Выбор и расчёт схем электроснабжения завода

МО РФ АПТ

Специальность 1806

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине электроснабжение.

Тема: Выбор и расчёт схем электроснабжения завода.

Выполнил студент группы ЭОЭО- 33

Борисенко Андрей Александрович.

Руководитель: Осин Юрий Алексеевич.

2004 г.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Пояснительная записка.

1.1.          Выбор рода тока и напряжения……………………………………….….5

1.2.          Выбор схемы внешнего и внутреннего электроснабжения……………6

2. Расчетная часть.

2.1. Определение расчетных электрических нагрузок……..............................7

2.2. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов и подстанции…14

2.3. Расчет потерь мощности в трансформаторах…………………………..19

2.4. Выбор марки и сечения кабелей………………………………………….23

2.5. Расчет токов короткого замыкания……………………………………….32

2.6. Проверка выбранных кабелей на термическую устойчивость…………42

2.7. Выбор аппаратуры и оборудования распределительных устройств и трансформаторных подстанций………………………………………………..45

2.8. Компенсация реактивной мощности…………………................................56

3. Литература.

3.1. Список литературы……………………………………………………….....57

Введение.

Развитие промышленности обеспечивается внедрением новейших технологий.

Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которой приходится более шестидесяти процентам всей вырабатываемой в стране электроэнергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещаются помещения, осуществляется автоматическое управление производственными процессами. Сейчас существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.

Промышленные предприятия с мощностью выше 1000 кВ составляют девяносто семь процентов. Установленная мощность электрооборудования современных металлопрокатных цехов достигает 150-200 мВт около пятнадцати процентов от мощности электростанции. Энергоемкие предприятия обладают высокой степенью энерговооруженности и автоматизации. Основой развития электроэнергетики является сооружение электростанций большой мощности. В Российской федерации работают электростанции с мощностью выше 1000 МВт каждая.

В условиях ускорения научно-технологического прогресса потребления электроэнергии в промышленности значительно увеличивается благодаря созданию гибких роботизированных и автоматизированных производств, так называемых безлюдных технологий. Робототехника используется чаще всего на тех участках промышленного производства, которые представляют опасность для здоровья людей, а также на вспомогательных и подъемно-транспортных работах.

В 1920 году по заданию В. И. Ленина Государственной комиссией по электрификации России (ГОЭЛРО) был разработан первый единый государственный перспективный план восстановления и развития народного хозяйства. Планом ГОЭЛРО на пятнадцать лет было намечено строительство крупных предприятий и более тридцати районных электростанций. В 1935 году план ГОЭЛРО был перевыполнен по всем показателям.

Война 1941-1945 годов принесла огромный ущерб народному хозяйству, но благодаря самоотверженному труду советских людей уже к 1946 году мощность электростанций СССР достигла уровня 1940 года.

СССР является родиной ядерной энергетики. В 1954 году дала ток первая в мире атомная электростанция близ города Обнинска мощностью пять мега ват. Через двадцать лет мощность одного блока Ленинградской АЭС превысила мощность электростанции в Обнинске в двести раз. Такие блоки мощностью в 1000 МВт стали серийными для многих АЭС страны. Одновременно с атомными электростанциями строятся приливные геотермальные, ветровые, солнечные электростанции.

Производство электроэнергии в нашей стране базируется, главным образом, на работе атомных и тепловых электростанций.

1. Пояснительная записка.

1.1            Выбор рода тока и напряжения.

Исходя из задания экономически целесообразно для питания завода использовать линии с переменным током, а не с постоянным, так как для питания завода постоянным током требуется дополнительное оборудование, что увеличивает затраты на производство электроэнергии. Двигатели постоянного тока на заводе не применяется потому-то нет необходимости регулировать частоту вращения в больших пределах.

Завод можно питать напряжением 6 и 10 кВ, но так как расстояние от ГПП до завода два километра четыреста метров, экономически целесообразно использовать напряжение линии 10 кВ при этом потери электроэнергии будут меньше чем при напряжение 6 кВ.

На заводе присутствуют высоковольтные двигатели напряжением 10 кВ минимальной мощности. 800 кВт, а в задание сказано, что минимальная мощность двигателей меньше 800 кВт.

Низковольтные двигатели хорошо запитывать от сети напряжением 380 и 660 В. У двигателей напряжением 660 В минимальная мощность 200кВт. В задание максимальная мощность не превышает 100 кВт отсюда следует, что для питания низковольтных двигателей примем напряжение 380 В от этой же сети будем питать осветительную нагрузку.

1.2 Выбор схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.

В задание говорится, что завод является потребителем первой категории. Из этого следует, что питание будет производится по двум линиям электропередач, от ГПП, где установлены два трансформатора, экономически целесообразно использовать кабельные линии проложенные в земле, так как расстояние от ГПП до распределительной подстанции меньше 10 километров. Каждый трансформатор подключен к отдельной линии, это связано с тем, что при аварии на первой линии работа будет продолжатся, так как вторая возьмет на себя всю нагрузку.

Для внутреннего электроснабжения цехов. Питание высоковольтные двигатели от трансформаторов с напряжением первичной обмотки10 кВ вторичной 6 кВ, а для низковольтных двигателей и осветительной нагрузки устанавливаем трансформатор с напряжением первичной обмотки10 кВ вторичной 0,4 кВ.

2. Расчетная часть

2.1 Определение расчетных электрических нагрузок.

а) Определим расчетные электрические нагрузки для первой подгруппы.

U ном = 6 кВ

Р ном = 380 кВт

Кu = 0.63

Cosj = 0.82

h = 0.87

n = 26

Здесь и далее по тексту формул использованы сокращения:

U ном - номинальное напряжение сети.

Р ном - номинальный мощность двигателя.

Кu - коэффициент использования активной мощности.

Cosj - коэффициент мощности.

h- коэффициент полезного действия.

n - количество двигателей.

S - полная мощность.

Q - реактивная мощность.

I - ток.

åP ном. - алгебраическая сумма активных мощностей.

Найдем номинальный ток.

Найдем число приемников электроэнергии.

Зная число приемников электроэнергии найдем коэффициент максимума по таблице.

Найдем среднею мощность из формулы

.

Зная среднею мощность, определим максимальную.

Найдем полную мощность.

Зная полную мощность определим реактивную.

Найдем максимальный ток.

б) Определим расчетные электрические нагрузки для второй подгруппы.

U ном = 0,4 кВ

Р ном = 20 КВт

Кu = 0,46

Cosj = 0,86

h = 0,87

n = 84

Найдем номинальный ток.

Найдем число приемников электроэнергии.

Зная число приемников электроэнергии, найдем коэффициент максимума по таблице.

Найдем среднею мощность из формулы

.

Зная среднею мощность, определим максимальную.

Найдем полную мощность.

Зная полную мощность, определим реактивную.

Найдем максимальный ток.

в) Определим расчетные электрические нагрузки для третей подгруппы.

U ном = 0,4 кВ

Р ном = 16 КВт

Кu = 0,54

Cosj = 0,82

h = 0,86

n = 82

Найдем номинальный ток.

Найдем число приемников электроэнергии.

Зная число приемников электроэнергии, найдем коэффициент максимума по таблице.

Найдем среднею мощность из формулы .

Зная среднею мощность, определим максимальную.

Найдем полную мощность.

Зная полную мощность, определим реактивную.

Найдем максимальный ток.

г) Определим расчетные электрические нагрузки для четвертой подгруппы.

U ном = 0,4 кВ

Р ном = 70 КВт

Кu = 0,52

Cosj = 0,87

h = 0,83

n = 35

Найдем номинальный ток.

Найдем число приемников электроэнергии.

Зная число приемников электроэнергии, найдем коэффициент максимума по таблице.

Найдем среднею мощность из формулы

.

Зная среднею мощность, определим максимальную.

Найдем полную мощность.

Зная полную мощность, определим реактивную.

Найдем максимальный ток.

д) Определим расчетные электрические нагрузки для пятой подгруппы.

Р ном = 120 КВт

Cosj = 0,89

U ном = 0,4 кВ

Принимаем Кu = 1, Кmax = 1.

Найдем среднею мощность из формулы

.

Зная среднею мощность, определим максимальную.

Найдем полную мощность.

Зная полную мощность, определим реактивную.

Найдем максимальный ток.

Все исходные и полученные данные заносим в таблицу

№1.Таблица №1.

2.2 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов и подстанций.

Выбираем число подстанций и мощность трансформаторов для питания потребителей U=0.4 кВ, если установленная мощность на предприятии S=3776,в составе предприятия имеются потребители первой категории, так как в составе предприятия есть потребители первой категории, то для обеспечения надежности и бесперебойности электроснабжения на каждой трансформаторной подстанции необходимо предусмотреть установку двух одинаковых по мощности трансформаторов, загрузку трансформаторов нужно производить так, в нормальном режиме каждый трансформатор должен работать в экономически целесообразном режиме, то есть с загрузкой 60-70% от его номинальной мощности. В аварийном режиме, когда один трансформатор отключился, а оставшийся в работе трансформатор взял бы на себя нагрузку отключившегося трансформатора, и его перегрузка составляла 20-40%. для питания низковольтной нагрузки будем использовать трансформаторные подстанции, на которых устанавливается специальные силовые трансформаторы ТМЗ.

Эти трансформаторы выпускают напряжением на первичной обмотки 6-10 кВ, а вторичной 0,4 кВ. Номинальной мощности 630, 1000, 1600 кВА.

Допустим, что в нормальном режиме каждый трансформатор на подстанции работает с коэффициентом загрузки 0,65. Когда в аварийном режиме один трансформатор берет на себя двойную загрузку коэффициент загрузки 1,3. Так как ни один из выпускаемых трансформаторов ТМЗ с учетом допустимых перегрузок не может взять на себя всю нагрузку предприятия то необходимо выбрать несколько трансформаторных подстанций.

Здесь и далее по тексту формул использованы сокращения:

S max - максимальная полная мощность.

S п/ст. - мощность подстанции.

n - количество подстанций.

S тр. - мощность трансформатора.

К з.а - коэффициент загрузки в аварийном режиме.

К з.н - коэффициент загрузки в нормальном режиме.

Найдем необходимое число подстанций.

1)                Определяем мощность для двух подстанций.

Определяем ореинтеровочную мощность трансформатора, считая, что в аварийном режиме его коэффициент загрузки должен быть 1,3.

Определим коэффициент загрузки в нормальном режиме для каждого подварианта.

1а) Трансформатор мощностью 1000 кВА.

1б) Трансформатор мощностью 1600 кВА.

2) Определяем мощность для трех подстанций.

Определяем ореинтеровочную мощность трансформатора, считая, что в аварийном режиме его коэффициент загрузки должен быть 1,3.

Определим коэффициент загрузки в нормальном режиме для каждого подварианта.

2а) Трансформатор мощностью 630 кВА.

2б) Трансформатор мощностью 1000 кВА.

Вывод: Из всех вариантов выбираем 2б. Ориентировочная мощность трансформатора 630 кВА, считаем, что в аварийном режиме его коэффициент загрузки должен быть от 0,6 до 0,7.

Марка трансформатора ТМЗ-1000/10-65 первичная обмотка напряжением 10 кВ вторичная 1 кВ.

DР х.х = 3,3 кВА

DР к.з =12,3 кВА

U к.з = 5,5 %

I х.х = 2,8 %

Для высоковольтной линии берем одну трансформаторную подстанцию, в аварийном режиме трансформатор возьмет на себя всю нагрузку и будет перегружен на 30%, то есть будет работать с коэффициентом загрузки 1,3.

Страницы: 1, 2, 3