Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 62
Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию Кафедра электроснабжения Пояснительная записка
к курсовому проекту на тему: «Электроснабжение завода» по курсу: «Электроснабжение промышленных предприятий» Студентки VI курса спец. 1004 группы ЭСЗ-981 выполнила: Басанцова О.И. проверил: Макаров В.П. г. Ставрополь 2004 г. СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 3 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НАГРУЗКИ.. 4 1.2. ВЫБОР МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТП.. 5 1.3. Определение расчётных нагрузок линий сети 6¸20 кВ.. 7 1.4. Выбор выключателей конца питающих линий и линий, отходящих от ГПП (ГРП) 10 1.5. Определение сечений кабельных линий распределительной сети 6¸20 кВ.. 13 2. Расчёт токов короткого замыкания. 20 2.1. Выбор выключателей. 22 2.2. Выбор разъединителей. 22 2.3. Шины ГПП.. 23 3. Релейная защита. 24 Список использованных источников. 25 В настоящем курсовом проекте решается вопрос об электроснабжении завода. Расчет максимальных расчетных нагрузок произведен по методу упорядоченных диаграмм. 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НАГРУЗКИ
Расчётная нагрузка на шинах низшего напряжения ТП-1 равна: активная реактивная полная По величине полной расчётной нагрузки В нормальном режиме т-ры будут работать с коэффициентом загрузки: Загрузка тр-ров в послеаварийном режиме (при выходе из строя одного из рабочих тр-ров): Предварительный выбор числа и мощности тр-ров остальных цеховых ТП аналогичен и сведен в таблицу 1.2. Таблица 1.2.
№ п/п Наим. п/ст. Потребители электроэнергии Расчётная нагр. К-во тр-ров Мощн. тр-ров 1.2. ВЫБОР МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТП
Расчётная нагрузка на шинах низкого напряжения тр-ров ТП-1 составляет: Необходимая мощность компенсирующих устройств со стороны низшего напряжения тр-ров ТП-1: где tg
j
=0,33 – соотв.нормативному значению cos
j
н
, равному 0,95. Выбираем компенсирующее устройство типа ККУ-0,38-Ш, мощностью 150 квар. Следовательно, Тогда некомпенсированная реактивная мощность на стороне низшего напряжения тр-ров ТП-1 составит: Потери активной мощности в компенсирующих устройствах: где Таким образом, величину Полная расчётная мощности с учётом компенсации определяется: Выбираем к установке в ТП-1 два тр-ра мощностью по 630 кВА каждый: Расчёт для остальных ТП проводим аналогично и сводим в табл. 1.3. Таблица 1.3.
Анализируя величины и размещение электрических нагрузок цехов по территории завода и учитывая категории потребителей по степени бесперебойности питания, выбираем для системы внутреннего электроснабжения радиально-магистральную схему с резервированием. Распределительные устройства цехов, имеющие потребителей выше 1000 В, питаются по радиальной схеме с резервированием от шин ГПП. Распределительная сеть выше 1000 В по территории завода выполняется кабельными линиями, проложенными в траншеях. Намечаем варианты для выбора рационального напряжения распределительных сетей схемы внутреннего электроснабжения. Вариант 1. Электроэнергия распределяется внутри завода на напряжении 6 кВ. Вариант 2. Электроэнергия распределяется внутри завода на напряжении 10 кВ. Вариант 3. Электроэнергия распределяется внутри завода на напряжении 20 кВ. Вариант 4. Электроэнергия распределяется внутри завода на напряжении 6 и 10 кВ совместно. Вариант 5. Электроэнергия распределяется внутри завода на напряжении 6 и 20 кВ совместно. 1.3. Определение расчётных нагрузок линий сети 6
¸20 кВ Расчётные нагрузки распределительной сети 6¸20 кВ определяются по величинам расчётных нагрузок на шинах низшего напряжения ТП или на шинах РУ с учётом потерь мощности в трансформаторах и компенсации реактивной мощности на шинах РУ. Потери активной и реактивной мощности в понизительных трансформаторах с высшим напряжением 6¸20 кВ определяются в зависимости от действительной (расчётной) нагрузки (Sp
): Расчётная полная нагрузка на шинах 0,4 кВ ТП-1 Потери активной и реактивной мощности : в одном трансформаторе 630 кВА: В двух тр-рах 630 кВА (при раздельной работе) Ввиду отсутствия данных, потери мощности в трансформаторах с высшим напряжением 20 кВ приняты как для трансформаторов с высшим напряжением 6¸10 кВт. По остальным трансформаторным п/ст, определением потерь в трансформаторах аналогичны и сведены в табл. 1.4. 1, 2, 3 (тр-ры 6¸20/0,4 кВ) Определяем расчётные нагрузки линий распределительной сети 6¸20 кВ (по вар.). Линия № 1 (Л-1, вариант 1, Uн=6 кВ). Линия Л-1 питает ТП-3 от РУ-1 по двум кабелям: расчётная нагрузка Л-1 – это расчётная нагрузка со стороны высшего напряжения тр-ров ТП-3: где Потребляемая мощность компенсирующих устройств со стороны высшего напряжения тр-ров ТП-3: Для ТП-3, не имеющей шин со стороны высшего напряжения тр-ров и территор.совмещенной с РУ-1, не имеет смысла устанавливать компенсирующие устройства на стороне выше 1000 В при Qку
=230 квар. Следовательно, полная расчётная нагрузка линии: Расчётный ток в линии: Линия № 2 (Л-2, вариант 1, Uн
=6 кВ). Линия Л-2 питает РУ-1 от ГПП. Расчётная нагрузка Л-2 без учёта компенсации реактивной мощности со стороны 6 кВ (на шинах РУ-1): где Необходимая мощность компенсирующих устройств на шинах РУ-1: Выбираем две ячейки конденсаторов мощностью по 500 квар каждая типа КУ-6-П, т.е. общая мощность компенсирующих устройств равна: Потери активной мощности в конденсаторах ввиду их малости не учитываем. Некомпенсированная реактивная мощность на шинах РУ-1 составит: Тогда Расчётный ток в линии: Аналогично выполняется расчёт для линий варианта 1 и всех линий вариантов 2-5, этот расчёт сведен в табл. 1.5. Таблица 1.5.
1.4. Выбор выключателей конца питающих линий и линий, отходящих от ГПП (ГРП)
Предварительный выбор выключателей производится по Uн
, Iн дл
и Sн откл.
, при этом отключающая способность всех выключателей (для одного из вариантов) будет одна и та же, номинальный ток – различен. а) Электроснабжение завода на напряжении 20 кВ. Sс
=600 МВА Sс
=600 МВА ХSрис. 1 Схема замещения. Точка К-2 (электроснабжение завода на U=20 кВ) Схема замещения приведена на рис.1. Исходные данные: Sб=Sс=600 МВА; Хс=0,8. Суммарное сопротивление от источника питания до точки короткого замыкания (К-2) в относительных базисных единицах составляет: где где Мощность, отключаемая выключателями: Выбираем предварительно для В2, В3, В4 и линий, отходящих от шин ГВП, выключатель ВМП-20 с номин. и расчётными данными: б) Электроснабжение завода на напряжении U = 35/10 и 35/6 кВ. Схема замещения приведена на рис.1.2. где Мощность, отключаемая выключателями: Sс
=600 МВА Sс
=600 МВА ХSрис. 1.2. Схема замещения. Точка К-2 (электроснабжение завода на U=35/10 и 35/6 кВ) Предварительно выбираем выключатели для В2, В3, В4. МГГ-10-2000/500 с номинальными и расчётными данными: для линий, отходящих от шин ГПП, при 6 и 10 кВ ВМП-10П с номинальными и расчётными данными: Величины в) Электроснабжение завода на напряжении U = 110/20, 110/10 и 110/6 кВ. где Sс
=600 МВА Sс
=600 МВА ХSрис. 1.2. Схема замещения. Точка К-2 (электроснабжение завода на U=110/20, 110/10, 110/6 кВ) Мощность, отключаемая выключателями: Предварительно выбираем следующие выключатели: для В2, В3, В4 и линий, отходящих от шин ГПП, при U = 20 кВ ВМП-20 с номинальными и расчётными данными: Для В2, В3, В4 при U = 6 кВ МГГ-10 2000/500 с номинальными и расчётными данными: Для В2, В3, В4 при U = 10 кВ ВМП-10 с номинальными и расчётными данными: Для линий, отходящих от шин ГПП, при U = 6 кВ и U = 10 кВ ВМП-10П с номинальными и расчётными данными: 1.5. Определение сечений кабельных линий распределительной сети 6
¸20 кВ Линия Л-4, РУ-2 ГПП, Uн
= 6 кВ (вар.1). Линия Л-4, предназначенная для питания потребителей I и частично II и III категорий 10, 11, 22, 21, 13 и 18 цехов, выполняется двумя рабочими кабелями в целях обеспечения требуемой бесперебойности питания. 1) По нагреву расчётным током. Расчётный ток нормального режима работы (на два кабеля) равен: Расчётный ток послеаварийного режима работы (на один кабель) равен: Выбираем сечение кабеля по нормальному режиму работы (Sн
=2х150 мм2
) и проверяем его по условиям послеаварийного режима работы: S = 2х150 мм2
; Iдоп
= 600 А (при прокладке в траншее двух кабелей). Условия проверки кабеля по нагреву расчётным током следующие: где k – поправочный коэффициент на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле, при расстоянии в свету между ними 100 мм. По условиям допустимого нагрева и с учетом возможной перегрузки на 30% для кабеля с бумажной изоляцией (напряжением до 10 кВ) Sн
=2х150 мм2
: 1,3 Следовательно, имеем: Таким образом, выбранное сечение Sн
=2х150 мм2
удовлетворяет условиям как норм., так и аварийного режимов работы. 2) По условию механической прочности: Sт
=10 мм2
3) По условиям коронирования кабелей принимаем минимально допустимое сечение Sк
=10 мм2
4) По допустимой потере U в норм. (DUдоп
=5%) и аварийном (DUдоп
=10%) режимах работы проверяется сечение Sн
=2х150 мм2
. Используем данные таблицы, по которым определяем Таким образом, выбранное сечение линии Л-4 Sн
=2х150 мм2
соотв.всем условиям. Выбор сечения кабеля по условиям экономической целесообразности Для нахождения Sэц
намечается несколько стандартных сечений кабеля: 2х150; 2х185; 2х240 мм2
и т.д. сводим в табл. 1.6. Таблица 1.6.
Продолжение табл. 1.6.
Определяем Sэц
по формуле: S1=2х185 мм2
; З1=0,53 т.руб./год; DЗ1=-0,03; DS1=80; S2=3х150 мм2
; З2=0,50 т.руб./год; DЗ2=0,01; DS2=30; S3=2х240 мм2
; З3=0,51 т.руб./год; DЗ’1=110. Принимаем ближайшее меньшее Sэц
=2х185 мм2
. Зл 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Выбор экономически целесообразного сечения распределительных линий З=f(S). Вариант 1. По величинам затрат и сечений построена кривая З=f(S). Выбор сечений ост. линий распределит. сети 6-20 кВ аналогичен и сведен в табл. 1.7. Таблица 1.7.
Продолжение табл. 1.7.
Технико-экономические показатели трансформаторов связи с энергосистемой Капитальные затраты: Стоимость двух трехобмоточных трансформаторов типа ТДТ-16000/110 при наружной установке: стоимость двух вводов с разъединителями и короткозамыкателем, устанавливаемые в ОРУ-110 кВ на железобетонных конструкциях: Суммарные капитальные затраты: Полная расчётная мощность трансформатора на ГПП составляет 18640 кВА. Нагрузка на один трансформатор составляет 9320 кВА. Считаем, что обмотка высшего U загружена на 100%, среднего – 60% и низшего – 40%, тогда коэффициент загрузки обмоток равен: Потребление мощности охлажд. установки принимаем = 12 кВт. Приведенные потери холостого хода: Напряжения к.з. соотв. по обмоткам высшего, среднего и низшего напр.: Приведенные потери к.з. определяются: Приведенные потери мощности в одном трехобмоточном трансформаторе: Потери мощности в двух трансформаторах ГПП: На основании результатов расчётов, составляем итоговую таблицу технико-экономических показателей. Как наиболее рациональный принимается вариант системы электроснабжения с напряжением питающих и распределительных сетей 20 кВ. Т.к. у нас имеются потребители электроэнергии 6 кВ, то предусматриваем дополнительные трансформаторные п/ст 20/6 кВ: ТП-3; ТП-4; ТП-6. В соответствии с расчётами намечаем к установке на ТП-3 (цех № 14, 15) два трансформатора типа ТМ-20/6, мощностью 1600 кВА каждый, расчётная мощность ТП-3 – 1994 кВА: ТП-4 (цех № 18); Рр=1920 кВт; Qр=1440 квар; Sр=2400 кВА. Намечаем к установке 2 трансформатора по 1600 кВА каждый с коэффициентом загрузки: ТП-6; Рр=1575 кВт; Qр=1181 квар; Sр=1968 кВА. Намечаем к установке 2 трансформатора по 1600 кВА каждый с коэффициентом загрузки: Таблица 1.8.
20 35 110 40,8 80,2 84,9 24 14,8 1,84 3,5 2,6 3,5 27,5 17,4 5,4 32,6 27,4 16 1495 927 115 20,2 19 15,3 35/6-10 110/6-20 65,9 145,9 27,2 33,0 4,4 9,2 31,6 42,2 40,4 61,0 1776 2060 5,6 13,5 6 10 20 171,2 184,5 236,3 28,4 28,5 28,9 9,95 10,9 13,8 38,35 39,5 40,7 65 65,5 72,4 1776 1958 1770 6,3 4,5 3,7 20/20 35/6 35/10 110/6 110/20/6 110/20/6 277,1 321,4 334,7 402,1 415,4 467,2 50,9 70,4 70,5 62,5 62,7 62,7 17,3 19,6 18 22,7 23,7 26,5 68,2 87,3 88,5 85,2 86,4 87,6 105,0 132,8 133,3 142 142,5 149 3265 4479 4661 3951 4133 3945 23,9 35,3 23,5 21,6 19,8 19 Принимается, как наиболее рациональный, вариант системы электроснабжения 35 кВ и распределительных сетей 6 кВ. Краткое описание принятой системы электроснабжения Электроснабжение завода осуществляется от п/ст энергосистемы по двум воздушным линиям 35 кВ, выполненным проводом марки «АС» сечением 185 мм2
на железобетонных промежуточных и анкерных металлических опорах с тросом. На ГПП открыто установлены 2 трехобмоточных трансформатора типа ТД-16000/35. На стороне 35 кВ принята упрощенная схема без выключателей с минимальным количеством аппаратуры (разъединители и короткозамыкатели) РУ-6 выполнено из шкафов распредустройств закрытого типа. На стороне 6 кВ предусмотрена одинарная системы шин, акционеров. масляным выключателем с устройством автоматического включения резерва (АВР). Распределительные устройства РУ-1, РУ-2, РУ-3 получают питание от ГПП по радиальной схеме с резервированием. Распределительные сети напряжением до и выше 1000 В по территории завода прокладываются в кабельных траншеях. 2. Расчёт токов короткого замыкания
Расчёт токов КЗ производится для выбора и проверки эл.аппаратов, изоляторов и токоведущих частей. Схема замещения (точки К-1, К-2) Sc=600 МВА Х1
0,81 Х2
1,61 Х3
0,785 r3
0,33 Х4
3,0 К-1 Х5
0,267 r5
0,3 К-2 Хл rл Хл rл Л-2 L=0,23 см К2 ~6,3 кв 1600 кВА 0,23-0,4 кВ Sн=1600 кВА Uкз=8% Л-1 L=4 см К3 Sc=600 МВА Хс=0,8 Принимаем базисные условия: Базисная мощность Sб=Sс=600 МВА; Базисное напряжение Uб=Uср=6,3 кВ; Базисный ток Iб= Расчёт сопротивлений элементов системы электроснабжения в относительных единицах Сопротивление системы: Сопротивление воздушной линии ЛЭП-35 кВ где Хо=0,4 Ом/км – реактивное сопротивление 1 км дл. Сопротивление трансформаторов системы: Х2=Хтб
= Хвб
+Хсб
=1,61 (из расчета системы внешнего электроснабжения) Сопротивление трансформаторов ГПП: Сопротивление кабельной линии ГПП-РУ-1 r0 = 0,08 Ом/км; х0 = 0,07 Ом/км. Точка К-1. Сопротивление от источника питания до точки КЗ К-1 ХS=х1+х2+х3+х4=0,8+1,61+0,785+3,0=6,2 R21=R3=0,33 Имеем RS1<1/3ХS1, следовательно, активное сопротивление при расчёте токов КЗ не учитываем. Так как ХS1>3, то периодическая слагающая тока КЗ для всех моментов времени одинакова и равна: Iк=Iб/хS=55/6,2=8,9 кА Ударный ток КЗ Iу=Ку×Ö2*I’’=1.8Ö2*8.9=22.7 кА Где Ку – ударный коэффициент, принимаемый = 1,8. Наибольшее действующее значение тока КЗ за первый пе6риод от начала процесса КЗ: Мощность трехфазного КЗ для произвольного момента времени: Точка К-2. Сопротивление от источника питания до точки КЗ К-2 ХS2=х1+х2+х3+х4+х5=0,8+1,61+0,785+3,0+0,267=6,5 RS2=R3+R5=0,33+0,3=0,63 Имеем RS2<1/3ХS2, следовательно, активное сопротивление при расчёте токов КЗ не учитываем. Так как ХS2>3, то Iк=Iб/хS2=55/6,5=8,45 кА Ударный ток КЗ Iу=Ку×Ö2*I’’=1.8Ö2*8.45=21.6 кА Где Ку – ударный коэффициент, принимаемый = 1,8. Наибольшее действующее значение тока КЗ за первый пе6риод от начала процесса КЗ: Мощность трехфазного КЗ для произвольного момента времени: Проверяем предварительно выключатели типа МГГ-10-2000/500. Расчётная точка КЗ – точка К-1. Расчётный ток термической устойчивости определяется по формуле: где tнт – время, к которому отнесен номинальный ток термической устойчивости выключателей, принимаем = 10 с; tп – приведенное время КЗ, с. Учитывая время срабатывания защиты, принимаем действительное время отключ. КЗ (t) равным 1,5 с. Следовательно, Выбираем к выключателю провод типа ПЭ-2. Выбор разъединителей в цепи предохранителей линии РУ-1-ТП-3 выполняется аналогично выбору выключателей и сводится в табл.1.9. Таблица 1.9.
Ном.ток динам.уст.: а) амплит.знач., кА iу=21,6 кА iн дин
=50 кА iн дин
³ iу Выбор и проверку шин ГПП выполняем по максимальному рабочему току (Imax
p
), термической устойчивости (Sт уст
), допустимому напряжению в шине на изгиб (dдоп
). 1. Длительный допустимый ток определим: где I’доп
– длительно допустимый ток для одной полосы при tш
=70о
С, tв
=25о
С и расположении шин вертикально к1 -0 поправочный коэффициент =0,95; к2 – коэффициент длительно допустимого тока; к3- поправочный коэффициент при tв
, отличном от 25о
С. Выбираем окрашенные однополосные прямоугольные алюминиевые шины сечением 100х10 мм (S=1000 мм2
), расположенные горизонтально с длительно допустимым током I’доп
=1820 А; Iдоп
= 0,95*1*1*1820=1730 А. Расчетное напряжение в шине на изгиб определяется по формуле: где f – сила взаимодействия между шинами разных фаз, кг*с; L – расстояние между опорными изоляторами, принимаемое = 90 см; W – момент сопротивления сечения, см3
. f=1,75*10-2
*(t2
/а)=1,75*10-2
*(21,62
/25)=0,33 кг*с; W=0,17*bh2
=0,17*1*102
=17 см2
; Выбор и проверку шин сводим в табл. 1.10. Таблица 1.10.
fс кр1
=45¸55 Гц fс кр2
=90¸110 Гц fс кр1
³ fс кр
fс кр2
³ fс кр
Релейная защита и автоматика выполнены на переменном оперативном токе с применением выпрямительных блоков питания БПТ-1001 и БПН-1001. Компоновка ГПП 35/6 кВ дана в графической части. Список использованных источников
1. Справочник по проектированию электроснабжения под ред. Ю.Г.Барыбина, Л.Е. Фёдорова и т.д. М.; Энергоатомиздат, 1990. 2. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования, А.А. Фёдоров, Л.Е. Старкова, М., Энергоатомиздат, 1987. 3. Электроснабжение промышленных промпредприятий, А.А. Фёдоров, Н.М. Римхейн, М.: Энергия, 1981.
|