100
- 250)
- 296] = 12923 кВт•ч/год
W1.10 = 2 [(0,61 + 0,1
- 1,9/100
- 250)
- 900 + 0,772 (4,2 + 0,1
- 4,5/100
- 250)
- 401] = 4485 кВт•ч/год
Решение для заполнения таблицы трансформатора ТМ 160/10 — будет с такими же значениями, как и у трансформатора типа ТМ 250/10
Кзт — коэффициент загрузки трансформатора определяется в два действия:
К = Smax / 2 Sнт = 260,3 / 320 = 0,81
2) Кзт1 = Р% / К = 0,4 / 0,81 = 0,49
Кзт2 = 1/0,81 = 1,23 Кзт8 = 0,9/0,81 = 1,11
Кзт3 = 0,6/0,81 = 0,74 Кзт9 = 1/0,81 = 1,23
Кзт4 = 0,9/0,81 = 1,11 Кзт10 = 0,4/0,81 = 0,49
Кзт5 = 0,5/0,81 = 0,62
Кзт6 = 0,7/0,81 = 0,86
Кзт7 = 0,5/0,81 = 0,62
W2.1 = n [( Pхх +Кип
- Ix/100
- Sнт)
- Тгод + Кз2 ( Рк + Кип
- Uк/100
- Sнт) ] = 2 [(0,45 + 0,1
- 1,9/100
- 160)
- 600 + 0,492 (3,1 + 0,1
- 4,5/100
- 160)
- 296] = 1448 кВт•ч/год
W2.2 = 2 [(0,45 + 0,1
- 1,9/100
- 160)
- 600 + 1,232 (3,1 + 0,1
- 4,5/100
- 160)
- 296] = 4326 кВт•ч/год
W2.3 = 2 [(0,45 + 0,1
- 1,9/100
- 160)
- 1200 + 0,742 (3,1 + 0,1
- 4,5/100
- 160)
- 521] =3989 кВт•ч/год
W2.4 = 2 [(0,45 + 0,1
- 1,9/100
- 160)
- 600 + 1,112 (3,1 + 0,1
- 4,5/100
- 160) •
296] = 3691 кВт•ч/год
W2.5 = 2 [(0,45 + 0,1
- 1,9/100
- 160)
- 1200 + 0,622 (3,1 + 0,1
- 4,5/100
- 160)
- 521] = 3340 кВт•ч/год
W2.6 = 2 [(0,45 + 0,1
- 1,9/100 •160)
- 600 + 0,862 (3,1 + 0,1
- 4,5/100
- 160)
- 296] = 2577 кВт•ч/год
W2.7 = 2 [(0,45 + 0,1
- 1,9/100
- 160)
- 300 + 0,622 (3,1 + 0,1
- 4,5/100
- 160)
- 207] = 1060 кВт•ч/год
W2.8 = 2 [(0,45 + 0,1
- 1,9/100
- 160)
- 600 + 1,112 (3,1 + 0,1
- 4,5/100
- 160)
- 296] = 3691 кВт•ч/год
W2.9 = 2 [(0,45 + 0,1
- 1,9/100
- 160)
- 600 + 1,232 (3,1 + 0,1
- 4,5/100
- 160)
- 296] = 4326 кВт•ч/год
W2.10 = 2 [(0,45 + 0,1
- 1,9/100
- 160)
- 900 + 0,492 (3,1 + 0,1
- 4,5/100
- 160)
- 401] = 2093 кВт•ч/год
n — количество трансформаторов
Р — паспортные данные трансформатора на холостом ходе
Кип — коэффициент равен 0,1 кВт/кВар
Ix — ток на холостом ходе трансформатора, выбирается по таблице
Sнт — номинальная мощность трансформатора
Тгод — период, умноженный на 300
Рк — потери КЗ трансформатора
Uк — потери КЗ трансформатора
Wгод для трансформатора ТМ250/10
Wгод = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 + W7 + W8 + W9 + W10 = 2847 + 12923 + 9942 + 10736 + 7717 + 7047 + 2683 + 10737 + 12923 + 4485 = 82040 кВтч/год
Wгод для трансформатора ТМ160/10
Wгод = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 + W6 + W7 + W8 = 1448 + 4326 + 3989 + 3691 + 3340+ 2577 + 1060 + 3691 + 4326 + 2093 = 30541 кВтч/год
Экономическое сравнение трансформаторов рассчитывается по обоим вариантам.
Сэ = Са + Стр + Сп = Ка / 100
- К + Ктр / 100
- К + Ц
- Wгод
где К — капитальные затраты
Сэ — ежегодная стоимость эксплуатационных расходов
Са — стоимость амортизационных отчислений
Ка — процент отчислений на амортизацию 6,3ч6,4 %
Стр — ежегодная стоимость текущего ремонта
Ктр — процент отчислений на текущий ремонт 1%
Сп — стоимость годовых потерь электроэнергии
Ц — цена 1 кВт часа активной электроэнергии 1,35 руб.
Для трансформатора ТМ 250/10
Сэ1 = 6,3/100
- 80000 + 1/100
- 80000 + 1,35
- 82040 = 116594 руб.
Для трансформатора ТМ 160/10
Сэ2 = 6,3/100
- 60000 + 1/100
- 60000 + 1,35
- 30541 = 45610 руб.
Ток = К2 — К1 / Сэ1 — Сэ2 = 124600 — 80720 / 116594 — 45610 = 0,62
По этому, в данном проекте выгодно и экономично использовать трансформатор типа ТМ 160/10, т.е. данный проект используется 2 х 160.
Суточный трансформатор ТМ250/10 |
Рх = Рк Iх.х. = %Uк = % |
|||||||
№ |
Период часов |
Количество часов |
Р мощн. в % |
Т длит. ступени |
Кзг |
W = n [(Pxx + Кип х Ix x Sнт)Тгод + + Кзт(Ркз + Кип х Uк х Sнт) ] |
||
1 |
0-2 |
2 |
40 |
600 |
296 |
0,49 |
1448 |
|
2 |
2-4 |
2 |
100 |
600 |
296 |
1,23 |
4326 |
|
3 |
4-8 |
4 |
60 |
1200 |
521 |
0,74 |
3989 |
|
4 |
8-10 |
2 |
90 |
600 |
296 |
1,11 |
3691 |
|
5 |
10-14 |
4 |
50 |
1200 |
521 |
0,62 |
3340 |
|
6 |
14-16 |
2 |
70 |
600 |
296 |
0,86 |
2577 |
|
7 |
16-17 |
1 |
50 |
300 |
207 |
0,62 |
1060 |
|
8 |
17-19 |
2 |
80 |
600 |
296 |
1,11 |
3691 |
|
9 |
19-21 |
2 |
100 |
600 |
296 |
1,23 |
4326 |
|
10 |
21-24 |
3 |
40 |
900 |
401 |
0,49 |
2093 |
|
Суточный трансформатор ТМ160/10 |
Рх = Рк Iх.х. = %Uк = % |
|||||||
№ |
Период часов |
Количество часов |
S мощн. в % |
Т длит. ступени |
Кзг |
W = n [(Pxx + Кип х Ix x Sнт)Тгод + + Кзт(Ркз + Кип х Uк х Sнт) ] |
||
1 |
0-2 |
2 |
40 |
600 |
296 |
0,49 |
1448 |
|
2 |
2-4 |
2 |
100 |
600 |
296 |
1,23 |
4326 |
|
3 |
4-8 |
4 |
60 |
1200 |
521 |
0,74 |
3989 |
|
4 |
8-10 |
2 |
90 |
600 |
296 |
1,11 |
3691 |
|
5 |
10-14 |
4 |
50 |
1200 |
521 |
0,62 |
3340 |
|
6 |
14-16 |
2 |
70 |
600 |
296 |
0,86 |
2577 |
|
7 |
16-17 |
1 |
50 |
300 |
207 |
0,62 |
1060 |
|
8 |
17-19 |
2 |
80 |
600 |
296 |
1,11 |
3691 |
|
9 |
19-21 |
2 |
100 |
600 |
296 |
1,23 |
4326 |
|
10 |
21-24 |
3 |
40 |
900 |
401 |
0,49 |
2093 |
|
2.7 Расчет и выбор питающих и распределительных сетей до 1000В
Для этого определяем S по формуле:
Sм = (2.22)
1) Sм = кВа
2) Sм = кВа
3) Sм = кВа
4) Sм = кВа
5) Sм = кВа
Sм — максимальная мощность электроприемника
Pmax — активная мощность электроприемника
Qmax — реактивная мощность электроприемника
Находим ток для каждого приемника по формуле:
I = Sн / Uн (2.23)
1) I = 98,29 / 657,4 = 149,5 А
2) I = 70,28 / 657,4 = 106,9 А
3) I = 50,18 / 657,4 = 76,3 А
4) I = 72,11 / 657,4 = 109,7 А
5) I = 144,76 / 657,4 = 220,2 А
Iр — рабочий ток на низкой стороне
Uн — номинальное напряжение
Sн — номинальная мощность
Рассчитаем Sэ по формуле:
Sэ = I / j (2.24)
Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами j = 1,4
1) Sэ = 149,5 / 1,4 = 106,8
2) Sэ = 106,9 / 1,4 = 76,4
3) Sэ = 76,3 / 1,4 = 54,5
4) Sэ = 109,7 / 1,4 = 78,4
5) Sэ = 220,2 / 1,4 = 157,3
Sэ — экономическое сечение кабеля
I — рабочий ток
j — экономический коэффициент
Выберем СП и СПУ для каждого приемника:
1) Сборка I = 149,5 А СПУ 75 проходит по току 250 А
2) Сборка I = 106,9 А СПУ 75 проходит по току 250 А
3) Сборка I = 76,3 А СПУ 75 проходит по току 250 А
4) Сборка I = 109,7 А СПУ 75 проходит по току 250 А
5) Сборка I = 220,2 А СПУ 75 проходит по току 250 А
Выберем сечение из подсчитанных данных по формуле:
Iдл = 0,9
- Iq (2.25)
Iq — Эл. ток
1. S = 100 мм 2
Iдл = 0,9
- 170 = 153 А
2. S = 95 мм 2
Iдл = 0,9
- 140 = 126 А
3. S = 35 мм 2
Iдл = 0,9
- 95 = 85,5 А
4. S = 95 мм 2
Iдл = 0,9
- 95 = 85,5 А
5. S = 120 мм 2 два кабеля по 120мм2
Iдл = (0,9
- 200) •2 = 360 А
2.8 Расчет и выбор внутриплощадочной сети выше 1000В
Для того чтобы выбрать внутриплощадочную сеть выше 1000В надо рассчитать по формуле:
Sвн = (2.26)
Sвн — мощность на высоком напряжении кВ•А
Pвн — активная мощность на высоком напряжении кВт
Qвн — реактивная мощность на высоком напряжении кВа
Определяем активную и реактивную мощность на высокой стороне:
Pвн = Pmax + P (2.27)
Qвн=Qmax+ Q (2.28)
Pmax и Qmax берется из п.2.4 но для этого рассчитаем прочую нагрузку и добавим к другим значениям:
Pmax = Smax x cos (2.29)
Qmax = Pmax x tg (2.30)
где Pmax — максимальная активная мощность
Qmax — максимальная реактивная мощность
Smax — максимальная прочая нагрузка
cos — средний косинус
tg — средний тангенс от среднего косинуса
P = 0,02
- 2Sнт =0,02
- 320 = 6,4 кВт (2.31)
Q = 0,1 •2Sнт = 0,1
- 320 = 32 кВар (2.32)
Рвн = 205,2 + 6,4 = 211,6 кВт
Qвн = 242,2 + 32 = 274,2 кВа
Sвн = кВ•А
Найдем ток на высоком напряжении по формуле:
Iвн=Sвн/ Uн (2.33)
Iвн — ток на высоком напряжении
Sвн — полная мощность
Uн — напряжение на высокой стороне, равной 6 кВ
Iвн = 346,3 / 1,73
- 6 = 33,3 А
Рассчитаем сечение нужное для внутриплощадочной сети
Sэ = Iвн / jэ (2.34)
Sэ = 33,3 / 1,4 = 23,8
Выбираем сечение S = 25 мм 2
2.9 Расчет токов короткого замыкания
В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий, которые сопровождаются с резким увеличением тока. Все электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения, должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом величин этих токов.
Основными причинами возникновения коротких замыканий в сети могут быть: повреждение изоляции отдельных частей электроустановок; неправильные действия обслуживающего персонала; перекрытия токоведущих частей установок.
Короткое замыкание в сети может сопровождаться: прекращением питания потребителей, присоединенных к точкам, в которых произошло короткое замыкание; нарушение нормальной работы других потребителей, подключенных к неповрежденным участкам сети, вследствие понижения напряжения на этих участках; нарушением режима работы энергетической системы.
Рассмотрим расчет токов короткого замыкания данного проекта.
Для вычисления токов короткого замыкания по расчетной схеме составляют схему замещения, в которой указывают сопротивления всех источников и потребителей, и намечают вероятные точки для расчета токов короткого замыкания.
В данном проекте за базисное напряжение принимается номинальное напряжение Uном = 110 кВ, а за базисную мощность Sб = 100кВ•А
Схема представляет собой систему неограниченной мощности. В данном случае для трансформаторов, напряжением короткого замыкания Uк = % (дается в каталогах) Uк = 10,5%
Для удобства расчетов токов короткого замыкания применим упрощенную схему замещения для точки К 1 (индуктивная)
Расчет токов короткого замыкания произведен в относительных единицах.
- Хвл = x = = 0,008 (2.35)
х = х 0 l 1 = 0,099
- 10 = 0,99 (2.36)
Uном=115 т.к. это Uном воздушных линий
- Хтр-ра = х = = (2.37)
х — определяется по величине Uк (Uк 10 -3 )
Sном = 16 т.к. — это число и мощность трансформаторов ГПП = 2х16000
Хкабеля = хкаб = = (2.38)
Хкаб = 0,08 т.к. для кабельных линий U-ем 6-20 кВ величина х = 0,08 Ом/км
Упрощенная схема замещения для точки К 1 (активная)
Rвл = r = = 0,035 (2.39)
r = r 0 l 1 = 0,43
- 10 = 4,3 (2.40)
r 0 = 0,43 при решении активного сопротивления данного трансформатора, этим сопротивлением можно пренебречь.
- Rкабеля = r = = (2.41)
для кабелей (кабельных линий) U-ем 6-20 кВ величина r = 0,26 Ом/км
Iб — базисный ток, определяемый по выбранной базисной мощности Sб
Iб = = = кА (2.42)
Z — полное сопротивление выраженное в относительных единицах и приведенное к базисной мощности
Z = (2.43)
Х = 0,96 мОм
R = 0,265 мОм
Z = мОм
Ток короткого замыкания для точки К 1
Iкз 1 = Iб / Z = 5,5 / 0,99 = 5,55 кА (2.44)
i ударн = к Iк = 1,41
- 1,35
- 5,55 = 10,57 (2.45)
К = х / r = 0,96 / 0,265 = 3,9
Также как и для точки К 1 составляем упрощенную схему для точки К2 (индуктивного сопротивления) и (активного сопротивления)
Сопротивление шин
R 0 = 0,017 Ом/м; х0 = 0,31 Ом/м
Sоткл. авт = 200 МВ•А
Хсист = = = 60,5 мОм (2.46)
R шин = r 0 l = 0,017
- 10 = 0,17
Х шин = х 0 l = 0,031
- 10 = 0,31
Iкз 2 = = = 5,08 кА (2.47)
R = 0,435 мОм
Х = 60,81 мОм
Z = = = 60,8 мОм
= 139,7
I уд = к Iк = 1,41
- 1,3
- 5,08 = 9,3 кА
2.10 Выбор токоведущих частей и аппаратов по условиям короткого замыкания
Для их выбора производится сравнение указанных расчетных величин с допускаемыми значениями для токоведущих частей и высоковольтного оборудования.
При этом обеспечения надежности и безаварийной работы расчетные величины должны быть меньше допустимых.
Для выбора предохранителя требуется вычисление Iраб. ВН
Р = 0,02
- 2Sнт = 0,02
- 320 = 6,4 кВт По формуле (2.31)
Q = 0,1
- 2Sнт = 0,1
- 320 = 32 кВар
Рвн = Pmax + P = 205,2 + 6,4 = 211,6 кВт По формуле (2.27)
Qвн = Qmax + Qт = 242,2 + 32 = 274,2 кВа (2.28)
Sвн = кВ•А
Iвн = = = 20,01 А (2.33)
Для этого тока рассчитаем сечение
Sэк = Iвн / j = 20,01 / 1,4 = 14,3 мм2
S = 25мм2 Iдл.доп = 110А ; I = 0,9
- 110 = 99А
Предохранитель подходит если соблюдаются отношения:
Iном.пр-ля Iраб вн, т.к. Iраб вн = 20,01 можно использовать предохранитель типа: ПКТ 103-6-100-31, который имеет Iном.пр-ля = 30.
Для выбора выключателя нагрузки используем данные тока короткого замыкания в точке К1, который равен 20 кА. При выборе выключателя нагрузки соблюдается следующее отношение:
Iном.откл Iкз в данном проекте подходит выключатель нагрузки типа ВНР-10 / 400-10 3УЗ, который имеет Iном.откл = 400А и Iуд = 25А
Автоматический выключатель выбирается по номинальному току, который находится по номинальному току по формуле:
Iн = Sнт / U (2.48)
Iн = 110 / 1,73
- 0,38 = 167,32 А
Сравнивая эту величину с величиной номинального тока расцепителя выбираем автоматический выключатель типа А3740Б
Iн Iном.расцеп
Опорный изолятор выбирается по отношению: Fдоп F
Fдоп = 0,6 Fраз (2.49)
Fдоп = 0,6
- 7,5 = 4,5 кН, т.к. Fраз на изгиб = 7,5кН
F = = = кН
Исходя из этого, выбираем опорный изолятор типа ИО-10-7,50УЗ
т.к. F Fдоп; 2 < 4,5
Шины в распределительных устройствах выбирают по номин ………..