Электроснабжение судоремонтного завода

0

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Электроснабжение судоремонтного завода

  

Аннотация

 

В курсовом проекте выполнено проектирование электроснабжения судоремонтного завода. Рассмотрены вопросы расчета электрических нагрузок, освещения, составления картограммы нагрузок, выбора количества трансформаторов ЦТП, компенсация реактивной мощности, выбора схемы электроснабжения промышленного предприятия, расчет параметров аварийного режима, выполнен выбор кабелей и проводов для питания силовых и осветительных установок; выбор аппаратов коммутации.

Пояснительная записка содержит 53 страницы, в том числе 5 рисунков, 24 таблицы, 18 источников.

 

Содержание

 

Введение. 6

1 Сведения о предприятии. 7

1.1          Исходные данные. 7

1.2 Общая характеристика предприятия. 8

1.3 Категория надежности потребителей предприятия. 9

  1. Определение расчетной электрической нагрузки предприятия. 11

2.1 Определение величины низковольтной электрической нагрузки предприятия. 11

2.1.1 Определение расчётных нагрузок по коэффициенту спроса. 11

2.1.2 Определение расчетной нагрузки цеха методом коэффициента расчетной нагрузки  12

2.1.3 Определение расчетной нагрузки цехов методом удельной мощности на единицу производственной площади. 14

2.1.4 Определение расчётных нагрузок по средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней. 15

2.2 Определение величины осветительной нагрузки предприятия. 18

5 Определение расчётных нагрузок ниже 1000В по предприятию.. 20

6 Определение расчётных нагрузок предприятия выше 1000 В.. 21

7 Определение суммарной расчетной нагрузки по предприятию в целом. 22

  1. Построение картограммы электрических нагрузок. 24

8.2 Выбор источников питания. 25

9 Выбор напряжения питающих и распределительных сетей предприятия. 26

10 Предварительный выбор числа, мощности трансформаторов цеховых подстанций, их места расположения и конструктивного исполнения. 27

10.1 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций. 27

10.2 Выбор типа цеховых ТП, их компоновки и конструктивного исполнения. 28

Таблица 10.2 – Основные технические данные КТП.. 28

10.3 Выбор схемы соединения обмоток цеховых трансформаторов. 29

10.4 Выбор схемы подключения трансформаторов на цеховых трансформаторных подстанциях. 29

11 Выбор схемы распределительной заводской сети. 30

12 Выбор числа, типа, предварительной мощности трансформаторов на ГПП и главной схемы ее соединений. 30

13 Компенсация реактивной мощности. 31

13.1 Составление уравнения баланса реактивной мощности и определение мощности компенсирующих устройств. 31

14 Проверка трансформаторов ГПП и ЦТП на перегрузочную способность. 33

1.4.1 Проверка на аварийную перегрузку трансформаторов ГПП.. 33

1.4.2 Проверка трансформаторов ЦТП на аварийную перегрузку. 35

15 Выбор и проверка кабельных линий. 36

15.1 Расчет кабельных линий напряжением 10  кВ.. 36

15.2 Расчет кабельных линий напряжением ниже 1000 В.. 39

  1. Расчет токов короткого замыкания и проверка. 41

оборудования по токам короткого замыкания. 41

16.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания. 41

Расчет ТКЗ для точки К1. 41

Мощность системы: Sн =500 МВА, сопротивление системы: . 41

17 Выбор и проверка оборудования. 47

Заключение. 52

Список используемой литературы.. 53

 

Введение

 

К области электроснабжения относятся: производство, передача и распределе­ние электроэнергии. Электроэнергию вырабатывают электростанции, которые подразделяются на гидравлические и тепловые. Последние в свою оче­редь делятся на конденсаторные, противодавленческие и смешанные.

Основными потребителями электроэнергии являются промышленные предпри­ятия, которые обычно находятся либо в соответствующих сырьевых рай­онах, либо в близи населённых пунктов промышленных районов.

Очевидно, что месторасположения заводов и фабрик не может совпадать с ме­стом строительства гидростанций и крупных конденсационных станций.

Чем мощнее электростанция, тем больше фабрик, заводов или цехов она мо­жет снабжать электроэнергией и тем значительнее будет обслуживаемый ей район. Следовательно, при любых условиях возникает необходимость в передаче электроэнергии от электростанции к потребителям.

Передача электроэнергии осуществляется посредством линий электропере­дач и трансформаторов, устанавливаемых на повышающих и понижающих подстан­циях.

Промышленными потребителями электроэнергии в большинстве случаев явля­ются электродвигатели и светильники, количество которых весьма велико. Поэтому при передаче электроэнергии, одновременно должно происходить её постепенное распределение и разделение, сначала между крупными потребите­лями, а затем между всё более и более мелкими.

Распределение электроэнергии осуществляется в распределительных устройст­вах подстанций и в распределительных пунктах.

В электроснабжении предприятий все связанные со станциями вопросы имеют важное значение.

         Судоремонтный завод по степени бесперебойности электроснабже­ния относится к приёмникам второй категории. Собственных источни­ков электроснабжения завод не имеет, поэтому питание осуществляется от подстанций энергосистемы неограниченной мощности.

         Электроснабжение предприятия, наряду с обеспечением транспортными коммуникациями, водо- и теплоснабжением есть одна из важнейших задач, реше­ние которой обеспечивает оптимальную работу предприятия. Поэтому глав­ной задачей электроснабжения предприятия является возможность надёжного, качественного, недорогого (по возможности) обеспечения предприятия электроэнер­гией.

 

 

1 Сведения о предприятии

 

1.1   Исходные данные

 

На рисунке 1.1 приведен генеральный план предприятия. Сведения о нагруз­ках и из установленной мощности приведены в таблице 1.1.

 

Рисунок 1.1 – Генеральный план деревообрабатывающего комбината

 

Таблица 1.1 – Сведения об электрических нагрузках

№ на плане

Наименование цеха

Установленная мощ­ность, кВт

1

Корпусный цех

1200

2

Сварочный цех

900

3

Кузнецный цех

890

4

Насосная

200

 

Насосная (10 кВ)

4200

5

Ремонтно-механический цех

 

6

Литейная

800

 

Литейная (10 кВ)

2500

7

Двигательный цех

570

8

Сухой док

1000

9

Плавучий док

1600

10

Механический цех

740

11

Компрессорная

600

 

Компрессорная (10 кВ)

3200

12

Склад кислот

280

13

Склад топлива

120

14

Административный корпус

400

15

Главный корпус

1700

 

Освещение цехов и территории комбината – определить по плану

 

Установленная мощность, кВт (без осветитель­ной)

20900

 

Мощность питающей энергосистемы, МВА

500

 

Реактивное сопротивление системы, отнесен­ной к мощности системы, на стороне 10 кВ

0,4

 

Расстояние от места присоединения, км

11,9

 

 

1.2 Общая характеристика предприятия и особенности технологического процесса

 

Судоремонтные заводы по виду промышленности относятся к тяжелому машиностроению. Ремонт судна, в основном, включает все программы переоборудования, капитального ремонта, технического обслуживания, а также ремонт крупных и незначительных повреждений. Судоремонт является очень важной частью судоходства и промышленности судостроения. Приблизительно 25% рабочей силы на большинстве частных судостроительных заводов выполняет работыпо ремонту и переоборудованию. В настоящее время имеется множество судов, которым необходима модернизация и/или переоборудование для соответствия требованиям по технике безопасности и экологии.

При длительной эксплуатации с судном происходят изменения, которые приводят к разрушению корпуса или выходу из строя оборудования. На металл действуют неблагоприятные факторы. Чтобы продлить срок использования судов их приходится ремонтировать.

Начинается всякий ремонт с осмотра судна и выявления зон механического и химического разрушения. Находятся очаги коррозий. При этом учитываются электрохимические процессы, их скорость, влияние температуры, солености воды и другие факторы. Затем проводят дефектацию систем и устройств, расположенных на судне.

После проведения этих работ приступают к самому ремонту. Устраняют трещины, которые появились во время переменных нагрузок на корпусе судна, проводят правку деформированных листов, ремонтируют настил. Во время ремонта покрывают металл материалом, защищающим его от коррозии, проводят ремонтные подводные работы. Осматривают винты и рули и в случае обнаружения неисправностей делают демонтаж и монтаж этих узлов.

Средняя мощность приводов станков предприятия колеблется в пределах 5-10 кВт. Режимы работы станков весьма разнообразны. Для некоторых станков характерны частые пуски и реверсы. Подъемные механизмы так же работают в повторно-кратковременном режиме. Общая тенденция развития машиностроения состоит в автоматизации самих станков применении программного управления, установки отдельных автоматических линий, станков и создания цехов и заводов автоматов. По степени бесперебойности станки относятся к потребителям II категории. Необходимо соблюдать параметр освещения, чтобы соблюсти необходимую точность работы. На этом предприятии преимущественно установлены металлообрабатывающие станки малой и средней мощности. Основные потребители 1 и 2 категории.

При проектировании электроснабжения завода необходимо учитывать состоя­ние окружающей среды, т.к. этот параметр влияет на выбор оборудования и на схему электроснабжения завода.

Характеристика помещений приводится в виде таблицы 1.2. [13]

 

Таблица 1.3 – Характеристика производственных помещений по особенностям производственной среды

№ на плане

Наименование цеха

Класс взрыво- и пожароопас­ности

Производственная среда

Примечание

1

Корпусный цех

Г

нормальная

 

2

Сварочный цех

Г

нормальная

 

3

Кузнецный цех

Г

жаркая

 

4

Насосная

Г

влажная

насосы

5

Ремонтно-механический цех

Г

нормальная

 

6

Литейная

Г

жаркая

печи

7

Двигательный цех

Г

нормальная

 

8

Сухой док

Г

нормальная

 

9

Плавучий док

Г

влажная

 

10

Механический цех

Г

нормальная

 

11

Компрессорная

В

нормальная

 

12

Склад кислот

В

Химически активная

 

13

Склад топлива

В

нормальная

 

14

Административный корпус

Д

нормальная

 

15

Главный корпус

Г

нормальная

 

 

 

        

При проектировании электроснабжения завода необходимо учитывать катего­рийность потребителей, т.к. этот параметр влияет на выбор оборудования и на схему электроснабжения завода.

Характеристика помещений приводится в виде таблицы 1.4. [15]

Таблица 1.4 – Категория надежности потребителей

№ на плане

Наименование цеха

Категория на­дежности

Примечание

1

Корпусный цех

2

 

2

Сварочный цех

2

 

3

Кузнецный цех

2

 

4

Насосная

1

насосы

 

Насосная (10 кВ)

1

насосы

5

Ремонтно-механический цех

2

 

6

Литейная

1

печи

 

Литейная (10 кВ)

1

печи

7

Двигательный цех

2

 

8

Сухой док

2

 

9

Плавучий док

1

плавучий док

10

Механический цех

2

 

11

Компрессорная

1

компрессоры

 

Компрессорная (10 кВ)

1

компрессоры

12

Склад кислот

3

 

13

Склад топлива

3

 

14

Административный корпус

3

 

15

Главный корпус

2

 

 

Освещение цехов и территории

 

 

 

 

 

2. Определение расчетной электрической нагрузки предпри­ятия

 

2.1 Определение величины низковольтной электрической нагрузки пред­приятия

 

2.1.1 Определение расчётных нагрузок по коэффициенту спроса

                             

 

Данным методом определяются расчётные нагрузки следующих видов це­хов и зданий:

1) Сварочный цех;

2) Кузнечный цех;

3) Насосная;

4) Литейная;

5) Сухой док;

6) Плавучий док;

7) Механический цех;

8) Компрессорная;

9) Склад кислот;

10) Склад топлива;

11) Главный корпус;

 

Определяется расчётная силовая активная, Pрс, кВт, реактивная, Qрс, квар и полная, Sрс, кВА мощность для данных цехов по следующим формулам:

 

,                                                     (2.1)

 

где Рн – номинальная (установленная) мощность цеха, которая представлена в исходных данных, кВт;

      Кс – коэффициент спроса, рассчитываемого цеха (справочная величина) [1, 3, 4].

Для сварочного цеха:

;

 

,                                                     (2.2)

 

где tgφ – коэффициент мощности, рассчитываемого цеха (справочная величина) [1, 3, 4].

;

 

,                                                     (2.3)

.

Расчёты для остальных цехов производится аналогично, и результаты сво­дятся в таблицу 2.2.

 

2.1.2 Определение расчетной нагрузки цеха методом коэффициента рас­четной нагрузки

 

Данным методом определяются расчётные нагрузки следующих видов це­хов и зданий:

1) РМЦ.

Все электроприемники (ЭП) РМЦ группируются по характерным катего­риям независимо от их мощности, и сводятся в 1ый столбец таблицы 2.1. В столбце 2 указывается общее количество ЭП, отнесенных к данной группе. А в столбце 3 указывается суммарная номинальная мощность соответствующей группы ЭП.

 

Наименование исходных данных

Расчётные вели­чины

Ки.гр

Кр

Расчётная нагрузка

Рас­чёт­ный ток, А

По заданию технологов

По справоч­ным данным

Pсм=Ки·Pн

Qсм=Ки·Pн·tgϕ

Эф­фек­тивное число ЭП nэ=2∑Рн)/Pнmax

Ак­тив­ная, кВт

Реак­тивная, квар

Полная, кВА

Наименование ЭП

Количе­ство ЭП, шт n

Ном. (уст) мощность, кВт

Ки

cosϕ

tgϕ

Pр=Кр·Pсм

Qр=1,1Qсм при nэ≤10 Qр=Qсм при nэ>10

Sр=√(Рр2+Qр2)

Iр=Sр/√3·Uн

Общая Рн

Одного ЭП Рнmax /Рнmin

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1. Станки универ­сального назначения

32

237,12

33,28

0,14

0,5

1,732

37,19

45,5

35

0,3

0,75

 

 

 

 

2. Специализирован­ные и агрегатные станки

58

233,7

33,28

0,17

0,65

1,169

39,729

25,448

3. Вентиляторы

12

84,9

14

0,8

0,8

0,75

67,92

35,940

4. Краны, кран-балки, тельферы

6

45,30

11,8

0,06

0,5

1,732

2,718

4,708

5. Преобразователи

3

70

28

0,7

0,8

0,75

49

25,750

6. Печи сопротивле­ния, электрические печи

9

379

75

0,5

0,95

0,329

152

45,35

7. Электрическая сварка

9

285,64

52,5

0,3

0,6

1,333

54,183

68,244

ИТОГО

130

1342,51

  

0,3

    

402,753

242,337

      

302,06

242,34

387,26

588,19

 

Рассчитывается среднесменная активная, Рсм, кВт и реактивная, Qсм, квар мощность отдельных групп ЭП  по следующим формулам:

 

,                                                          (2.4)

 

где Ки – коэффициент использования группы ЭП [16];

Для станков:

 

,                                                    (2.5)

 

где tgφ – коэффициент мощности группы ЭП, который определяется через cosφ [3] по нижеприведённой формуле;

 

,                                                    (2.6)

 

;

Для остальных групп ЭП расчёт производится аналогично, и результаты рас­чёта сводятся в графу 7 и 8.

Эффективное число электроприемников определяется по упрощенному выра­жению:

 

 ,                                               (2.7)

 

где – сумма мощностей групп ЭП, кВт;

       – мощность наибольшего приемника в цехе, кВт;

. Принимается nэ = 35.

Определяется групповой коэффициент использования:

 

,                                                      (2.8)

 

где – суммарная среднесменная мощность (представлена в итоговой строке 7го столбца), кВт;

       – суммарная номинальная (установленная) мощность всех ЭП (пред­ставлена в итоговой строке 3го столбца), кВт;

Определяется групповой коэффициент расчетной нагрузки Kр, в зависимо­сти от Kи.гр и nэ [2], который сводится в графу 11.

Определяется расчётная активная мощность, Рр, кВт:

 

                                                          (2.9)

 

.

Определяется расчётная реактивная мощность, Qр, квар:

1) при

 

 ,                                                    (2.10)

 

2) при

 

,                                                         (2.11)

 

Определяется полная расчетная мощность, Sр, кВА:

 

                                                         (2.12)

 

Определяется расчетный ток, Iр, А по следующей формуле:

 

 ,                                                        (2.13)

 

.

 

2.1.3 Определение расчетной нагрузки цехов методом удельной мощно­сти на единицу производственной площади

 

Данным методом определяются расчётные нагрузки следующих видов це­хов и зданий:

1) Административный корпус;

 

Расчетная нагрузка, Pуд.р, кВт определяется по нижеприведённой фор­муле:

 

,                                             (2.14)

 

где Руд.c – удельная расчётная силовая нагрузка производственной площади (справочная величина), Вт/м2 [5, 7,14];

     F – площадь помещения, м2 (определяется по плану завода).

Расчёт данных цехов и зданий представлен в таблице 2.2. В качестве при­мера ниже приведён расчёт силовой нагрузки для административного корпуса.

;

Расчётная реактивная и полная мощность определяется по формулам (2.2) и (2.3) соответственно:

;

.

 

2.1.4 Определение расчётных нагрузок по средней мощности и отклоне­нию расчетной нагрузки от средней

 

Данным методом определяются расчётные нагрузки следующих видов це­хов:

  • Корпусный цех;
  • Двигательный цех.

Расчётная силовая активная нагрузка, Pрс, кВт определяется по следую­щей формуле

 

,                                                     (2.15)

 

где Рс – среднесменная мощность, кВт;

      β = +1,5 – вероятность отклонения нагрузки от среднего значения (зави­сит от задаваемой точности расчета) [3];

      σ – среднеквадратичное отклонение (определяется из графика или из спра­вочной литературы, исходя из режима работы цеха).

Среднесменная мощность определяется по следующей формуле

 

,                                                     (2.16)

 

где Kи – коэффициент использования цеховой нагрузки (справочная вели­чина) [1, 3, 4].

Приведён расчёт нагрузки для двигательного цеха.

.

 

Рисунок 3.1 – Суточный график нагрузки судоремонтного завода

По графику определяется средняя мощность:

 

,                                                     (2.17)

 

где Рi – мощность i-ой ступени;

      ti – длительность i-ой ступени, ч;

      tсут = 48 – сумма числа часов в сутки летнего и зимнего графиков, ч;

 

Определяется среднеквадратичное отклонение в относительных едини­цах:

 

,                                          (2.18)

 

Определяется среднеквадратичное отклонение σ, кВт:

 

,                                                     (2.19)

 

где Рн – номинальная мощность метизного цеха;

.

.

Расчётная реактивная и полная мощность определяется по формуле (2.2) и (2.3).

;

.

Расчёт для корпусного цеха производится аналогично, и результаты сво­дятся в таблицу 2.2.

 

Таблица 2.2 – Расчетные силовые нагрузки 0,4 кВ по цехам завода

№

 

Наименование по­требителей

Исходные

данные

Определяемые параметры

Рн, кВт

F,

м2

По справочным данным

По расчету

Кс

Рудс, Вт/м2

сosφ/

tgφ

Рр.с,

кВт

Qр.с,

квар

Sр.с,

кВА

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

Корпусный цех

1200

5400

 -

-

0,8

913,97

685,47

1142,46

2

Сварочный цех

900

2900

0,45

-

0,6

626,32

582,155

855,092

3

Кузнецный цех

890

2200

0,45

-

0,45

400,5

794,795

890

4

Насосная

200

2250

0,8

-

0,7

160

163,233

228,571

5

Ремонтно-механический цех

-

2260

-

-

0,78

302,06

242,337

387,256

6

Литейная

800

4170

 0.55

-

0,65

440

514,417

676,923

7

Двигательный цех

570

2740

 -

-

0,8

434,14

325,605

542,675

8

Сухой док

1000

4530

0,4

-

0,6

400

533,333

666,66

9

Плавучий док

1600

2400

0,5

-

0,7

800

816,163

1142,8

10

Механический цех

740

4670

0,35

-

0,7

259

264,23

370

11

Компрессорная

600

560

0,8

-

0,75

480

423,32

640

12

Склад кислот

280

1540

0,3

-

0,7

84

85,6971

120

13

Склад топлива

120

4900

0,3

-

0,7

36

36,727

51,428

14

Административный корпус

400

1950

 -

0,03

0,8

58,5

43,875

73,125

15

Главный корпус

1700

6220

0,4

-

0,8

680

510

850

 

2.2 Определение величины осветительной нагрузки предприятия

 

Определяется осветительная нагрузка, Рр.о.i, кВт i-го цеха методом удель­ной мощности освещения на единицу площади освещаемой поверхности по следую­щей формуле:

 

                                      (2.20)

 

где Pр.о.i – удельная мощность осветительной нагрузки i-го цеха, Вт/м2 [6, 5];

                Fi – площадь i-го цеха, м2.

 

Для здания под номером 14 принимается высота h = 3м., тип лампы: ЛЛ с КСС Д1; а для остальных зданий и цехов – h = 9м., тип лампы: ДРЛ с КСС Д1 в светильнике РСП.

Определяется осветительная нагрузка для корпусного цеха:

;

Минимальная освещенность составляет Еmin=200лк [5];

Руд.о.100% = 3.4 Вт/м2 – удельная мощность при Е` = 100лк, коэффициенте за­паса Кз/ =1,5 и КПД/ =100%, определённая по справочным данным [1, 5].

                                        (4.2)

 

.

Реактивная и полная мощность определяется по формулам (3.12) и (3.13):

;

.

Расчет для остальных цехов и зданий аналогичен, результаты расчёта све­дены в таблицу 4.1.

Определение осветительной нагрузки территории завода также определя­ется по удельным показателям, исходя из нормированной освещенности Emin = 2 лк,  = 0,16 - 0,25 Вт/м2 [6]. Результат расчёта представлены в таблице 4.1.

 

 

№ по плану

Наименование потреби­телей

Площадь помещения

Минимальная освещенность

Руд.о.,Вт/м2

Тип

ламп

Удельная мощность

 

Расчётная мощность освещения

F,  м2

  

Pуд.о,

Вт/м2

cosφ

tgφ

Pр.о, кВт

Qр.о, квар

Sр.о, кВА

1

Корпусный цех

5400

200

3,4

дрл

6,8

0,85

0,62

36,72

22,76

43,20

2

Сварочный цех

2900

300

3,4

дрл

10,2

0,85

0,62

29,58

18,33

34,80

3

Кузнецный цех

2200

200

4,1

дрл

6,8

0,85

0,62

14,96

9,27

17,60

4

Насосная

2250

150

4,1

дрл

5,1

0,85

0,62

11,48

7,11

13,50

5

РМЦ

2260

400

3,4

дрл

13.6

0,85

0,62

30,74

19,05

36,16

6

Литейная

4170

300

3,4

дрл

10,2

0,85

0,62

42,53

26,36

50,04

7

Двигательный цех

2740

300

3,4

дрл

10.2

0,85

0,62

27,95

17,32

32,88

8

Сухой док

4530

150

3,4

дрл

5,1

0,85

0,62

23,10

14,32

27,18

9

Плавучий док

2400

150

3,4

дрл

5,1

0,85

0,62

12,24

7,59

14,40

10

Механический цех

4670

300

3,4

дрл

10,2

0.85

0,62

47,63

29,52

56,04

11

Компрессорная

560

200

4,1

дрл

6,8

0,85

0,62

3,81

2,36

4,48

12

Склад кислот

1540

75

3,4

дрл

2,55

0,85

0,62

3,93

2,43

4,62

13

Склад топлива

4900

75

3,4

дрл

2,55

0,85

0,62

12,50

7,74

14,70

14

Административный корпус

1950

300

2,3

лл

10,2

0,95

0,329

19,89

6,54

20,94

15

Главный корпус

6220

200

3,4

дрл

6,8

0,85

0,62

42,30

26,21

49,76
 

Освещение террито­рии завода

48690

 

0,2

 

0,2

0,85

0,62

8,93

5,53

10,5
                         

 Таблица 4.1 – Расчёт мощности осветительной установки

 

5 Определение расчётных нагрузок ниже 1000В по пред­приятию

 

Определяется расчётная нагрузка i-го цеха путём сложения силовой и освети­тельной нагрузки по следующей формуле:

 

                                                   (5.1)

 

Расчетные силовые и осветительные нагрузки цехов берутся соответст­венно из таблиц 3.2 и 4.1. Расчёт представлен в таблице 5.1. В качестве примера ниже приведён расчёт нагрузки заводоуправления.

;

;

.

 

Таблица 5.1 – Суммарная цеховая нагрузка ниже 1000 В

№

Наименование потребителей

Расчетные нагрузки

силовые

осветительные

суммарные

Рр.с,

кВт

Qр.с

 квар

Sр.с,

кВА

Рр.о,

кВт

Qр.о,

квар

Sр.о,

кВА

Рр.ц,

кВт

Qр.ц,

квар

Sр.ц,

кВА

1

Корпусный цех

913,9

685,4

1142,46

36,72

22,76

43,20

950,7

697,5

1179,1

2

Сварочный цех

626,3

582,1

855,092

29,58

18,33

34,80

655,9

600,5

889,3

3

Кузнецный цех

400,5

794,7

890

14,96

9,27

17,60

415,5

804,1

905,1

4

Насосная

160

163,2

228,571

11,48

7,11

13,50

171,5

170,3

241,7

5

РМЦ

302,0

242,337

387,256

30,74

19,05

36,16

482,5

540,8

724,8

6

Литейная

440

514,417

676,923

42,53

26,36

50,04

462,1

342,9

575,4

7

Двигательный цех

434,1

325,6

542,675

27,95

17,32

32,88

332,8

261,4

423,2

8

Сухой док

400

533,3

666,66

23,10

14,32

27,18

423,1

547,7

692,1

9

Плавучий док

800

816,1

1142,8

12,24

7,59

14,40

812,2

823,7

1156,8

10

Механический цех

259

264,23

370

47,63

29,52

56,04

306,6

293,8

424,6

11

Компрессорная

480

423,32

640

3,81

2,36

4,48

483,8

425,7

644,4

12

Склад кислот

84

85,6971

120

3,93

2,43

4,62

87,9

88,1

124,5

13

Склад топлива

36

36,727

51,428

12,50

7,74

14,70

48,5

44,5

65,8

14

Административный корпус

58,5

43,875

73,125

19,89

6,54

20,94

78,4

50,4

93,2

15

Главный корпус

680

510

850

42,30

26,21

49,76

722,3

536,2

899,6

-

Освещение терри­тории завода

-

-

-

8,93

5,53

10,5

9,7

6,0

11,5

Итого:

6074,5

6021,4

8553,1

369,1

212,3

427,2

6443,6

6233,6

8965,4
                               

 

6 Определение расчётных нагрузок предприятия выше 1000 В

 

Определяется расчётная активная нагрузка, Рр, кВт:

 

                                                    (6.1)

 

где Кз – коэффициент загрузки ЭП (справочная величина).

 

Для компрессорного цеха принимаются к установке следующие виды двигате­лей: два синхронных двигателя типа СДКП2 19 39 16УХЛ4 с техническими ха­рактеристиками: Рн =2000 кВт, cosφ=0,9, Кз = 0,8 [6];

Для насосного цеха принимаются к установке следующие виды двигате­лей два синхронных двигателя типа СДКП2 18 51 16ФУХЛ4 с техническими характе­ристиками: Рн =1600 кВт, cosφ=0,9, Кз = 0,8 [7];

Для литейного цеха принимаются к установке 2 индукционные печи: марки ИЧТ-2,5  мощностью Рн=910 кВт; и марки ИАТ-6 мощностью  Рн=1400 кВт.  [9]

Расчёт представлен в таблице 6.1. В качестве примера ниже приведён рас­чёт определения нагрузки для компрессорной:

 

 

(6.2)

 

.

По формуле (3.3) ;

Так как синхронные двигатели вырабатывают реактивную мощность, то пе­ред расчётной реактивной мощностью ставится знак «–».

По формуле (3.12) и (3.13):   ;

.

 

Таблица 6.1 – Расчетные силовые нагрузки ЭП выше 1000 В

№

по ген-

плану

Наименование потребителей

Рн,

кВт

Кз

сosφ/tgφ

Расчетные величины

,

кВт

,

квар

,

кВА

1

2

3

4

5

6

7

8

ЭП напряжением 10 кВ

4

Насосная

4200

0,8

0,9/0,48

3360

-1627,3

3733,3

11

Компрессорная

3200

0,8

0,9/0,48

2560

-1239,8

2844,4

6

Литейная

2500

0,8

0,85/0,62

2000

1239,4

2352,9

Итого:

7920

-1627,6

8930,7

7 Определение суммарной расчетной нагрузки по предпри­ятию в целом

 

Определяется суммарная расчётная активная нагрузка по предприятию на ши­нах 10кВ ГПП (ПГВ) или РП:

 

,                    (7.1)

 

где  – суммарная расчетная нагрузка цехов завода напряжением ниже 1000В (таблица 5.1.);

      Крм – коэффициент разновременности максимумов электрических нагрузок. Крм = 0,8÷1 [3];

      – суммарная нагрузка ЭП напряжением выше 1кВ (таблица 6.1);

      – потери активной мощности в линиях;

      – потери активной мощности в трансформаторах.

Аналогично определяется суммарная реактивная мощность предприятия:

 

.                     (7.2)

 

Поскольку схема электроснабжения еще не выбрана, не определены количе­ства и мощности трансформаторов на подстанциях, а также их местоположе­ние, потери мощности в линиях и трансформаторах определяются по приближенным формулам:

 

,                                            (7.3)

 

где  – суммарная полная расчётная мощность ниже 1кВ по заводу;

 

,                                              (7.4)

 

,                                              (7.5)

 

где – суммарная активная расчётная мощность ниже 1кВ по заводу;

 

,                                             (7.6)

 

где – суммарная реактивная расчётная мощность ниже 1кВ по заводу.

По формуле (3.13):

.

 

8. Построение картограммы электрических нагрузок

 

На генеральный план предприятия наносится картограмма нагрузок, кото­рая представляет собой размещенные на генеральном плане окружности, площади которых в выбранном масштабе равны расчётным нагрузкам цехов, а именно:

 

,                                                    (8.1)

 

где Рi  – расчётная мощность i-го цеха (из таблицы 5.1), кВт;

       ri – радиус круга, м;

       m – масштаб для определения площади круга, кВт/м2.

 

.                                                           (8.2)

 

Силовые нагрузки выше 1000В изображаются отдельными кругами.

Осветительная нагрузка наносится в виде сектора круга, изображающего на­грузку до 1000 В. Угол сектора α определяется из соотношения активных расчет­ных силовых Рр.с и осветительных нагрузок Рр.о цехов, (Рр.ц=Рр.с+Рр.о).

 

.                                                (8.3)

 

Принимается m = 0,2 кВт/м2.

Для  корпусного цеха:

;

.

Для остальных цехов расчет ведется аналогично. Результаты расчетов сво­дятся в таблицу 3.1.

 

Определяются координаты центра электрических нагрузок (ЦЭН) цеха Хцэн и Yцэн, м по следующим формулам:

 

;                                                   (8.4)

 

,                                                     (8.5)

 

где Рi – расчетная нагрузка i-го цеха;

      Хi и Yi –  координаты i-го цеха.

Результаты расчёта ЦЭН представлены в таблице 8.1.

 

Таблица 8.1 - Расчет радиусов для картограммы и ЦЭН

№

Наименование цеха

Расчетная на­грузка цехов

Радиус круга

Угол сектора

Координаты i-го цеха

ЦЭН

Pр.ц

кВт

Pр.о

кВт

Ri,м

α, 0

Хi,м

Yi,м

XЦЭН, м

YЦЭН, м

1

Корпусный цех

913,97

36,72

38,1

14,5

505

257

310,34

163,2

2

Сварочный цех

626,32

29,58

31,6

17,0

461

172

3

Кузнецный цех

400,5

14,96

25,3

13,4

558

160

4

Насосная

160

11,48

16,0

25,8

379

180

5

РМЦ

302,06

30,74

21,9

36,6

140

271

6

Литейная

440

42,53

26,5

34,8

151

152

7

Двигательный цех

434,14

27,95

26,3

23,2

149

129

8

Сухой док

400

23,10

25,2

20,8

308

115

9

Плавучий док

800

12,24

35,7

5,5

225

45

10

Механический цех

259

47,63

20,3

66,2

72

50

11

Компрессорная

480

3,81

27,6

2,9

198

190

12

Склад кислот

84

3,93

11,6

16,8

50

180

13

Склад топлива

36

12,50

7,6

125

50

265

14

Административный корпус

58,5

19,89

9,7

122,4

215

288

15

Главный корпус

680

42,30

32,9

22,4

380

260

4

Насосная (10кВ)

3360

 

36,5

 

379

180

11

Компрессорная (10кВ)

2560

 

31,9

 

198

190

6

Литейная (10кВ)

2000

 

28,6

 

151

152

 

8.2 Выбор источников питания

 

В качестве источника питания на предприятие применяется главная понизи­тельная подстанция (ГПП). ГПП размещается на границе предприятия со стороны подвода воздушных питающих линий. Питание ГПП от сетей энергосис­темы выполняется по двум линиям, подключенным к независимым источ­никам питания.

 

 

 

9 Выбор напряжения питающих и распределительных сетей предприятия

 

Основным напряжением питающих сетей является 110 кВ. Выбор рационального напряжения питающей сети предприятия определяется расчетной нагрузкой, удаленностью от источника питания, перспективой развития, наличием сторонних потребителей и т.д.

Формула для определения рационального напряжения:

,                                          (9.1)

где L – длина линии, км;

      Р – передаваемая активная мощность, МВт.

 

Принимается напряжение питающей линии 110 кВ.

Распределительная сеть промышленного предприятия выполняется на напряжении 10 кВ.

 

10 Предварительный выбор числа, мощности трансформато­ров цеховых подстанций, их места расположения и конструктив­ного исполнения

 

10.1 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций

 

На основании картограммы электрических нагрузок производится распределе­ние потребителей электроэнергии между цеховыми трансформатор­ными подстанциями (ТП), которая представлена в нижеприведённой таблице.

 

Таблица 10.1 – Распределение электрических нагрузок по пунктам питания

NN под-стан-ций на ген-плане завода

Наиме-нова­ние по­треби­телей

Расчетная нагрузка

Кате­го­рий­ность по­тре­би­те­лей

Коли­че­ство транс­фор­ма­то­ров, n

Коэффициент загрузки, Кз

Расчетная мощность трансформатора, Sт расч

Номинальная мощность трансформатора, Sнт

,

кВт

,

кВАр

,

кВА

ТП-1

 

Цех 15

722,3

536,2

899,6

II

2

0,8

562,2

1000

ТП-2

Цех 1

950,7

697,5

1179,1

II

2

0,8

737,0

1000

ТП-3

Цеха 2, 4

827,4

770,8

1130,8

II

2

0,8

706,8

1000

ТП-4

Цех 3

415,5

804,1

905,1

II

2

0,8

565,7

1000

ТП-5

Цех 5, 14

411,2

311,8

516,0

III, III

1

0,9

573,4

630

ТП-6

Цеха 11

483,8

425,7

644,4

I

2

0,7

460,3

630

ТП-7

Цех 6, 12, 13

619,0

673,4

914,6

I, III, III

2

0,7

653,3

630

ТП-8

Цех 7

462,1

342,9

575,4

II

2

0,8

359,6

630

ТП-9

Цех 10

306,6

293,8

424,6

II

2

0,8

265,4

400

ТП-10

Цех 8

423,1

547,7

692,1

II

2

0,8

432,5

630

ТП-11

Цех 9

812,2

823,7

1156,8

I

2

0,7

826,3

1000

Примечание: расчетная нагрузка ТП 7 включает в себя нагрузку 3-х цехов (6, 12, 13) и наружное освещение предприятия (данные из таблицы 6.1)

 

Определяются расчётные мощности трансформаторов, Sт.расч., кВА по следующей формуле:

 

,                                                     (10.1)

 

где Sр.ТПi – сумма полных расчётных мощностей потребителей, питающихся от i-ой ТП , кВА;

       – коэффициент загрузки трансформаторов [8];

       n – число трансформаторов цеховой подстанции.

От ТП-3 осуществляется питание сварочного цеха (№2), нососная (№4), поэтому Sр.ТП3 = Sр.ц 2 + Sр.ц 4 =889,26+241,7 =1130,8  кВА.

К установке принимается трансформатор номинальной мощностью

Для остальных ТП расчёты ведутся аналогично, результаты которых сводятся в таблицу 10.1.

 

10.2 Выбор типа цеховых ТП, их компоновки и конструктивного исполнения

 

При проектировании применяются комплектные трансформаторные подстанции промышленного типа (КТПП), обеспечивающие большую надежность и сокращение сроков строительства.

КТП промышленного типа выпускаются как для внутренней установки, так и для наружной установки.

КТП состоят из РУВН, силового трансформатора и РУНН, соединительных элементов высокого и низкого напряжений, шинопроводов (при двухрядном расположение КТП) и других элементов.

Таблица 10.2 – Основные технические данные КТП

Параметры

 

Номинальная мощность трансформатора, кВА

400,630, 1000

Тип силового трансформатора

ТМЗ

Тип шкафа на стороне 6(10) кВ

ШВВ

Тип шкафа на стороне 0,4 кВ:

 

для ввода

ШНВ

Линейный

ШНЛ

Секционный

ШНС

 

В данном проекте применяются пристроенные цеховые трансформаторные подстанции (цех №3, 6) и встроенные ТП (все остальные цеха).

У встроенных цеховых подстанций одна из стен совпадает со стеной цеха, а сама подстанция размещается на площади цеха.

У пристроенных цеховых подстанций одна из стен совпадает со стеной цеха, но сама подстанция располагается вне цеха.

Устройство со стороны высшего напряжения подстанции выполняется без сборных шин в виде высоковольтного шкафа или кожуха с кабельном вводом. Предприятие-изготовитель предлагает несколько вариантов схем УВН.

На КТП устанавливаются специальные силовые трансформаторы типа ТМЗ,  имеющие баки повышенной прочности, боковые выводы, защищённые от прикосновения.

 

10.3 Выбор схемы соединения обмоток цеховых трансформаторов

 

По условиям надежности действия защиты от однофазных к.з. в сетях напряжением до 1000 В и возможности подключения несимметричных нагрузок применяется трансформаторы со схемой соединения обмоток «треугольник-звезда» с нулевым выводом, рассчитанным на ток 0,75 Iномт.

 

10.4 Выбор схемы подключения трансформаторов на цеховых трансформаторных подстанциях

 

В зависимости от схемы питания подстанции применяются различные способы подключения трансформаторов на ЦТП.

Так, при питании по радиальной схеме возможно глухое присоединение трансформаторов и через отключающие аппараты (выключатель нагрузки, предохранитель). Если трансформатор ЦТП входит в зону действия защиты выключателя, установленного на НН ГПП и при небольшой длине кабеля (100 – 150 м), то возможно глухое присоединение трансформатора.

При магистральном питании подстанции применяется установка отключающего аппарата перед цеховым трансформатором (выключателя нагрузки, силового выключателя).

Схемы подключения ЦТП приведены на рисунках 10.1 и 10.2.

 

а) – глухой ввод.

Рисунок 10.1 – Схемы подключения ЦТП к радиальным линиям

 

а) – применение разъединителя и плавкого предохранителя в цепи; б) и в) – применение выключателя нагрузки; г) – применение силового выключателя.

Рисунок 10.2 – Схемы питания ЦТП от магистральных линий

 

11 Выбор схемы распределительной заводской сети

 

Питание ТП 10/0,4 кВ выполняется кабельными линиями по магистральной схеме от секций 10 кВ подстанций промышленного предприятия ГПП.

Питание индивидуальных электроприемников  10 кВ (высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, печей) выполняется радиальными кабельными линиями.

 

12 Выбор числа, типа, предварительной мощности трансформаторов на ГПП и главной схемы ее соединений

 

Для преобразования и распределения электроэнергии, получаемой от энергосистем, в системах электроснабжения промышленных предприятий используют главные понизительные подстанции (ГПП). На подстанциях для изменения напряжения переменного тока служат силовые трансформаторы, выпускаемые в широком диапазоне номинальных мощностей и напряжений, в различных конструктивных исполнениях.

 Устанавливаются два трансформатора на подстанции, питающие электроприемники I или II категории и не имеющие на вторичном напряжении связи с другими подстанциями. Чтобы оба трансформатора могли надежно резервировать друг друга, они запитываются от независимых источников по не зависящим друг от друга линиям. Ввиду того, что взаимное резервирование трансформаторов должно быть равнозначным, они выбираются одинаковой мощности.

По конструктивному исполнению применяются масляные трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) с группой соединения обмоток Y/Δ-11: ТДН.

Нормальный режим работы двухтрансформаторных подстанций раздельный, это предусматривается в целях уменьшения токов короткого замыкания и позволяет применить более легкую и дешевую аппаратуру на стороне низшего напряжения трансформаторов.

Номинальная мощность трансформаторов выбирается по расчетной нагрузке. Тогда номинальная нагрузка трансформатора:

,                                             (12.1)

где Sp – расчетная нагрузка предприятия, найденная в разделе 8;

n – количество трансформаторов ГПП;

  Кз – коэффициент загрузки трансформаторов, определяемый в зависимости от категории потребителей.

=9359,21 кВА

 

Полученная мощность трансформатора округляется до стандартной

= 10000 кВА.

Принимается  тип подстанции – тупиковая.

 

13 Компенсация реактивной мощности

 

13.1 Составление уравнения баланса реактивной мощности и определение мощности компенсирующих устройств

 

Мощность компенсирующих устройств (КУ) определяют из уравнения баланса реактивной мощности:

,                                    (13.1)

где Qэ – реактивная мощность, выдаваемая энергосистемой, квар;

Qр – расчетная мощность потребителей промышленного предприятия (с учетом коэффициента разновременности Крм  = 0,85 ÷ 0,95);

Qсд – мощность, выдаваемая синхронными двигателями предприятия, работающими с опережающим сos φ (их мощность со знаком «минус» учтена при расчете нагрузок);

Qку – мощность компенсирующих устройств.

Мощность, выдаваемая энергосистемой, определяется в соответствии с «Порядком расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности», утвержденным приказом Минэнерго от 22 февраля 2007 года № 49 по формуле:

.                                                  (13.2)

Значение коэффициента реактивной мощности tgφ определяют в зависимости от номинального напряжения сети, к которой подключен потребитель: при подключении к сети напряжением 110 кВ (154 кВ) tg φ = 0,5;

Рр – величина, определяемая в разделе 8.

Из уравнения (13.1):

.                                              (13.3)

 

квар

Qку = 5066,11 – 7045,92 = - 1979,8 квар.

 

          Главным источником реактивной мощности на данном предприятии являются синхронные двигатели, работающие в режиме перевозбуждения (с опережающим cosφ). И так как реактивной мощности вырабатывается с избытком, то предприятие может продавать реактивную мощность.

 

Проверяем трансформаторы по пропускной способности. При передаче РМ из сетей 10 кВ к ЭП напряжением ниже 1000 В учитывается максимальная реактивная мощность трансформаторов, которую они способны через себя «пропустить»:

,                                     (13.4)

где N – число трансформаторов;

      Кз – рекомендуемый коэффициент загрузки трансформатора;

      Sномт – номинальная мощность трансформатора, МВА;

     Pсм – активная мощность трансформаторов за наиболее загруженную смену.

Мощность БК НН, устанавливаемых в цеховой сети, определяется, исходя из пропускной способности трансформатора по формуле:

 

;                                                 (13.5)

 

Полученная реактивная мощность распределяется между трансформаторами цеха пропорционально их реактивным нагрузкам. Результаты расчета вносятся в таблицу 13.1.

Для ТП-1:

1427,69 квар.

квар

Трансформатор пропускает через себя всю реактивную мощность. Значит, установка КУ не требуется.

Для остальных ТП расчёт аналогичен, результаты сведены в таблицу 13.1.

 

 

 

Таблица 13.1

 

Sнт

Рсм

Qсм

Кз

Qmax

Qнк

ТП1

1000

722,3

536,2

0,8

1427,69

-891,5

ТП2

1000

950,7

697,5

0,8

1286,93

-589,4

ТП3

1000

827,4

770,8

0,8

1369,47

-598,6

ТП4

1000

415,5

804,1

0,8

1545,12

-741,1

ТП5

630

411,2

311,8

0,9

390,404

-78,61

ТП6

630

483,8

425,7

0,7

737,464

-311,8

ТП7

630

619,0

673,4

0,7

628,345

45,034

ТП8

630

462,1

342,9

0,8

895,845

-552,9

ТП9

400

306,6

293,8

0,8

561,761

-268

ТП10

630

423,1

547,7

0,8

914,903

-367,3

ТП11

1000

812,2

823,7

0,7

1140,29

-316,5

 

Для ТП7 устанавливаются два КУ марки УКМ 58-0,4-25-5 У1 мощностью =25 кВар.

 

 

14 Проверка трансформаторов ГПП и ЦТП на перегрузочную способность

1.4.1 Проверка на аварийную перегрузку трансформаторов ГПП

 

Осуществляется проверка трансформаторов ГПП на аварийную перегрузку (при отключении одного из трансформаторов).

Определяется коэффициент покрытия трансформаторами нагрузки подстанции в аварийном режиме:

 

,                                         (14.1)

 

Коэффициент меньше 1, следовательно, трансформатор  испытывает аварийную перегрузку.

 

По пересечению графика нагрузок  и линии Кнт ав* определяется время аварийной перегрузки t`п ав .

 

Определяется коэффициент начальной загрузки в аварийном режиме К1ав:

К1ав= ,                                           (14.2)

 

Определяется коэффициент аварийной  перегрузки по графику:

                                       =                              (14.3)

 

 

 

Т.к. 0,9 Kmax < , то расчетный коэффициент перегрузки К2ав =K`2ав , h=14ч.

  По таблице 1.36 [3], в зависимости от К1, h, эквивалентной годовой температуры охлаждающей среды Θ  и системы охлаждения трансформатора, определяется допустимый коэффициент перегрузки К2доп ав. При К1ав =0,9, h = 14 ч, Θ= 14.5 ºС (для г. Волжский):

Проверка осуществляется по выражению:

 

К2допав ≥ К2ав.                                                 (14.4)

 

      1,4>1,279

 

Условие выполняется, следовательно, выбранный трансформатор  удовлетворяет условию проверки на аварийную перегрузку.

 

Таблица 14.1 – Паспортные данные трансформатора

Тип

Sном, МВА

Напряжение обмотки, кВ

Потери, кВт

Uк,%

Iх,%

ВН

НН

Рхх

Рк

ТДН-10000/110

10000

115

6,6:11

14

60

10,5

0,9

 

 

1.4.2 Проверка трансформаторов ЦТП на аварийную перегрузку

 

После уточнения мощности, проходящей через трансформатор, находится реальный (фактический) коэффициент загрузки трансформаторов, Кзф, а также производится проверка трансформаторов на перегрузку по ГОСТ 14209-85 и делаются соответствующие выводы.

Уточненные нагрузки трансформаторов цеховых подстанций и ГПП, а также уточненные номинальные мощности этих трансформаторов приведены в таблице 14.1.

ТП7 не проходит по аварийной перегрузке, величина  превышения 10.5%, что компенсируется  отключением потребителей 3-ей категории на время аварии. Аварийная перегрузка трансформаторов остальных ЦТП не превышает допустимых пределов.

 

Таблица 13.2 – Проверка трансформаторов ЦТП на аварийную перегрузку

№ ТП

Sнт, кВА

Sр,кВА

n

h, ч

Кзф

К2фак

К2доп

ТП1

1000

899,6

2

14

0,45

0,90

1,3

ТП2

1000

1179,1

2

4

0,59

1,18

1,6

ТП3

1000

1130,8

2

4

0,57

1,13

1,6

ТП4

1000

905,1

2

14

0,45

0,91

1,3

ТП5

630

644,4

1

1

0,82

0,82

1,9

ТП6

630

914,6

2

12

0,51

1,02

1,3

ТП7

630

575,4

2

14

0,73

1,45

1,3

ТП8

630

424,6

2

1

0,46

0,91

1,9

ТП9

400

692,1

2

1

0,53

1,06

1,9

ТП10

630

1156,8

2

4

0,55

1,10

1,6

ТП11

1000

899,6

2

14

0,58

1,16

1,3

 

ТП7 не проходит по аварийной перегрузке, величина  превышения 10.5%, что компенсируется  отключением потребителей 3-ей категории на время аварии. Аварийная перегрузка трансформаторов остальных ЦТП не превышает допустимых пределов.

 

15 Выбор и проверка кабельных линий

15.1 Расчет кабельных линий напряжением 10  кВ

 

Кабели выбирают:

- по напряжению установки:

;                                         (15.1)

         10=10 кВ.

- по конструкции;

Выбирается силовой кабель с изоляцией из СПЭ марки АПвП

- по экономической плотности тока по формуле:

,                                             (15.2)

где Iраб – рабочий ток питающей линии, А;

       jэк  – экономическая плотность тока, определяемая материалом проводника, конструкцией сети, числом часов использования максимальной нагрузки Тм и т.д., А/мм2 .

Выбранные кабели проверяют по допустимому току:

,                                                  (15.3)

где Iмах   – максимально возможный ток, протекающий по кабелю;

   – длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом положенных кабелей К1 и на температуру окружающей среды К2.

 

.                                            (15.4)

 

Ток Iдл.доп и поправочные коэффициенты К1 и К2  определяются по [10].

 

При выборе кабелей учитывается допустимая перегрузка, которая зависит от вида прокладки, длительности максимума и предварительной нагрузки кабелей по термической стойкости по условию:

,                                                (15.5)

где Вк  –  тепловой импульс из таблицы 16.1;

С – постоянная, определяемая из справочной литературы [11].

 

Для кабеля от ГПП до ТП1:

А

Для кабелей с алюминиевыми жилами и изоляцией из СПЭ  принимается  jэк = 1,7 A/мм2.

мм2

Принимается  Fст=35 мм2 .

Принимается кабель марки АПвПг 3×35, Iдл.доп=115 А при прокладке в кабельном сооружении при групповой прокладке (в траншее) [12].

       Проверка по длительно допустимому току в аварийном режиме.       

Аварийным режимом является отключение половины питающих кабелей:

А

 

Ток Iдл.допи поправочные коэффициенты К1 и К2  определяются каталогу.

К1=1,04 - поправочный коэффициент, учитывающий условия охлаждения проводника и зависящий от температуры окружающей среды. При прокладке в земле температура окружающей среды принимается 15°. Для кабелей, проложенных в литейный и кузнечный цех, где жаркая производственная среда, коэффициент равен 0,88.

К2- поправочный коэффициент, зависящий от способа прокладки проводников. Кабели проложенные в траншее по 6 кабелей (самые тяжелые условия прокладки при выходе из ГПП) К2=0,75, в траншее по 3 кабеля К2=0,85.

А

                89,7 > 51,9 (А)

 

17,2  < 35

Для электроснабжение плавучего дока выбирается подводный кабель марки 2XS(FL)2YRAA .

Выбор и проверка остальных кабельных линий  производится аналогично.

Результаты расчета сводятся в таблицу 15.1.

 

Таблица 15.1 – Выбор и проверка кабельных линий 10 кВ

Участки сети

, кВА

, А

, А/мм2

Кол. каб.

, мм2

, мм2

, А

, А

, мм2

, мм2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

ГПП-ТП1

899,6

26,0

1,7

2

15,3

35

89,7

51,9

17,2

35

ГПП-ТП2

1179,1

34,0

1,7

2

20,0

35

89,7

68,1

24,7

35

ГПП-ТП3

1130,8

32,6

1,7

2

19,2

35

89,7

65,3

65,7

70

ГПП-ТП4

905,1

26,1

1,7

2

15,4

35

75,9

52,3

20,1

35

ГПП-ТП5

516,0

29,8

1,7

1

17,5

35

89,7

29,8

65,7

70

ГПП-ТП6

644,4

18,6

1,7

2

10,9

35

89,7

37,2

65,7

70

ГПП-ТП7

914,6

26,4

1,7

2

15,5

35

75,9

52,8

65,7

70

ГПП-ТП8

575,4

16,6

1,7

2

9,8

35

89,7

33,2

20,5

35

ГПП-ТП9

424,6

12,3

1,7

2

7,2

35

89,7

24,5

15,3

35

ГПП-ТП10

692,1

20,0

1,7

2

11,8

35

89,7

40,0

22,3

35

ГПП-ТП11

1156,8

33,4

1,7

2

19,6

35

89,7

66,8

17,2

35

ГПП-СД2

3733,3

107,8

1,7

2

63,4

120

232,4

215,6

-

-

ГПП-СД2

2844,4

82,1

1,7

2

48,3

70

187,2

164,2

-

-

ГПП-ИЧТ-2,5

856,47

51,1

1,7

1

30,9

50

128,7

49,4

-

-

ГПП-ИАТ-6

1505,8

86,94

1,7

1

47,6

50

128,7

86,9

-

-

 

 

15.2 Расчет кабельных линий напряжением ниже 1000 В

 

Сечение кабельных линий заводской сети напряжением ниже 1000 В выбирают по нагреву длительным расчетным током

 

,                                            (15.6)

 

где К1 и К2 – поправочные коэффициенты на количество лежащих рядом кабелей и температуру окружающей среды.

 

Так для кабеля от ТП 5 до административного корпуса:

 

А

 

Выбирается k1 = 1 для 1 кабеля в однослойной прокладке.

Выбирается k2 = 1 для температуры окружающей среды 15°С при прокладке в земле.

При использовании четырехжильных кабелей используем поправочный коэффициент 0,92

 

А

 

276,2 А > 134,5 А

 

Принимается кабель марки  АПвБбШп 4×120 при прокладке в траншее.[1]

Выбор остальных кабельных линий  производится аналогично.

Результаты расчета сводятся в таблицу 15.2.

 

Таблица 15.2 – Выбор кабельных линий 0,4 кВ

Участки сети

, кВА

, А

Кол. каб.

К1

, А

, А

, мм2

Марка

Способ прокладки

1

2

3

4

5

7

8

9

10

11

ТП3-цех4

169,2

174,4

2

0,9

401

360,9

240

АПвБбШп

в траншее

ТП5-цех14

130,5

134,5

1

1

306,9

306,9

120

АПвБбШп

в траншее

ТП7-цех12

349,9

179,7

1

0,9

306,9

276,2

120

АПвБбШп

в траншее

ТП7-цех13

67,87

95

1

0,9

230,6

207,5

95

АПвБбШп

в траншее

 

 

Проверка кабелей по потере напряжения осуществляется по формуле:

 

,              (15.7)

 

где     Iр – рабочий ток одного кабеля, А;

R0 – погонное активное сопротивление кабеля, Ом\км;

X0 – погонное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км;

lл – длина КЛ, км;

U – напряжение сети, кВ.

 

Так для участкаТП5-цех14 с кабелем марки АПвБбШп 4х120 потери напряжения составят:

 

      

Допустимые потери напряжения составляют 5%. Значит выбранный кабель удовлетворяет условиям проверки по потери напряжения. Проверка для остальных кабелей аналогична, данные расчетов сведены в таблицу 15.3.

 

Таблица 15.3 – Проверка кабелей 0,4 кВ по потере напряжения

Участки сети

, А

lл, км

cosφ

sinφ

, мм2

R0*10-3

Ом/км

X0*10-3, Ом/км

ΔU, %

Fст, мм2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ТП3-цех4

174,4

0,044

0,7

0,71

240

0,044

0,16

0,78

240

ТП5-цех14

134,5

0,054

0,8

0,6

120

0,054

0,325

0,99

120

ТП7-цех12

179,7

0,053

0,7

0,71

120

0,053

0,325

1,20

120

ТП7-цех13

95

0,071

0,7

0,71

95

0,071

0,411

1,03

95

 

 

  1. Расчет токов короткого замыкания и проверка

оборудования по токам короткого замыкания

16.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания

 

По расчетной схеме составляется схема замещения, в которой трансформаторные связи заменяются электрическими, элементы системы электроснабжения, связывающие источники электроэнергии с точкой к.з, вводятся в схему замещения сопротивлениями, а источники электроэнергии – сопротивлениями  и ЭДС, которые приводятся к одной ступени напряжения (основной), на практике – это ступень напряжения, где находятся точки к.з.

Расчет выполняется в именованных единицах. На стороне выше > 1000 В считается только трехфазное короткое замыкание.

Расчет ТКЗ для точки К1.

Мощность системы: Sн =500 МВА, сопротивление системы: .

                                               (16.1)

где    – реактивное сопротивление системы на стороне 110 кВ, отнесенное к мощности системы;

                    Uн – номинальное напряжение системы;

                    Sн – мощность системы.

Рисунок 16.1 – Схема замещения

 Ом;

 

Сопротивление воздушной линии:

L=11,9 км; r0 =0,244 Ом/км; x0 =0,427 Ом/км.

 

 

 

где x0 и r0 – удельное активное и реактивное сопротивления воздушной линии, Ом/м [8];  L – длина воздушной линии, м.

 

 

Сверхпереходный ток короткого замыкания в точке К1:

 

                           ,                     (16.4)

 

где Uн – напряжение в рассматриваемой точке до КЗ;

– сумма реактивных сопротивлений элементов от системы до рассматриваемой точки;

 - активное сопротивление элементов до рассматриваемой точки.

 

 кА

 

Постоянная времени цепи КЗ TA:

 

 

где f – частота питающей сети, Гц.

 

Сдвиг по фазе напряжения источника, :

 

 

 

Ударный коэффициент Куд:

 

Ударный ток короткого замыкания iуд:

 

 

где  - ток подпитки от высоковольтных двигателей, кА;

        - суммарный ток короткого замыкания, кА.

 

Для рассматриваемой точки КЗ К1 ток подпитки от высоковольтных  двигателей не учитывается, , так как электродвигатели подключены к месту КЗ через ступень трансформации, следовательно, двигатели удалены от точки КЗ; .

 

 

Расчет ТКЗ для точки К2.

Сопротивление трансформаторов:

 

 

 

Находим коэффициент приведения и приводим сопротивление к 10 кВ:

 

.

 

Паспортные данные трансформатора ГПП (ТДН-10000) : Sнт = 10 МВА; Uк = 10,5%; ΔРкз = 58 кВт. Сопротивление трансформатора ГПП, приведенное к 10 кВ:

 Ом.

 

 Ом.

 

Суммарное сопротивление

 

  Ом;

                              

 Ом

 

Сверхпереходный ток короткого замыкания в точке К2

 

  кА

 

Постоянная времени цепи КЗ TA:

 

 

Сдвиг по фазе напряжения источника, :

 

 

Ударный коэффициент Куд:

 

 

 

Влияние двигателей на токи короткого замыкания.

Так как на предприятии имеются синхронные двигатели, то они влияют токами подпитки на токи КЗ, подпитка от синхронных двигателей учитывается в точке 2.

Установлено два СД марки СТКП-2-19-39-16УХЛ4 мощностью 2000 кВт  с техническими данными, cosφ=0,9; tgφ = -0,48, η = 95,6 %.Также установлены еще два СД марки СДКП2-18-51-16ФУХЛ4 мощностью 1600 кВт  с техническими данными, cosφ=0,9; tgφ = -0,48, η = 95,5 %. Для синхронных двигателей принимаются средние значения сверхпереходной ЭДС  E''=1,1 и сверхпереходного индуктивного сопротивления по продольной оси  x''d=0,2.

Так как длина подключающих кабелей менее 300 метров, то не учитываются их сопротивления при расчете тока подпитки.

Номинальный ток электродвигателя определяется по формуле:

 

                                         ,                                     (16.11)

 

где Рн – номинальная мощность двигателя, кВт;

      Uн – номинальное напряжение двигателя, В;

      сos φ -  коэффициент мощности двигателя;

       η – коэффициент полезного действия двигателя.

 

 

 

Определяем начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ синхронного двигателя:

 

                                                                                     (16.12)

 

 

 

Определяется начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ в точке К2:

 

                                 ,                                  (16.16)

где  - начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от питающей системы, берется из таблицы.

 

 

Полное мгновенное значение тока КЗ в месте короткого замыкания от питающей системы и электродвигателей составит:

 

           ,         (16.17)

 

 кА

 

Тепловой импульс тока короткого замыкания:

 

где время протекания тока КЗ,.

Время протекания тока КЗ:

 

 

где собственное время срабатывания выключателя (0,03 с), с;

       время срабатывания релейной защиты(0,06 с), с;

       ступень селективности( 0.3 с), с.

 

 

 

Расчет токов короткого замыкания в точках К3, К4.

Погонные сопротивления для кабеля АПвП 3x35 равны х=0,109 и r=1.113 Ом/км . Длина кабельной линии равна 0,125 км, согласно генплану предприятия.

Для точки К3:

 

 

 

 кА

 

Для  точки К4:

 

 

 

 кА

 

Для остальных точек  КЗ расчет проводится аналогично. Данные расчетов заносятся в Таблицу 16.1

 

Таблица 16. 1 - Результаты расчета токов 3-х фазного КЗ

Точка КЗ

xΣk,

мОм

rΣk, мОм

α,

рад

kуд

, кА

, кА

tкз, с

кА2∙с

1

15.661

2.904

1.38

1,578

4.168

9.302

-

-

2

1.299

0.09

1,56

1,977

5,926

13.264

1.11

38,98

3

1,325

0,359

1,54

1,91

4,41

11,93

0,20

3,81

4

1,365

0,762

1,51

1,82

3,88

9,99

0,14

2,10

5

1,318

0,287

1,547

1,928

4,493

12,249

0,222

4,483

6

1,347

0,580

1,522

1,860

4,134

10,877

0,156

2,658

7

1,327

0,379

1,539

1,906

4,391

11,835

0,190

3,663

8

1,311

0,216

1,553

1,945

4,562

12,547

0,266

5,525

 

 

17 Выбор и проверка оборудования

 

17.1 Выбор и проверка выключателей отходящей линии

 

Ячейки выбирается по номинальному напряжению и току сборных шин:

 

,                                           (17.1)

.                                             (17.2)

К установке ячейки отходящей линии принимается КРУ К-63. Технические параметры которой представлены в таблице 17.1.

Максимальный ток отходящей линии составляет 68,08 А из таблицы 15.1.

 

Таблица 17.1 - Технические характеристики КРУ К-63.

Параметр

Номинальные данные

Номинальное напряжение, кВ

10

Номинальный ток сборных шин, А

1000

Номинальный ток выключателя, А

630

Номинальный ток отключения вакуумного выключателя, кА

20

Трёхсекундный ток термической стойкости, кА

20

Ток электродинамической стойкости, кА

51

Тип вакуумного выключателя

ВВ/TEL-10-20/630-У2-48

 

Тип трансформатора тока

ТЛК/10 30/5-1500/5

Тип трансформатора тока нулевой последовательности

ТДЗЛ-0,66

Тип трансформатора напряжения

ЗНОЛ.06, НАМИТ-10

Тип трансформатора собственных нужд

ТС-40,ТСКС-40,ТЛС-40, ОЛСП-1,25, ОЛСП-4

Размеры камер (ширина; глубина; высота), мм

750; 1250; 2268

 

С целью унификации в ячейках отходящей линии устанавливаем выключатели ВВ/TEL-10-20/630. Выбор и проверка выключателей отходящей линии сводим в таблицу 17.2.

 

 

Таблица 17.2 - Выбор и проверка выключателей отходящей линии ВВ/TEL-10-20/630

Условие выбора/проверки

Данные ВВ/TEL-10-20/630

Расчетные данные
     
     
     
     
     

 

 

17.2 Выбор предохранителей

 

Для КТП-1 выбирается токоограничивающий предохранитель серии ПКТ- 102-10-50-31,5 УЗ с параметрами:

Iном = 50 А;

Iоткл.пр = 31,5 кА.

Условия выбора предохранителя по номинальному току:

 

            ,

(17.3)

 

                 ,

(17.4)

 

Условия проверки:

            ,

(17.5)

 

31,5кА > 4,656кА.

Выбранный предохранитель проходит проверку по отключающей способности.

Окончательно принимается предохранитель марки ПКТ-103-10-50-31,5 УЗ.

Остальные предохранители выбираются аналогично. Результаты выбора и проверки предохранителей сводим в таблицу 17.3

 

Таблица 17.3 - Выбор и проверка предохранителей

Адрес

Расчетные данные

Паспортные данные предохранителя

Марка устанавливаемого предохранителя

1,5*Iраб

2*Iраб

Iуд,кА

  

,кА

ТП1

39,0

51,9

13,6

50

31,5

ПКТ-102-10-50-31,5 УЗ

ТП2

51,1

68,1

12,5

80

31,5

ПКТ-102-10-80-31,5 УЗ

ТП3

49,0

65,3

13,6

80

31,5

ПКТ-102-10-58-31,5 УЗ

ТП4

39,2

52,3

11,8

50

31,5

ПКТ-101-10-50-31,5 УЗ

ТП6

27,9

37,2

13,6

20

31,5

ПКТ-102-10-20-31,5 УЗ

ТП7

39,6

52,8

13,6

50

31,5

ПКТ-102-10-50-31,5 УЗ

ТП8

24,9

33,2

11,9

50

31,5

ПКТ-102-10-50-31,5 УЗ

ТП9

18,4

24,5

10,0

20

31,5

ПКТ-101-10-20-31,5 УЗ

ТП10

30,0

40,0

12,2

50

31,5

ПКТ-102-10-50-31,5 УЗ

ТП11

50,1

66,8

10,9

80

31,5

ПКТ-102-10-80-31,5 УЗ

  

 

17.3  Выбор выключателей нагрузки

 

В ТП-2 устанавливается выключатель нагрузки ВНА-СЭЩ-10-400-20 [17] с параметрами:

Uном = 10 кВ;

Iном = 400 А;

iдин = 51 кА .

Выбора по номинальному току:

 

,

 

Iав = 68,08 А < 400 А.

 

Выключатели нагрузки защищены предохранителями, следовательно, они не проверяются по термической стойкости.

Проверка по электродинамической стойкости:

 

                                                 (17.6)

 

13,264 кА < 51 кА.

 

Выбранный выключатель нагрузки проходит проверку по электродинамической стойкости.

Окончательно принимается выключатель нагрузки марки ВНА-СЭЩ-10-400-20.

Остальные выключатели нагрузки выбираются аналогично.

 

17.4 Выбор разъединителей

 

В ЦТП №7, 6, 3, 1, 8, 10 выбираются разъединители внутренней установки марки РВ-10 с параметрами:

Uном = 10 кВ;

Iном = 400 А;

iдин = 51 кА .

Выбор по номинальному току выполняется по формуле :

 

Iав = 65,29 А < 400 А.

 

Проверка на термическую стойкость выполняется по формуле:

 

                                     (17.7)

 

где  - ток термической стойкости, кА;

         - время протекания тока термической стойкости.

 

204,46 кА2 с  < 1024 кА2 с.

 

Проверка по электродинамической стойкости выполняется по формуле (17.5):

13,572 кА < 41 кА.

 

Выбранный разъединитель проходит проверку по термической стойкости и по электродинамической стойкости.

Окончательно принимаем  разъединитель марки РВ-10/400 УХЛ2.

Остальные разъединители выбираются аналогично.

 

Заключение

 

В данном проекте была спроектирована система электроснабжения судоремонтного завода. В ходе проектирования различными методами были рассчитаны нагрузки цехов предприятия, определена суммарная мощность всех электрических нагрузок. В качестве источников питания была выбрана главная понизительная подстанция предприятия. Была спроектирована распределительная сеть предприятия: расположение центральных трансформаторных подстанций каждого цеха, выбраны трассы прокладки и сечения кабелей распределительной сети. Были рассчитаны токи короткого замыкания и по результатам этого расчета выбрано и проверено оборудование ГПП и ПГВ, а также кабели распределительной сети.

 

Список используемой литературы

 

  1. Кабышев А.В. Расчет и проектирование систем электроснабжения: Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие / Кабышев А.В., Обухов С.Г. ; Том. политехн. ун-т. – Томск; 2005. – 168 с.
  2. Кудрин Б.И., Чиндяскин В.И., Абрамова Е.Я. Электроснабжение промышленных предприятий: Методическое пособие к курсовому проекту по курсу ЭПП. – 2000. –124с.
  3. Абрамова, Е. Я. Курсовое проектирование по электроснабжению промышленных предприятий: учебное пособие / Е. Я. Абрамова; 2012. - 106 с.
  4. Справочник энергетика промышленных предприятий. Гольстрем В.А., Иваненко А.С. Изд. 4-е, перераб. и доп. Киев, «Технiка», 1977. 464 с.
  5. Г. М. Кнорринг . Справочная книга для проектирования электрического освещения/ Г. М. Кнорринг, И. М. Фадин, В. Н. Сидоров .2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отд-ние; 1992. —448 с.
  6. Электротехнический справочник: В 4-х т. / Под ред. В.Г Герасимова, А.Ф. Дьякова, Н.Ф. Ильинского. - 8-е изд., испр. и доп. т. 3. - М.: Изд-во МЭИ, 2002. – 964 с.

7.http://электродвигатель.net/catalog.php?SECTION_ID=14&ELEMENT_ID =518

  1. Нормы технологического проектирования электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Тяжпромэлектропроект, 1994. – 67 с.

9.Калориферные сушильные печи. Режим доступа: http://www.sushkam.ru/skt_ksk.htm

  1. Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы 6 и 7 изданий с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 января 2012г. – М.: КНОРУС, 2012г. – 488с.
  2. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочнае материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.
  3. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: Учеб. Пособие.- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006.-480 с.
  4. http://www.elcable.ru/product/catalog/pmark.html?mark=137
  5. Каталог продукции ООО "СветЭлектроСнаб". Режим доступа: http://www.svetelectrosnab.ru/catalog_197_199.htm
  6. Каталог продукции ООО "Энерготех". Режим доступа: http://www.en-teh.ru/?id=145
  7. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети. 2-е изд., перераб. и доп./Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. - М.: Энергия, 1980.
  8. РД 34.21.122-87: Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений.
  9. Указания по расчету электрических нагрузок. РТМ 36.18.32.4-92
  10. http://www.nexans.de/eservice/Germany-en/navigate_195143/2XS_FL_2YRAA_RM_12_20_24_kV_.html

Электроснабжение судоремонтного завода

 

Скачать: 4506.rar

Категория: Курсовые / Электроэнергетика курсовые

А также:
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
 

Привет студент

Copyright © 2012-2023 PRIVETSTUDENT.COM
Образовательный сайт
Правообладателям
Наверх