referatmix.ru
  Скачать .docx  

Курсовая работа: Курсовая работа: Проектирование систем электроснабжения предприятий железнодорожного транспорта

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ

Иркутский Государственный Университет

Путей Сообщения

Кафедра: ЭЖТ

Курсовой проект

ТЕМА: «Проектирование систем электроснабжения предприятий железнодорожного транспорта»

Выполнил:

студент группы ЭНС-07-3

Студентов А.С.

Проверил:

доктор техн. наук, профессор

Крюков А.В.

Иркутск, 2009г.

Содержание

Введение

Реферат

Исходные данные

1. Ведомость электрических нагрузок

2. Расчет электрических нагрузок

2.1. Силовые электрические нагрузки

2.2. Электрические нагрузки освещения

2.3. Суммарные электрические нагрузки цехов

2.4. Картограмма нагрузок

2.5. Выбор компенсирующих устройств

2.6. Определение координат центра электрических нагрузок

3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций

3.1. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций

4. Разработка системы внутризаводского электроснабжения

4.1. Расчет потерь в трансформаторах

4.2. Потери в трансформаторах

4.3. Нагрузки на стороне высокого напряжения трансформаторных подстанций

4.4. Выбор места положения ГПП или ГРП

4.5. Длины кабельных линий

4.6. Количество ячеек отходящих линий ГРП

4.7. Расчет электрических нагрузок на головных участках магистралей

4.8. Выбор сечений кабелей по нагреву

4.9. Выбор сечений по экономической плотности тока

5. Технико-экономическое сравнение вариантов

5.1. Определение капитальных затрат

5.2. Определение издержек на эксплуатацию

6. Уточненный расчет выбранного варианта

6.1. Проверка выбранных сечений по потере напряжений

6.1.1. Сопротивления кабельных линий

6.1.2. Определение потери напряжения

6.2. Разработка системы внешнего электроснабжения

6.2.1. Определение расчетных электрических нагрузок предприятия

6.2.2. Проверка по потере напряжения

6.3. Расчет токов короткого замыкания

6.4. Составление схемы замещения

6.5. Результаты расчета токов кз

7. Выбор оборудования

7.1. Выключатели

7.2. Предохранители

7.3. Разъединитель

7.4. Выключатели нагрузки

7.5. Выбор измерительных трансформаторов

7.3.1. Трансформаторы тока

7.3.2. Трансформаторы напряжения

8. Расчет внутренней сети

9. Расчет заземляющего устройства

Вывод


Введение

В настоящее время, в эпоху электрификации, когда электрооборудование применяется повсеместно, одной из главных задач при строительстве любого объекта, является правильное проектирование системы электроснабжения.

Одной из самых электропотребляемых производств, является железнодорожный транспорт. Данную отрасль, можно разделить на две группы, по признаку электропотребителя. Первая группа – контактная сеть. Вторая группа – предприятия железнодорожного транспорта.

Предприятия ж.д. транспорта включаю в себя как объекты обслуживающие ж.д. (вокзалы, депо, станции и т.д.) так и отдельный большие предприятия производящие продукцию для нужд ж.д. транспорта. Предприятия ж.д. используют обширный перечень производственных механизмов на электропитании. Вот наиболее часто используемые агрегаты:

· Электродвигатели производственных механизмов встречаются в предприятиях всех служб. Наибольшие установленные мощности электропривода станков и других механизмов относятся к локомотивному и вагонному хозяйствам.

· В цехах локомотивных и вагонных депо установлены токарные, сверлильные, фрезерные, строгальные, шлифовальные, токарно-карусельные, винторезные и другие станки. Кроме станков, к потребителям этой группы могут быть отнесены молоты, установленные в кузнечных цехах локомотивных и вагонных депо.

· Станочное оборудование с электроприводом, как правило, небольшой мощности установлено в механических мастерских предприятий служб пути, грузового хозяйства, сигнализации и связи, электрификации и энергетического хозяйства, гражданских сооружений, отдела водоснабжения и др.

· К силовым общепромышленным установкам относятся компрессоры, насосы, вентиляторы и подьемно-транспортные устройства.

· Компрессорные установки широко применяются н железнодорожном транспорте - в локомотивных и вагонных депо для снабжения сжатым воздухом пневматического инструмента, проверки тормозной системы подвижного состава и других нужд.

· Вентиляторы устанавливаются в производственных и служебно-бытовых зданиях для систем приточно-вытяжной вентиляции, калориферного отопления, в установках для сушки тяговых двигателей в локомотивных депо, местного отсоса в цехах и т.д.

· Потребители рассматриваемой группы работают как правило в продолжительном режиме.

· Подъемно-транспортные механизмы (мостовые краны, тали, кран-балки, электродомкраты и др.)применяются в локомотивных депо и других хозяйствах. Потребители этой группы работают в повторно-кратковременном режиме с частыми толчками нагрузки.

Электроосветительные нагрузки применяются на всех железнодорожных станциях, в хозяйствах всех служб. Наряду с нагрузками внутреннего освещения производственных, служебно-бытовых, административных, жилых и других зданий значительную долю нагрузок составляет наружное освещение станций, территорий предприятий и поселков.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения потребители делятся на три категории.

· К первой категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, срыв графика поездов, принести значительный ущерб железнодорожному транспорту и народному хозяйству в целом. Электроснабжение должно обеспечиваться от двух независимых источников питания, и перерыв электроснабжения допускается на время автоматического восстановления питания.

· Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к нарушению производственного цикла и массовым простоям рабочих энергоемких предприятий. Рекомендуется обеспечивать питание от двух независимых источников питания. Перерыв в электроснабжении допустим лишь на время включения второго источника питания дежурным персоналом или выездной бригадой.

· К третьей категории относятся все остальные электроприемники, не относящиеся к первой и второй категориям. Электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для восстановления электроснабжения, не превышают одних суток.


Реферат

В курсовом проекте рассчитаны электрические нагрузки цехов, определен центр электрических нагрузок. Выбрано место положения главной распределительной подстанции. Рассчитаны мощности цехов с учетом потерь в трансформаторах и с учетом компенсации реактивной мощности на низкой стороне. Для сети 10кВ выбраны кабельные линии. Рассмотрены два варианта схем электроснабжения – магистральная и радиальная схемы. Рассчитаны ток короткого замыкания для РУ-10 кВ, выбрано и проверено оборудование для схемы электроснабжения. Нарисована однолинейная схема электроснабжения.


Исходные данные

Таблица 1

Удельная плотность нагрузки

№

Потребитель электроэнергии

,

1

Административные здания

30…50

2

Ремонтные мастерские

50…80

3

Деревообрабатывающие цеха

75…140

4

Лаборатории промышленных предприятий

130…290

5

Литейные цехи

230…270

6

Механические, сборочные, термические и инструментальные цехи

200…600

7

Освещение цехов

5…20

Таблица 2

Характеристики цехов предприятия

№

Наименование цеха

, кВт

Размеры цеха

F, м2

,

А, м

В, м

1

Инструментальный

1129

40

90

3600

313,61

2

Литейный

1025

55

80

4400

232,95

3

Сборочный

1048

90

46

4140

253,14

4

Механический

980

40

60

2400

408,33

5

Термический

661

40

60

2400

275,42

ИТОГО

4843

Рис.1. Структура установленной мощности предприятия

1. Ведомость нагрузок

Таблица 3

N

Наименование электроприемника

Рн,кВт

кол-во шт

РнΣ

Ки

cos(φ)

Цех1 Литейный

1

Сушильные шкафы

15

15

225

0,5

0,85

2

Вентиляторы

12

8

96

0,65

0,8

3

Многоподшип, автоматы

30

10

300

0,25

0,65

4

Компрессоры

5

6

30

0,65

0,8

5

Однопост,дв-ли генератора

34

7

238

0,6

0,7

6

Эл.печи д/ фас. литья

40

6

240

0,75

0,87

Сумма

52

1129

N

Наименование электроприемника

Рн,кВт.

кол-во шт

РнΣ

Ки

cos(φ)

Цех2 Инструментальный

1

Тр-ры для ручной сварки

15

7

105

0,3

0,35

2

Дуговые сталепл. печи

18

15

270

0,75

0,9

3

Вентиляторы

10

12

120

0,65

0,8

4

Печи дуговые сталепл.

30

5

150

0,75

0,9

5

Переносной эл. инструмент

14

8

112

0,06

0,45

6

Кран-балка, 2т

5

2

10

0,06

0,45

7

Выпрямитель сварочный

18

3

54

0,25

0,65

8

Шлифовальные станки

17

12

204

0,7

0,8

Сумма

64

1025

N

Наименование электроприемника

Рн,кВт

кол-во шт

РнΣ

Ки

cos(φ)

Цех3 Сборочный

1

Транспортеры (винтовые)

27

2

54

0,65

0,75

2

Транспортеры(подъемные)

25

3

75

0,4

0,75

3

Дробилки крупного дробления

32

6

194

0,4

0,75

4

Фрезерные станки

20

6

120

0,12

0,4

5

Электротележки

18

4

72

0,1

0,4

6

Вентилятор

4

7

28

0,65

0,8

7

Шлифовальные станки

15

15

225

0,7

0,8

8

Тр-ры для ручной сварки

20

5

100

0,3

0,35

9

Печи дуговые сталепл.

30

6

180

0,75

0,9

Сумма

54

1048

N

Наименование электроприемника

Рн,кВт

кол-во шт

РнΣ

Ки

cos(φ)

Цех4 Механический

1

Молот 150 кг

22,5

3

67,5

0,06

0,45

2

Вентилятор

4

7

28

0,65

0,8

3

Многоподшипниковые авт-ты

25

8

200

0,2

0,5

4

Токарно-винторезный ст-к

14,2

6

85,2

0,25

0,65

5

Шлифовальные ст-ки

15

15

225

0,7

0,8

6

Тр-ры для ручной сварки

20

5

100

0,3

0,35

7

Кран-балка , 3. 2 т

5,0

1

5

0,06

0,45

8

Домкраты

22,5

12

270

0,06

0,45

Сумма

57

980,7

N

Наименование электроприемника

Рн,кВт

кол-во шт

РнΣ

Ки

cos(φ)

Цех5 Литейный

1

Долбёжный станок

6

4

24

0,14

0,6

2

Станок автомат

7

2

14

0,23

0,65

3

Транспортёр

12

3

36

0,6

0,7

4

Печь сопротивления

15

4

60

0,55

0,95

5

Сушильная камера

50

2

100

0,55

0,95

6

Сварочный

20

2

40

0,3

0,35

7

Пресс

9

8

72

0,25

0,65

8

Нагреватели

10

4

40

0,35

0,55

9

Мостовой кран

15

3

45

0,06

0,45

10

Наждачный станок

4

5

20

0,14

0,6

11

Толкатель

15

2

30

0,06

0,45

12

Плавильная печь

40

2

80

0,75

0,87

13

Моечная машина

50

2

100

0,06

0,45

Сумма

43

661

Рис.2

2. Расчет электрических нагрузок

2.1.Силовые электрические нагрузки

Расчет электрических нагрузок по цехам выполняется по методу упорядоченных диаграмм. Главным расчетным параметром этого метода является коэффициент расчетной мощности , определяемый в зависимости от эффективного числа приемников , и группового коэффициента использования для данного узла:

(1)

(2)

где n - число электроприемников в группе.

Расчетная активная нагрузка любой линии на 2УР находится по формуле

(3)

Расчетная реактивная мощность для электроприемников с индуктивным характером нагрузки определяется как

, (4)

где принимается в зависимости от :

(5)

Значения находятся по табл.


Таблица №4

Расчет электрических нагрузок по цехам

Наим. эл-ка

n шт.

Рн,кВт

n*Рн

n*P2 н

Ки

cos(φ)

tg(φ)

Pc

Qc

nэ

Кра

Крр

Рр

Qp

Sp

Цех1

Сушильные шкафы

15

15

225

3375

0,5

0,85

0,62

112,5

69,72

Вентиляторы

8

12

96

1152

0,65

0,8

0,75

62,4

46,80

Многоподшип, автоматы

10

30

300

9000

0,25

0,65

1,17

75

87,68

Компрессоры

6

5

30

150

0,65

0,8

0,75

19,5

14,63

Однопост,дв-ли генератора

7

34

238

8092

0,6

0,7

1,02

142,8

145,69

Эл.печи д/ фас. литья

6

40

240

9600

0,75

0,87

0,57

180

102,01

итого

1129,00

31369,00

0,52

592,20

466,53

40,63

0,80

1,00

473,76

466,53

664,90

Цех2

Тр-ры для ручной сварки

7

15

105

1575

0,3

0,35

2,68

31,5

84,31

Дуговые сталепл. печи

15

18

270

4860

0,75

0,9

0,48

202,5

98,08

Вентиляторы

12

10

120

1200

0,65

0,8

0,75

78

58,50

Печи дуговые сталепл.

5

30

150

4500

0,75

0,9

0,48

112,5

54,49

Переносной эл. инструмент

8

14

112

1568

0,06

0,45

1,98

6,72

13,34

Кран-балка, 2т

2

5

10

50

0,06

0,45

1,98

0,6

1,19

Выпрямитель сварочный

3

18

54

972

0,25

0,65

1,17

13,5

15,78

Шлифовальные станки

12

17

204

3468

0,7

0,8

0,75

142,8

107,10

итого

1025,00

18193,00

0,57

588,12

432,78

57,75

0,75

1,00

441,09

432,78

617,95

Цех3

Транспортеры (винтовые)

2

27

54

1458

0,65

0,75

0,88

35,1

30,96

Транспортеры(подъемные)

3

25

75

1875

0,4

0,75

0,88

30

26,46

Дробилки крупного дробления

6

32

192

6144

0,4

0,75

0,88

76,8

67,73

Фрезерные станки

6

20

120

2400

0,12

0,4

2,29

14,4

32,99

Электротележки

4

18

72

1296

0,1

0,4

2,29

7,2

16,50

Вентилятор

7

4

28

112

0,65

0,8

0,75

18,2

13,65

Шлифовальные станки

15

15

225

3375

0,7

0,8

0,75

157,5

118,13

Тр-ры для ручной сварки

5

20

100

2000

0,3

0,35

2,68

30

80,29

Печи дуговые сталепл.

6

30

180

5400

0,75

0,9

0,48

135

65,38

итого

1046,00

24060,00

0,48

504,20

452,09

45,47

0,80

1,00

403,36

452,09

605,87

Цех4

Молот 150 кг

3

22,5

67,5

1518,75

0,06

0,45

1,98

4,05

8,04

Вентилятор

7

4

28

112

0,65

0,8

0,75

18,2

13,65

Многоподшипниковые авт-ты

8

25

200

5000

0,2

0,5

1,73

40

69,28

Токарно-винторезный ст-к

6

14,2

85,2

1209,84

0,25

0,65

1,17

21,3

24,90

Шлифовальные ст-ки

15

15

225

3375

0,7

0,8

0,75

157,5

118,13

Тр-ры для ручной сварки

5

20

100

2000

0,3

0,35

2,68

30

80,29

Кран-балка , 3. 2 т

1

5

5

25

0,06

0,45

1,98

0,3

0,60

Домкраты

12

22,5

270

6075

0,06

0,45

1,98

16,2

32,15

итого

980,70

19315,59

0,29

287,55

347,03

49,79

0,75

1,00

215,66

347,03

408,59

Цех5

Долбёжный станок

4

6

24

144

0,14

0,6

1,33

3,36

4,48

Станок автомат

2

7

14

98

0,23

0,65

1,17

3,22

3,76

Транспортёр

3

12

36

432

0,6

0,7

1,02

21,6

22,04

Печь сопротивления

4

15

60

900

0,55

0,95

0,33

33

10,85

Сушильная камера

2

50

100

5000

0,55

0,95

0,33

55

18,08

Сварочный

2

20

40

800

0,3

0,35

2,68

12

32,12

Пресс

8

9

72

648

0,25

0,65

1,17

18

21,04

Нагреватели

4

10

40

400

0,35

0,55

1,52

14

21,26

Мостовой кран

3

15

45

675

0,06

0,45

1,98

2,7

5,36

Наждачный станок

5

4

20

80

0,14

0,6

1,33

2,8

3,73

Толкатель

2

15

30

450

0,06

0,45

1,98

1,8

3,57

Плавильная печь

2

40

80

3200

0,75

0,87

0,57

60

34,00

Моечная машина

2

50

100

5000

0,06

0,45

1,98

6

11,91

итого

661,00

17827,00

0,35

233,48

192,20

24,51

0,85

1,00

198,46

192,20

276,27

2.2 Электрические нагрузки освещения

Расчет нагрузок производим с помощью коэффициента спроса:

Потребляемая мощность электроосвещением находиться по формуле:

Росв.=Кс*Ру (6)

где, - Кс – коэффцент спроса,

- Ру – установленная мощность.

Ру = Руд*F (7)

где, - F – площадь цеха (м2 )

- Р уд – определяем из справ. материалов

Таблица №5

№

Наименование цеха

КСО

Р уд,

Вт/м2

F,

м2

Росв.,

кВт

Qосв ,

кВАр

1

Инструментальный

0,95

16

3600

54,720

0,5

27,360

2

Литейный

0,95

15

4400

62,700

0,5

31,350

3

Сборочный

0,85

15

4140

52,785

0,5

26,392

4

Механический

0,95

16

2400

36,480

0,5

18,240

5

Термический

0,95

15

2400

34,200

0,5

17,100

ИТОГО

240,88

120,44

2.3 Суммарные электрические нагрузки цехов

Таблица №6

№

Наименование цеха

Рр ,

кВт

Qр ,

кВАр

Росв ,

кВт

Qосв ,

кВАр

РрS ,

кВт

QрS ,

кВАр

1

Инструментальный

473,76

466,53

54,720

27,360

528,48

493,89

2

Литейный

441,09

432,78

62,700

31,350

503,79

464,13

3

Сборочный

403,36

452,09

52,785

26,392

456,145

478,482

4

Механический

215,66

347,03

36,480

18,240

252,14

365,27

5

Термический

198,46

192,20

34,200

17,100

232,66

209,3

Рис.3. Расчетные силовые и осветительные нагрузки

2.4 Картограмма нагрузок

Картограмма электрических нагрузок представляет собой нанесение на генеральный план окружности в выбранном масштабе, соответствующие нагрузкам цехов.

Ррасi=МpRi2 (8)

M =15 – выбранный масштаб;

Ri=Ö Ppасi / pМ (9)

Нагрузка освещения представляется на картограмме в виде сектора, с углом

a=Росв*360 / РрΣ (10)

Ррi=360 Pосв=a

Таблица №7

№

Наименование цеха

Рр ,

кВт

Росв ,

кВт

Рр ,

кВт

,

град

R,

см

1

Инструментальный

473,76

54,720

528,48

37,2752

3,348835

2

Литейный

441,09

62,700

503,79

44,80438

3,269672

3

Сборочный

403,36

52,785

456,145

41,65912

3,111221

4

Механический

215,66

36,480

252,14

52,08535

2,313131

5

Термический

198,46

34,200

232,66

52,91842

2,221981

рис.4. Картограмма нагрузок

2.5 Выбор компенсирующих устройств

Потребная мощность компенсирующих устройств (КУ)

, (3.23)

где 1,1 – коэффициент запаса;

- экономическое значение коэффициента реактивной мощности,

=0,33

(3.24)

К установке принимается ближайшая по мощности стандартная комплектная конденсаторная установка (ККУ). При этом не должна превышать, т.е. .

Тогда итоговая реактивная нагрузка на шинах ТП

Таблица №8

№

Наименование цеха

Рр ,

кВт

Q ,

кВАр

Sp ,

кВА

кВАр

кВАр

кВАр

кВАр

1

Инструментальный

528,48

493,89

723,3384

0,934548

351,4408

2*150=300

193,89

562,9249

2

Литейный

503,79

464,13

684,9971

0,921277

327,6672

2*150=300

164,13

529,8519

3

Сборочный

456,145

478,482

661,0698

1,048969

360,7496

2*150=300

178,482

489,8205

4

Механический

252,14

365,27

443,8432

1,448679

310,2702

2*150=300

65,27

260,4511

5

Термический

232,66

209,3

312,9491

0,899596

145,7744

2*75=150

59,3

240,0982

Таблица №9

Параметры комплектных конденсаторных установок (ККУ) 0.4 кВ

№

Наименование цеха

Тип

Мощность

Количество

Суммарная мощность, кВАр

1

Инструментальный

УКН-0.38-150У3;

2*150

2

300

2

Литейный

УКН-0.38-150У3;

2*150

2

300

3

Сборочный

УКН-0.38-150У3;

2*150

2

300

4

Механический

УКН-0.38-150У3;

2*150

2

300

5

Термический

УКН-0.38-75У3

2*75

2

150

Сводная таблица мощностей

P

Q

S

Итого

1732,33

1890,63

2564,264

Освещение

240,885

120,442

269,3174

Всего

1973,215

2011,072

2817,444

Мощность КУ

-

-1350

-

Итого с учётом КУ

1973,215

661,072

2081,008

2.6 Определение координат центра электрических нагрузок

Для определения центра электрических нагрузок используется механическая аналогия (находим центр тяжести плоской фигуры). На генеральном плане наносим прямоугольную декартовую систему координат, находим координаты цехов.

Таблица №10

№

ЦЕХ

Рр , кВт

X

Y

Рр X

Рр Y

X0

Y0

1

Инструментальный

528,48

50

200

26424

105696

83,38654

137,8243

2

Литейный

503,79

127

206,5

63981,33

104032,6

3

Сборочный

456,145

72

99,5

32842,44

45386,43

4

Механический

252,14

47,5

34,5

11976,65

8698,83

5

Термический

232,66

126

35

29315,16

8143,1

ИТОГО

1973,215

164539,6

271957


Рис.5


3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций

3.1 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций

Таблица №11

№

Наименование цеха

Рр ,

кВт

,

кВАр

,

кВАр

Число и мощность трансформаторовt

Суммарная мощность трансформаторов, кВА

Коэффициент загрузки

Нормальный

Аварийный

При отключении 30% нагрузки

1

Инструментальный

528,48

193,89

562,9249

2x400

800

0,70

1,41

0,914753

2

Литейный

503,79

164,13

529,8519

2x400

800

0,66

1,32

0,861009

3

Сборочный

456,145

178,482

489,8205

2x400

800

0,61

1,22

0,795958

4

Механический

252,14

65,27

260,4511

2x160

320

0,81

1,63

1,058083

5

Термический

232,66

59,3

240,0982

2x160

320

0,75

1,50

0,975399

Таблица №12

Параметры трансформаторов 10/0.4 кВ

№

Тип и мощность

Потери

Напряжение короткого замыкания, %

Ток холостого хода, %

Холостого хода

Короткого замыкания

1

ТМ-160

0,565

2,65

4,5

2,4

3

ТМ-400

1,05

5,5

4,5

2,1

Рис. 6


4. Разработка системы внутризаводского электроснабжения

4.1 Расчет потерь в трансформаторах

Расчетные формулы:

;

4.2 Потери в трансформаторах

Таблица №13

№

Наименование цеха/тип трансформатора

Рр

кВт

кВАр

РРТ

кВт

кВАр

кВА

кВт

кВт

%

Iх,

%

,

кВт

,

кВАр

1

Инструментальный

528,48

193,89

264,24

96,945

281,46

1,05

5,50

4,50

2,10

1,73

21,26

2хТМ-400

2

Литейный

503,79

164,13

251,895

82,065

264,92

1,05

5,50

4,50

2,10

1,65

20,75

2хТМ-400

3

Сборочный

456,145

178,482

228,0725

89,241

244,91

1,05

5,50

4,50

2,10

1,56

20,17

2хТМ-400

4

Механический

252,14

65,27

126,07

32,635

130,22

0,565

2,65

4,50

2,40

1,00

10,06

2хТМ-160

5

Термический

232,66

59,3

116,33

29,65

120,05

0,565

2,65

4,50

2,40

0,94

9,71

2хТМ-160

4.3 Нагрузки на стороне высокого напряжения трансформаторных подстанций

Таблица № 14

№

Наименование цеха/тип трансформатора

Тип

тр-ра

РРТ

кВт

кВАр

,

кВт

,

кВАр

,

кВт

,

кВАр

,

кВА

,

А

1

Инструментальный

ТМ-400

264,24

96,945

1,73

21,26

265,97

118,21

291,05

5,04

2

Литейный

ТМ-400

251,895

82,065

1,65

20,75

253,55

102,82

273,60

4,73

3

Сборочный

ТМ-400

228,0725

89,241

1,56

20,17

229,63

109,41

254,37

4,40

4

Механический

ТМ-160

126,07

32,635

1,00

10,06

127,07

42,70

134,05

2,32

5

Термический

ТМ-160

116,33

29,65

0,94

9,71

117,27

39,36

123,70

2,14

4.4 Выбор места положения ГПП или ГРП

Для определения места расположения ГПП необходимо располагать генеральным планом железнодорожного узла. На генеральном плане должны быть в масштабе указаны все существующие, реконструируемые и проектируемые предприятия железнодорожного производства, а также прилегающие к железной дороге промышленные и сельскохозяйственные предприятия и т.д.

Исходя из технико-экономических соображений ГПП желательно располагать в центре электрических нагрузок (ЦЭН). Для определения ЦЭН может быть использован приближенный метод определения центра тяжести масс однородных плоских фигур.

Так как ЦЭН находится в близости от железнодорожных путей, а также то обстоятельство, что для размещения ГПП необходимо: достаточно большая площадь, свободная от застройки и подземных коммуникаций, прокладка кратчайших трасс питающих линий, заставляет нас располагать ГПП, несколько отступив от ЦЭН.

Варианты схем внутризаводского электроснабжения

Рис. 7. Кабельные трассы

Рис.8 Кабельные трассы


Рис.9. Вариант 1. Радиальная схема

4.5 Длины кабельных линий

Таблица № 15.

Вариант 1

№

Наименование линии

Количество линий

Длина, м

Суммарная длина, м

1

ГРП-ТП1

1

84

84

2

ГРП-ТП2

1

152

152

3

ГРП-ТП3

1

22

22

4

ГРП-ТП4

1

77

77

5

ГРП-ТП5

1

223

223

6

ГРП-ТП6

1

191

191

7

ГРП-ТП7

2

225

450

8

ГРП-ТП8

2

190

380

ИТОГО

10

1579

Рис.10. Вариант 2. Магистральная схема

Таблица № 16.

Вариант 2. Длины кабельных линий

№

Наименование линии

Количество линий

Длина, м

Суммарная длина, м

1

ГРП-ТП1

1

84

84

2

ТП1-ТП2

1

70

70

3

ГРП-ТП3

1

22

22

4

ТП3-ТП4

1

56

56

5

ТП4-ТП8

1

112

112

6

ТП8-ТП6

1

35

35

7

ТП6-ТП5

1

75

75

8

ТП5-ТП7

1

10

10

ИТОГО

8

464

4.6 Количество ячеек отходящих линий ГРП

Вариант 1 ………………….. 10

Вариант 2 ………………….. 4

Значения коэффициентов одновременности для определения расчетной нагрузки на шинах 6 (10) кВ РП, ГРП, ГПП

Таблица № 17

Средневзвешенный коэффициент использования

Число присоединений 6 (10) кВ на сборных шинах РП, ГПП.

2 … 4

5 … 8

9 … 25

Более 25

0,90

0,80

0,75

0,70

0,95

0,90

0,85

0,80

1,00

0,95

0,90

0,85

1,00

1,0

0,95

0,90

4.7 Расчет электрических нагрузок на головных участках магистралей

Таблица № 18

По данным технологов

кВт

кВАр

Ке

____

Kо

Расчетные мощности

№

Наименование эл/приемника

Кол-во тр-ров,

n

Суммарная ном. мощность, Рн, кВт

,

кВт

,

кВт

Sp ,

кВА

IP ,

А

магистраль ТП1-ГРП

1

ТП1

1

564,5

265,97

118,21

ИТОГО

1

564,5

265,97

118,21

0.38

0.90

239,373

106,39

261,95

15,12

магистраль ТП3-ГРП

1

ТП3

1

512,5

253,55

102,82

2

ТП5

1

524

229,63

109,41

3

ТП7

1

490

127,07

42,70

4

ТП8

1

330,5

117,27

39,36

ИТОГО

4

1857

727,52

294,29

0.39

0.95

283,733

114,77

306,07

17,671

Примечание:

1.; .

4.8 Выбор сечений кабелей по нагреву

Выбор сечения проводов и кабелей по нагреву проводят по расчетному току, который должен быть меньше допустимого тока или равен ему:

Iдоп ³ Ip,

Если электроснабжение потребителей производилось по параллельным линиям, то в качестве расчетного принимается ток в одной из параллельных линий в предположении, что вторая линия вышла из строя.

Чтобы определить расчетные токи линий, подходящих к каждому цеху, необходимо учесть потери мощности в трансформаторах и определить полную мощность линии.

Потери мощности в трансформаторе можно определить:

-активные потери:

DРт=DРхх+DРкз*(SpS / Snom)2

-реактивные потери:

DQт=DQхх+DQкз*(SpS / Snom)2

DQкз=Uкз*Snom/100,

Активные потери цеха с учетом потерь в трансформаторе:

P= Pp + DРт

Реактивные потери цеха с учетом потерь в трансформаторе:

Q= Qp + QРт

Полная мощность равна:

S=Ö P2 +Q2

Расчетный ток:

Iр=S / Ö3 *Unom

Если у нас двух трансформаторная цеховая подстанция, то суммарную полную мощность берем в два раза меньше.

Определение суммарной расчетной нагрузки узла системы эдектроснабжения по значениям n расчетных нагрузок осуществляется суммированием расчетных нагрузок отдельных групп электроприемников, входящих в узле с учетом разновременности (несовпадения) максимумов нагрузок.

S=Kнм*SSpi,

где Кнм - коэффициент несовпадения максимумов нагрузки,

Spi – расчетная нагрузка I-го электроприемника или группы электроприемников.

Кнм - равен отношению максимальной получасовой нагрузки к сумме максимальных получасовых нагрузок отдельных электроприемников или цехов.

Коррозионная способность земли низкая. Выбирается кабель марки ААБ.

Таблица № 19.

Радиальная схема

№

Наименование

линии

Кол-во линий

Длина,

м

, норм. режим, А

, авар. режим, А

Сечение, мм2

, А

1

ГРП-ТП1

1

84

5,04

10,08

16

75

2

ГРП-ТП2

1

151

5,04

10,08

16

75

3

ГРП-ТП3

1

260

4,73

9,46

16

75

4

ГРП-ТП4

1

80

4,73

9,46

16

75

5

ГРП-ТП5

1

313

4,4

8,8

16

75

6

ГРП-ТП6

1

239

4,4

8,8

16

75

7

ГРП-ТП7

2

343

2,32

4,64

16

75

8

ГРП-ТП8

2

237

2,14

4,28

16

75

Таблица № 20.

Магистральная схема

№

Наименование

линии

Кол-во линий

Длина,

м

, норм. режим, А

, авар. режим, А

Сечение, мм2

, А

1

ГРП-ТП1

1

81

15,12

30,24

16

75

2

ТП1-ТП2

1

76

5,04

10,08

16

75

3

ГРП-ТП3

1

27

17,67

35,34

16

75

4

ТП3-ТП4

1

61

4,73

9,46

16

75

5

ТП4-ТП8

1

138

2,14

4,28

16

75

6

ТП8-ТП6

1

40

4,4

8,8

16

75

7

ТП6-ТП5

1

88

4,4

8,8

16

75

8

ТП5-ТП7

1

16

2,32

4,64

16

75

4.9 Выбор сечений по экономической плотности тока

ТМ =4500 ч


Таблица № 21.

Радиальная схема

№

Наименование линии

Кол-во линий

, А

,

Fэ ,

мм2

Принятое сечение, мм2

1

ГРП-ТП1

1

5,04

1.4

3,60

16

2

ГРП-ТП2

1

5,04

1.4

3,60

16

3

ГРП-ТП3

1

4,73

1.4

3,38

16

4

ГРП-ТП4

1

4,73

1.4

3,38

16

5

ГРП-ТП5

1

4,4

1.4

3,14

16

6

ГРП-ТП6

1

4,4

1.4

3,14

16

7

ГРП-ТП7

2

2,32

1.4

1,66

16

8

ГРП-ТП8

2

2,14

1.4

1,53

16

Таблица № 22.

Магистральная схема

№

Наименование

линии

Кол-во линий

, А

,

Fэ ,

мм2

Принятое сечение, мм2

1

ГРП-ТП1

1

15,12

1.4

10,80

16

2

ТП1-ТП2

1

5,04

1.4

3,60

16

3

ГРП-ТП3

1

17,67

1.4

12,62

16

4

ТП3-ТП4

1

4,73

1.4

3,38

16

5

ТП4-ТП8

1

2,14

1.4

1,53

16

6

ТП8-ТП6

1

4,4

1.4

3,14

16

7

ТП6-ТП5

1

4,4

1.4

3,14

16

8

ТП5-ТП7

1

2,32

1.4

1,66

16

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

5.1 Определение капитальных затрат

Кабельные линии

Таблица № 23.

Радиальная схема

№

Наим.

линии

Кол-во линий

Длина, м

Сумм. длина, м

Сечение,

мм2

Уд. стоим. в ценах 1980, тыс.руб км

Уд. стоим. в ценах 2007, тыс.руб км

Стоим. линий, тыс. рублей

1

ГРП-ТП1

1

84

84

16

1.76

70,4

5,91

2

ГРП-ТП2

1

151

151

16

1.76

70,4

10,63

3

ГРП-ТП3

1

260

260

16

1.76

70,4

18,30

4

ГРП-ТП4

1

80

80

16

1.76

70,4

5,63

5

ГРП-ТП5

1

313

313

16

1.76

70,4

22,04

6

ГРП-ТП6

1

239

239

16

1.76

70,4

16,83

7

ГРП-ТП7

2

343

686

16

1.76

70,4

48,29

8

ГРП-ТП8

2

237

474

16

1.76

70,4

33,37

ИТОГО

10

2287

161,00


Таблица № 24.

Магистральная схема

№

Наим.

линии

Кол-во линий

Длина, м

Сумм. длина, м

Сечение,

мм2

Уд. стоим. в ценах 1980, тыс.руб

км

Уд. стоим. в ценах 2007, тыс.руб

км

Стоим. линий, тыс. рублей

1

ГРП-ТП1

1

81

162

16

1.76

70,4

11,4048

2

ТП1-ТП2

1

76

152

16

1.76

70,4

10,7008

3

ГРП-ТП3

1

27

54

16

1.76

70,4

3,8016

4

ТП3-ТП4

1

61

122

16

1.76

70,4

8,5888

5

ТП4-ТП8

1

138

276

16

1.76

70,4

19,4304

6

ТП8-ТП6

1

40

80

16

1.76

70,4

5,632

7

ТП6-ТП5

1

88

176

16

1.76

70,4

12,3904

8

ТП5-ТП7

1

16

32

16

1.6

70,4

2,2528

ИТОГО

8

1054

74,20

Прокладка кабельных линий в траншеях

Таблица № 25.

Радиальная схема

№

Количество кабелей в одной траншее

Длина, м

Удельная стоимость в ценах 1980, тыс.руб

км

Удельная стоимость в ценах 2007, тыс.руб

км

Стоимость, тыс. рублей

1

6

26

3,62

144,8

3,7648

2

5

61

3,29

131,6

8,0276

3

4

138

2,86

114,4

15,7872

4

3

40

2,31

92,4

3,696

5

2

172

1,78

71,2

12,2464

6

1

76

1,27

50,8

3,8608

ИТОГО

47,3828

Таблица № 26.

Магистральная схема

№

Количество кабелей в одной траншее

Длина, м

Удельная стоимость в ценах 1980, тыс.руб

км

Удельная стоимость в ценах 2007, тыс.руб

км

Стоимость, тыс. рублей

1

2

397

1.78

71,2

28,2664

2

1

112

1.27

50,8

5,6896

ИТОГО

33,956

Таблица № 27.

Стоимость ячеек отходящих линий ГРП

№

схема

Количество ячеек ГРП

Стоимость ячейки в ценах 1980 г., тыс. рублей

Стоимость ячейки в ценах 2007 г., тыс. рублей

Стоимость, тыс. рублей

1

Радиальная схема

10

2.1

84

840

2

Магистральная схема

4

2.1

84

336

Таблица № 28.

Суммарные капитальные затраты

№

схема

Кабельные линии

Строительная часть

Ячейки ГРП

Итого

1

Радиальная схема

161

47,38

840

1048,38

2

Магистральная схема

74,2

33,96

336

444,16

5.2 Определение издержек на эксплуатацию

Отчисления на амортизацию и обслуживание

Таблица № 29.

Радиальная схема

№

Вид оборудования

Норма отчислений, %

Капитальные затраты, тыс. рублей

Издержки, тыс. рублей

1

Кабели

6,3

161

10,14

2

Строительная часть

6,3

47,38

2,98

3

Ячейки ГРП

1,04

840

8,74

ИТОГО

1048,38

21,86

Таблица №30.

Магистральная схема

№

Вид оборудования

Норма отчислений, %

Капитальные затраты, тыс. рублей

Издержки, тыс. рублей

1

Кабели

6.3

74,2

4,67

2

Строительная часть

6.3

33,96

2,14

3

Ячейки ГРП

1.04

336

3,49

ИТОГО

444,16

10,31

Стоимость потерь электроэнергии

Параметры кабельных линий

Таблица № 31.

Радиальная схема

№

Наименование линии

Количество линий

Длина, м

Сечение,

мм2

,

R,

Ом

1

ГРП-ТП1

1

84

16

1,94

0,16

2

ГРП-ТП2

1

151

16

1,94

0,29

3

ГРП-ТП3

1

260

16

1,94

0,50

4

ГРП-ТП4

1

80

16

1,94

0,16

5

ГРП-ТП5

1

313

16

1,94

0,61

6

ГРП-ТП6

1

239

16

1,94

0,46

7

ГРП-ТП7

2

343

16

1,94

0,67

8

ГРП-ТП8

2

237

16

1,94

0,46

Таблица № 32.

Магистральная схема

№

Наименование линии

Количество линий

Длина, м

Сечение,

мм2

,

R,

Ом

1

ГРП-ТП1

1

81

16

1,94

0,16

2

ТП1-ТП2

1

76

16

1,94

0,15

3

ГРП-ТП3

1

27

16

1,94

0,05

4

ТП3-ТП4

1

61

16

1,94

0,12

5

ТП4-ТП8

1

138

16

1,94

0,27

6

ТП8-ТП6

1

40

16

1,94

0,08

7

ТП6-ТП5

1

88

16

1,94

0,17

8

ТП5-ТП7

1

16

16

1,94

0,03

Потери мощности

Таблица № 33.

Радиальная схема

№

Наименование линии

Количество линий

R,

Ом

, А

Потери в одной КЛ, кВт

Суммарные потери, кВт

1

ГРП-ТП1

1

0,16

5,04

0,004064

0,004064

2

ГРП-ТП2

1

0,29

5,04

0,007366

0,007366

3

ГРП-ТП3

1

0,50

4,73

0,011186

0,011186

4

ГРП-ТП4

1

0,16

4,73

0,00358

0,00358

5

ГРП-ТП5

1

0,61

4,4

0,01181

0,01181

6

ГРП-ТП6

1

0,46

4,4

0,008906

0,008906

7

ГРП-ТП7

2

0,67

2,32

0,003606

0,007212

8

ГРП-ТП8

2

0,46

2,14

0,002107

0,004213

ИТОГО

0,058337

Таблица № 34.

Магистральная схема

№

Наименование линии

Количество линий

R,

Ом

, А

Потери в одной КЛ, кВт

Суммарные потери, кВт

1

ГРП-ТП1

1

0,16

15,12

0,036578

0,036578

2

ТП1-ТП2

1

0,15

5,04

0,00381

0,00381

3

ГРП-ТП3

1

0,05

17,67

0,015611

0,015611

4

ТП3-ТП4

1

0,12

4,73

0,002685

0,002685

5

ТП4-ТП8

1

0,27

2,14

0,001236

0,001236

6

ТП8-ТП6

1

0,08

4,4

0,001549

0,001549

7

ТП6-ТП5

1

0,17

4,4

0,003291

0,006582

8

ТП5-ТП7

1

0,03

2,32

0,000161

0,000323

ИТОГО

0,068374

Время максимальных потерь

=2886.21 ч

Таблица № 35.

Годовые потери электроэнергии

№

схема

, ч

, кВт

, кВт×ч

,

, тыс. руб

1

Радиальная

схема

2886.2

0,058

167,3996

0.32

0,054

2

Магистральная схема

2886.2

0,068

196,2616

0.32

0,063

Таблица № 36.

Суммарные издержки

№

схема

Амортизация и обслуживание, тыс. руб

Стоимость потерь электроэнергии, тыс. руб

Суммарные издержки, тыс. руб

1

Радиальная

схема

21,86

0,054

21,91

2

Магистральная схема

10,31

0,063

10,37

Расчетные затраты

Таблица № 37

№

схема

Капитальные вложения, тыс.руб

Суммарные издержки, тыс. руб

Расчетные затраты

1

Радиальная

схема

1048,38

21,91

147,72

2

Магистральная схема

444,16

10,37

63,67

К исполнению принимается магистральный вариант.


6. Уточненный расчет выбранного варианта

6.1 Проверка выбранных сечений по потере напряжений

6.1.1 Сопротивления кабельных линий

Таблица № 38

№

Наименование линии

Длина, м

Сечение,

мм2

R,

Ом

Хо

Х

Ом

1

ГРП-ТП1

81

16

1,94

0,15714

0,113

0,009153

2

ТП1-ТП2

76

16

1,94

0,14744

0,113

0,008588

3

ГРП-ТП3

27

16

1,94

0,05238

0,113

0,003051

4

ТП3-ТП4

61

16

1,94

0,11834

0,113

0,006893

5

ТП4-ТП8

138

16

1,94

0,26772

0,113

0,015594

6

ТП8-ТП6

40

16

1,94

0,0776

0,113

0,00452

7

ТП6-ТП5

88

16

1,94

0,17072

0,113

0,009944

8

ТП5-ТП7

16

16

1,94

0,03104

0,113

0,001808

6.1.2 Определение потери напряжения

Таблица № 39

№

Наименование

участка

Длина,м

R0,

ом/км

Х0,

ом/км

R,

ом

х,

ом

Рр

кВт

Qp,

кВАр

DU,В

норм.реж

DU,В

авар. режим

DU,

%

1

ГРП-ТП1

81

1,94

0,113

0,15714

0,00915

265,97

118,21

3,52

2

ТП1-ТП2

76

1,94

0,113

0,14744

0,00859

239,373

106,39

2,97

6,49

12,98

0,13

3

ГРП-ТП3

27

1,94

0,113

0,05238

0,00305

283,733

114,77

1,24

4

ТП3-ТП4

61

1,94

0,113

0,11834

0,00689

253,55

102,82

2,51

3,75

7,5

0,07

5

ТП4-ТП8

138

1,94

0,113

0,26772

0,01559

253,55

102,82

5,71

6

ТП8-ТП6

40

1,94

0,113

0,0776

0,00452

229,63

109,41

1,45

7,15

14,3

0,14

7

ТП6-ТП5

88

1,94

0,113

0,17072

0,00994

229,63

109,41

3,18

8

ТП5-ТП7

16

1,94

0,113

0,03104

0,00181

127,07

42,70

0,32

3,5

7

0,07

Выбранные сечения проходят по потере напряжения, так как DU<5%

6.2 Разработка системы внешнего электроснабжения

6.2.1 Определение расчетных электрических нагрузок предприятия

Таблица № 40

По данным

технологов

кВт

кВАр

Ки/Ко

Расчетные мощности

№

Наименование эл/приемника

Кол-во

тр-ов

Суммарн.

ном.мощн.

Рн,кВт

Рр

кВт

Qp

кВАр

Sp

кВА

Ip

А

Iавр,

А

1

ТП1

1

564,5

265,97

118,21

2

ТП3

1

512,5

253,55

102,82

3

ТП5

1

524

229,63

109,41

4

ТП7

1

490

127,07

42,70

5

ТП8

1

330,5

117,27

39,36

ИТОГО

5

2421,5

993,49

412,5

0.39

0.95

943,82

391,88

1021,94

57

114

Расчетный ток в нормальном режиме равен 57А, в аварийном режиме 114А.

Выбираем кабель ААБ-3х50, допустимый ток 115 А. По экономической плотности тока сечение 50 мм2 , принимается также ААБ-3х50.

6.2.2 Проверка по потере напряжения

Таблица № 41

Длина, м

R0,

Х0,

R,

Ом

X,

Ом

, А,

норм. режим

, А,

авар. режим

,

кВт

,

кВт

,

норм. режим

,

авар. режим

,

%

750

0,89

0,095

0,6675

0,071

57

114

943,82

391,88

53,136

106,27

1,06

6.3 Расчет токов короткого замыкания

Расчет сопротивлений трансформаторов

Rт = DРU2 н . 103 /S2 нт

Zт =Uk %U2 н . 10/Sнт

Хт =√Z2 т -R2 т

Таблица № 42.

Сопротивления трансформаторов

№

Тип и мощность

потери

Напряжен.

короткого

замыкания

%

Ток

холостого

хода

%

Rт,ОМ

Zт,ОМ

Хт,ОМ

Холос-

ого

хода

Короткого

замыкания

1

ТМ-160

0,565

2,65

4,5

2,4

10,35

28,13

26,15

2

ТМ-400

1,05

5,5

4,5

2,1

3,44

11,25

10,71

6.4 Составление схемы замещения

Внешнее сопротивление

Хс =0,35

Rвн = Rкл = 0,6675 Ом

Хвн =Хс +Хкл =0,35+0,071=0,421 Ом

Для расчета токов к.з. составляем схему замещения. Расчет производим в каждой точке к.з. отмеченной на схеме замещения. Для расчетов используем программу Tkz

Таблица № 43.

Сопротивления нулевой последовательности трансформаторов

№

Тип и мощность

Прямая последовательность

Нулевая последовательность

,

Ом

,

Ом

,

Ом

,

Ом

1

ТМ-160

10,35

26,15

113,85

209,2

3

ТМ-400

3,44

10,71

37,84

85,68

Файлы исходных данных

Структура файлов

NI

NJ

R1

X1

R0

X0

KT

U

фаза U

N1,N2 – номера узлов, ограничивающих ветвь;

R1, X1 – сопротивления прямой последовательности;

R0, X0 - сопротивления нулевой последовательности;

KT- коэффициент трансформации;

U – напряжение (ЭДС);

фаза U – фазовый угол напряжения (ЭДС).

Таблица № 44.

Результаты расчета токов КЗ

№

Схема

Точка КЗ

,

кА

R

Ом

X

Ом

,

с

,

А

,

1

sh1.tkz

K1

2,34

2,53

0,55

0,000692

1

3,31

0,72

2

K2

2,17

2,74

0,56

0,000651

1

3,07

0,62

3

K3

11,89

0,0096

0,18

0,059713

1,846

31,04

26,82

4

K4

5,95

0,0209

0,0427

0,006507

1,215

10,22

4,83

5

sh2.tkz

K1

2,28

2,59

0,61

0,00075

1

3,22

0,68

6

K2

2,15

2,75

0,62

0,000718

1

3,04

0,60

7

K3

11,82

0,0096

0,0181

0,006005

1,189

19,88

19,00

8

K4

5,09

0,021

0,0428

0,006491

1,214

8,74

3,54

9

sh3.tkz

K1

2,34

2,53

0,55

0,000692

1

3,31

0,72

10

K2

2,16

2,75

0,56

0,000649

1

3,05

0,61

11

K3

5,11

0,0206

0,0427

0,006601

1,22

8,82

3,57

12

K4

11,79

0,0099

0,018

0,00579

1,178

19,64

18,88

13

sh4.tkz

K1

2,34

2,53

0,55

0,0007

1

3,3093

0,7156

14

K2

2,11

2,81

0,57

0,0006

1

2,984

0,582

15

K3

5,11

0,0206

0,0427

0,0066

1,22

8,815

3,567

16

K4

11,75

0,01

0,018

0,0057

1,17

19,52

18,74

Для проверки оборудования рассчитаем ударный ток короткого замыкания :

iу = ку Ö2 Iк

где ку – ударный коэффициент, ку=1+е-0,01/Та

Та=X/(R ω),

где ω=314

Тепловой импульс (кА2 с):

Вк = Iк2 (tотк + Та)

где tотк – время отключения:

tотк = tв + tрз

где tв=0,12 – время отключения выключателя;

tрз = 0,01 с – время срабатывания защиты;

Та – время затухания апериодической составляющей .


7. Выбор оборудования

Для обеспечения надежной работы аппаратуры и токоведущих частей электроустановки, необходимо правильно выбрать их по условиям длительной работы в нормальном режиме и кратковременной работы в режиме КЗ.

Выбор аппаратуры и токоведущих частей выполняется по номинальному току и напряжению:

Uуст£Uном

Iраб£Iном

Где Uуст - номинальное напряжение установки;

Uном- номинальное напряжение аппарата;

Iраб- рабочий ток присоединения, где установлен аппарат;

Iном- номинальный ток аппарата;

Выбранные по условиям нормального режима работы аппараты необходимо проверить по условиям КЗ, т.е. на электродинамическую и термическую устойчивость.

7.1 Выключатели

Выключатели выбираются по следующим условиям:

1. по напряжению установки: Uном³Uуст;

2. по номинальному току: Iном³Iраб;

3. по конструктивному исполнению;

Выбранные выключатели проверяются:

1. на электродинамическую стойкость: iу £ iпр;

где iу- ударный ток КЗ в цепи выключателя;

iпр- амплитудное значение предельного сквозного тока КЗ ;

2. на термическую стойкость: Вк £ I2 т*tт;

где Вк - тепловой импульс в цепи выключателя;

Iт - ток термической стойкости;

tт- время протекания тока термической стойкости ;

выбираем:

- выключатель на вводах и фидерах ГРП – 10 кВ:

ВМПЭ – 10 – 630 – 20 У3

Время отключения – tв = 0,12 с.

Время протекания тока термической стойкости tт = 8 с.

Ток термической стойкости Iт = 20 кА.

Условия проверки:

Iоткл ³ Iк, или 20 кА > 2,34 кА

iдоп ³ iу, или 52 кА > 3,31 кА

Вк = 0,72 кА2 с

Iт2 *tт ³ Вк, или 202 * 8 = 3200 > 0,72 кА2 с

7.2 Предохранители

Предохранители на напряжение свыше 1000 В используют для защиты трансформаторов напряжения в РУ-10 кВ. При этом применяют предохранители типа ПКН, ПК и ПКТ (трубчатые с кварцевым заполнителем).

Выбираем предохранитель для защиты ТН: ПКН 001-10У3.

Для защиты понижающих трансформаторов: ПКТ 101-10-31,5 У3.

Условия проверки:

Iоткл ³ Iк, или 31,5 кА > 2,34 кА

iдоп ³ iу, или 31,5 кА > 3,3 кА

7.3 Разъединитель

Разъединители выбираются по условиям:

1. по напряжению установки: Uном³Uуст;

2. по номинальному току: Iном³Iраб;

3. по виду установки;

4. по конструктивному исполнению: однополюсные или трехполюсные, с заземляющими ножами или без них, с вертикальным расположением главных ножей или с горизонтальным;

Выбранные разъединители проверяются:

1.на электродинамическую стойкость: iу £ iпр;

2.на термическую стойкость: Вк £ I2 т*tт;

Выбираем:

РВ – 10/400 У3

Номинальный ток Iном =400А

Время протекания тока термической стойкости tт = 4 с.

Ток термической стойкости Iт = 16 кА.

Условия проверки:

iдоп ³ iу, или 41кА > 3,3 кА

Вк = 0,72 кА2 с

Iт2 *tт ³ Вк, или 162 * 4 = 1024 кА2 с >0,72 кА2 с

7.4 Выключатели нагрузки

Выбор осуществляется по номинальному рабочему току и напряжению

ВНПу – 10 / 400 – 10з У3.

Номинальный ток Iном =400А

7.5 Выбор измерительных трансформаторов

Контрольно-измерительные приборы устанавливаются для контроля за электрическими параметрами в схеме электроустановки и расчетов за электроэнергию, потребляемую и отпускаемую подстанцией.

1. измерение тока выполняется на вводах силовых трансформаторов со стороны всех ступеней напряжения: на всех питающих и отходящих линиях;

2. измерение напряжения осуществляется на шинах всех РУ;

3. учет активной и реактивной энергии с помощью счетчиков выполняется на вводах низкого напряжения понизительных трансформаторов, фидерах потребителей, ТСН.

7.5.1 Трансформаторы тока

Трансформаторы тока выбираются по условиям:

1. по напряжению установки: Uном³Uуст;

2. по номинальному току: Iном³Iраб;

3. по роду установки (внутренняя, наружная);

4. по классу точности (при питании расчетных счетчиков – 0,5; щитовых приборов и контрольных счетчиков – 1; релейной защиты – 3 и 10);

Выбранные трансформаторы тока проверяются:

1. на электродинамическую стойкость: iу £ iпр;

2. на термическую стойкость: Вк £ I2 т*tт;

Выбираем:

- на обмотке ВН ГРП и шинах РУ-10 кВ:

ТПЛ – 10 У3

U ном =10кВ; Iном1 =200А; Iном2 =5А

Время протекания тока термической стойкости tт = 3 с.

Ток термической стойкости Iт = 13,5 кА.

Ток динамической стойкости Iдин = 52,5 кА

Условия проверки:

Iдин ³ iу, или 52,5 кА > 3,3 кА

Вк = 0,72 кА2 с

Iт2 *tт ³ Вк, или 13,52 * 3 = 546,75 кА2 с > 0,72 кА2 с

по величине нагрузки вторичной цепи r2ном ³r2

Присоединяем амперметр Э-378, счетчики активной САЧ-И672 и реактивной СРЧ-И673 энергии на обмотку класса точности 0,5

r2=rпр +rк +rприб

rк =0,05Ом

rпр =r*lрасч /q ; r=2,83*10-8 Ом м, q=4*10-6 м2 , lрасч =30 м

rпр =2,83*10-8 *30/4*10-6 =0.12Ом

rприб =Sприб / I2 ном =(0,5+2,5+2,5)/52 =0,22 Ом

r2=0,22+0,12+0,05=0,39 Ом £ 0,4 Ом

На обмотку класса точности 10Р присоединяем реле тока РТ-40/2 и реле времени РВМ-12

rприб =(0,2+10)/ 52 =0,408 Ом

r2=0,408+0,12+0,05=0,578 Ом £ 0,6 Ом

Трансформатор тока на цеховых подстанциях ТЛК-10-3-У3

U ном =10кВ; Iном1 =200А; Iном2 =5А

1. на электродинамическую стойкость: iу £ iпр;

3,3 кА £ 52кА

2. на термическую стойкость: Вк £ I2 т*tт;

Вк=0,72 кА2 с£ I2 т*tт=102 *3=300 кА2 с

3. по величине нагрузки вторичной цепи r2ном ³ r2

Присоединяем амперметр Э-378, счетчики активной САЧ-И672 и реактивной СРЧ-И673 энергии на обмотку класса точности 0,5

r2=rпр +rк +rприб

rк =0,05Ом

rпр =r*lрасч /q ; r=2,83*10-8 Ом м, q=4*10-6 м2 , lрасч = 30 м

rпр =2,83*10-8 *30/4*10-6 =0.12Ом

rприб =Sприб / I2 ном =(0,5+2,5+2,5)/52 =0,22 Ом

r2=0,22+0,12+0,05=0,39 Ом £ 0,4 Ом

На обмотку класса точности 10Р присоединяем реле тока РТ-40/2 и реле времени РВМ-12

rприб =(0,2+10)/ 52 =0,408Ом

r2=0,408+0,12+0,05=0,578 Ом £ 0,6 Ом

7.5.2Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения выбираются по условиям:

1.по напряжению установки: Uном³Uуст;

2.по конструкции и схеме соединения обмоток;

3. по классу точности (при питании расчетных счетчиков – 0,5; щитовых приборов и контрольных счетчиков и реле 1 и3);

4. на соответствие классу точности во вторичной нагрузке: S2 £ S2 ном ;

Выберем НТМИ – 10-66У3


Таблица № 45.

Проверка соответствия класса точности во вторичной нагрузке

прибор

Кол-во

число

катушек

Sкат ,ВА

cosj

Sприб ,ВА

sinj

Qприб ,Вар

Вольтметр

Э-378

8

1

2

1

16

0

0

САЧ-И672

6

2

4

0,38

18,24

0,925

44,7

СРЧ-И673

2

3

7,5

0,38

17,1

0,925

41,623

51,34

86,025

S2 =ÖР2 приб å +Q2 приб å =100,2 ВА£ S2 ном =120 ВА


8. Расчет внутренней сети

Расчет внутренней сети будем производить для сборочного цеха. Для этого чертим план цеха, содержащий:

строительные элементы (стены, окна, двери и.т.д.), электрооборудование цеха, питающие линии.

Во внутренней сети цеха будем использовать закрытые комплектные шинопроводы различного сечения. Использование данного типа шинопроводов обусловлено хорошими техническими и эксплуатационными преимуществами по сравнению с открытыми шинопроводами и кабелями.

После выбора оборудования внутренней сети, производим проверку шинопроводов на:

1) Допустимый ток

Iд = ток длительно допустимый,

Iд > Iн


Таблица № 46

№

Сборочный цех

Рн,кВт

n,шт

Ps

Ки

cos

tg

n*Pн*Рн

Qн

Qc,кВар

Pc

Nэ

Кра

Крр

Рр

Qр

Sp

Iр

1

ШР1 ААБ-3х50 Iдоп=120А

15

2

30

0,6

0,7

1,02

450

30,61

18,36

18

2

20

1

20

0,06

0,45

1,98

400

39,69

2,38

1,2

3

3

4

12

0,14

0,6

1,33

36

16,00

2,24

1,68

4

5

4

20

0,14

0,6

1,33

100

26,67

3,73

2,8

5

10

3

30

0,14

0,6

1,33

300

40,00

5,60

4,2

6

2

2

4

0,14

0,6

1,33

8

5,33

0,75

0,56

7

60

1

60

0,55

0,95

0,33

3600

19,72

10,85

33

176

0,35

4894

43,91

61,44

6,3

0,95

1,1

58

48

76

109,01

8

ШР2 ААБ-3х35 Iдоп=95А

5

1

5

0,35

0,65

1,17

0

5,85

2,05

1,75

9

18

2

36

0,06

0,45

1,98

450

71,44

4,29

2,16

10

8

4

32

0,06

0,45

1,98

180

63,50

3,81

1,92

11

6

5

30

0,65

0,8

0,75

588

22,50

14,63

19,5

12

14

3

42

0,65

0,8

0,75

300

31,50

20,48

27,3

104

0,47

1068

38,91

48,72

10

0,9

1,1

44

43

61

88,44

13

ШР3 ААБ-3х35 Iдоп=95А

7

5

35

0,14

0,6

1,33

245

46,67

6,53

4,9

14

6

2

12

0,65

0,8

0,75

72

9,00

5,85

7,8

15

55

1

55

0,25

0,65

1,17

256

64,30

16,08

13,75

16

10

3

30

0,06

0,45

1,98

400

59,54

3,57

1,8

17

20

1

20

0,06

0,45

1,98

300

39,69

2,38

1,2

18

15

2

30

0,3

0,35

2,68

25

80,29

24,09

9

19

10

3

30

0,65

0,8

0,75

196

22,50

14,63

19,5

20

7

4

28

0,55

0,95

0,33

0

9,20

5,06

15,4

138

0,34

921

49,73

46,9

21

0,85

1

40

50

64

91,99

Расчет заземляющего устройства

Расчет заземляющего устройства предлагается выбрать по методике:

В основе расчета положен графо-аналитический метод, основанный на применении теории подобия, которая предусматривает:

1) замену реального грунта с изменяющимися по глубине удельным сопротивлением

эквивалентной двухслойной структурой с сопротивлением верхнего слоя 1, толщиной h и сопротивлением нижнего слоя 2, значения которых определяются методом вертикального электрического зондирования.

2) замену реального сложного заземляющего контура, состоящего из системы вертикальных электродов, объединенных сеткой с шагом 4 - 20 м. и любой конфигурации- эквивалентной квадратной расчетной моделью с одинаковыми ячейками, однослойной структурой земли (rэ) при сохранении их площадей (s), общей длины вертикальных (Lа), горизонтальных (Lг) электродов, глубины их замыкания (Rэ) и напряжения прикосновения (Uпр).

S =

48600

м2

Площ.

h =

1,8

м

толщина верхнего слоя земли

Принимаются расчетные величины:

1) число горизонтальных заземлителей:

Lг = (22 - 25) (S) =

4849,99

2) число вертикальных электродов:

nв = (0,3 -0,35) (S)=

66,14

3) длина вертикального электрода:

lв = 2 h =

3,6

м;

4) общая длина вертикальных электродов:

Lв =nв lв=

237,6

м;

5) расстояние между вертикальными электродами:

а = 2 lв =

7,2

м;

6) глубина заложения горизонтальных электродов:

hг = (0,5 - 0,8) =

0,7

м;

Сопротивление заземляющего контура:

Rэ = (А э/(S))+(э/(Lг+Lв)) =

0,24376

Ом

где э =

115,2

Ом м - эквивалентное сопротивление грунта;

(lв+hг)/S =

0,0195

< 0,1

А =

0,423146

Напряжение прикосновения:

Uпр = Iк Rэ кпр =

104,587

В < Uпр = 140 В;

условие выполняется

Iк =

2542,1

А

кпр=

0,16878

Вывод

В курсовом проекте рассчитаны электрические нагрузки цехов, определен центр электрических нагрузок (рис.5). Выбрано место положения главной распределительной подстанции (рис.6). Рассчитаны мощности цехов с учетом потерь в трансформаторах и с учетом компенсации реактивной мощности на низкой стороне. Выбраны кабели. Рассмотрены два варианта схем электроснабжения радиальная и магистральная схемы, по стоимости схем выбрана магистральная схема электроснабжения. Рассчитаны ток короткого замыкания для РУ-10 кВ, выбрано и проверено оборудование для магистральной схемы.


Литература

1. Системы электроснабжения справочные материалы к курсовому проектированию. Иркутск2002.