Комплектное распределительное устройство (КРУ) — это совокупность электротехнического оборудования, необходимого для схемы распределительных устройств (РУ), смонтированного в отдельных шкафах. Они широко применяются на распределительных подстанциях энергосистем, преобразовательных подстанциях, подстанциях промышленных и сельскохозяйственных предприятий и т.д. РУ набирается из отдельных шкафов КРУ со встроенным в них электротехническим оборудованием высокого напряжения, устройствами релейной защиты, приборами измерения, автоматики, масляными выключателями и др. В настоящее время широко применяют наружную установку шкафов КРУ. Для надежности работы оборудования вне зависимости от условий окружающей среды необходимо поддерживать определенный микроклимат по температуре и влажности воздуха внутри шкафов КРУ. В холодный (зимний) период года возможно переохлаждение и замерзание масла, что нарушит работу масляных выключателей, недопустимо также переохлаждение системы релейной защиты и образование инея (десублимации влаги) при высокой относительной влажности воздуха. В весенне-осенний период наблюдается большая амплитуда суточного колебания температуры и при высокой влажности воздуха возможно выпадение влаги в жидкой фазе на изоляторах. Обеспечение теплового режима в разное время года подогревом воздуха внутри шкафов КРУ позволит исключить эти нежелательные явления и обеспечит надежную работу оборудования. Задачей курсовой работы по второй теме является расчет мощности нагревательных устройств с целью обеспечения температурного режима в зимних условиях и влажностного режима в переходные периоды года.

2.1 обеспечение температурного режима

По условиям работы температура воздуха внутри шкафов КРУ должна быть не ниже +5 °С. Температура наружного воздуха (окружающей среды) принимается по средней температуре наиболее холодных суток в зависимости от региона расположения подстанции из приложения 6.

Тепловая мощность подогревающего устройства определяется величиной теплопотерь через стенки шкафа КРУ и излучением с его наружной поверхности, Вт:

, (2.1)

где Qк — конвективный поток теплоты через все теплоотдающие поверхности шкафа, Вт; Qл — поток тепловой энергии, излучаемой наружной поверхностью шкафа, Вт.

Теплопотери через все поверхности шкафа (боковые, верхние) осуществляются посредством теплопередачи и рассчитываются по уравнению, Вт:

, (2.2)

где к — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×К), tВН, tН — температура воздуха внутри шкафа и снаружи, °С, F — расчетная поверхность теплообмена, м2.

Ее величина принимается по наружной поверхности шкафа (см рис.3, 4, 5), причем у крайних и средних шкафов, стоящих в одном ряду, поверхность теплообмена разная.

Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×К), рассчитывается по уравнению

, (2.3)

где aВН — коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней стенке шкафа, определяется при условии теплоотдачи внутри шкафа свободной конвекцией, Вт/(м2 × К),

aН — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности шкафа к воздуху, рассчитывается при обдувании поверхности шкафа ветром, Вт/(м2 × К).

dС — толщина стенки шкафа, принять 2,5 ¸ 3 мм;

lС — коэффициент теплопроводности стенки, выполненной из стали,

lС = 45 ¸ 55 Вт/(м × К).

Методика расчета коэффициентов теплоотдачи изложена в[3,4,6].Физические параметры воздуха следует принять из приложения 2 по расчетной температуре воздуха: внутри шкафов +5°С, снаружи — по температуре наиболее холодных суток (см. приложение 6). Константы критериальных уравнений выбрать из приложений 4,5 с учетом условий теплоотдачи и расположения расчетной поверхности теплообмена шкафа.

При расчете коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности aН скорость ветра принять из приложения 6 согласно заданного региона.

При расчете потерь теплоты через пол учесть, что шкафы стоят на бетоне. Толщина бетона =100 мм, коэффициент теплопроводности бетона lб = 1.28 ¸ 1.3 Вт/(м × К) [3, 4]. Потери теплоты через пол в грунт осуществляются сначала посредством теплоотдачи, а далее — теплопроводностью через пол шкафа и бетонную подушку, Вт:

Qп = , (2.4)

где tвн — температура воздуха внутри шкафа, °С;

tгр — температура грунта, °С, можно принять на 10¸15 °С выше температуры наружного воздуха;

Fп — поверхность пола шкафа, м2.

Рассчитывается суммарный конвективный поток теплоты через боковые и верхнюю поверхности шкафа, а также через пол.

Лучистая составляющая теплопотерь определяется уравнением, Вт,

, (2.5)

где со = 5.67 Вт/(м2К4) — коэффициент излучения абсолютно черного тела;

e — степень черноты наружной поверхности шкафа;

e = 0.85 ¸ 0.9 — для поверхностей, покрытых масляной краской или эмалью [3].

ТС, ТВ — абсолютные температуры стенки и окружающего воздуха, К.

Температуру стенки шкафа можно рассчитать, °С,

, (2.6)

где F — расчетная поверхность теплообмена излучением, м2.

По величине суммарных тепловых потерь (2.1) подбирают тип и мощность электрообогревательного устройства,

Расчет выполнен по средней температуре самого холодного периода года. Очевидно, с ростом температуры наружного воздуха мощность электрообогрева должна снижаться. Необходимо разработать схему автоматического регулирования тепловыделения нагревательного устройства в зависимости от температуры наружного воздуха.

2.2 обеспечение влажностного режима

При положительной температуре окружающей среды и высокой влажности воздуха даже небольшое понижение температуры воздуха на 2—3 °С может привести к выпадению росы на изоляторах внутри шкафа КРУ. Наиболее вероятен такой режим в весенне-осенний периоды из-за большой амплитуды суточного колебания температуры. Поэтому в это время года следует сохранить подогрев воздуха внутри шкафов КРУ. Автоматика должна включаться в этом случае при повышении влажности до 95 %.

Мощность подогревателя можно рассчитать исходя из условия, что изменение температуры воздуха внутри шкафа в течение суток не должно опускаться ниже температуры точки росы, Вт,

, (2.7)

где к — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×К), рассчитывается аналогично (2.3);

F — расчетная поверхность теплообмена, м2, определена (2.2);

 — температурный напор,°С, вычисляется по уравнению:

,

где  — максимальная суточная амплитуда температуры, °С, зависит от региона и месяца [7] и принимается из приложения 7;

tР — температура точки росы, °С, определяется по h-d диаграмме влажного воздуха по величине парциального давления пара РП в зависимости от месяца и региона [7], принятых из приложения 7.

Расчет коэффициентов теплоотдачи выполняется аналогично изложенному выше.

Физические параметры воздуха следует принять из приложения 2. по расчетной температуре воздуха. При расчете коэффициента теплоотдачи от внутреннего воздуха к стенке aВН за определяющую температуру принять температуру точки росы tР соответствующего месяца. Расчет коэффициента теплоотдачи к наружному воздуху aН выполнить для условий естественной конвекции, за определяющую температуру принять среднюю температуру рассчитываемого месяца из приложения 7.

Константы критериальных уравнений выбрать из приложения 4 с учетом условий теплоотдачи и расположения расчетной поверхности теплообмена шкафа.

Для расчета поверхности теплообмена размеры шкафов КРУ приведены на рис. 3, 4, 5.

Расчеты в этом разделе курсовой работы выполняются для нескольких месяцев в соответствии с заданием. Результаты удобно оформить в виде таблиц. Провести анализ выбранной схемы автоматического регулирования для этого периода работы.

Список рекомендуемых источников

1.                 Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т. Т.2 . Электрооборудование / под ред. А.А. Федорова — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 592 с.

2.                 Тихомиров П.Н. Расчет трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 528 с.

3.                 Тепло – и массообмен. Теплотехнический эксперимент: справочник / под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. — М.: Энергоиздат, 1982. — 512 с.

4.                 Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. — М.: Энергия, 1973. — 320 с.

5.                 Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче.— М.: Энергия, 1980. — 288 с.

6.                 Борзов В.П., Шабалина Л.Н. Сборник задач по теплотехнике: учебное пособие для студентов. — Кострома: КГСХА, 2002. — 50 с.

7.                 СНиП 2.01.01–82. Строительная климатология и геофизика. — М.: Стройиздат, 1983. — 136 с.

8.                 Дорошев К.И. Эксплуатация комплектных распределительных устройств 6—220кВ. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 336 с.

Приложения

Приложение 1

Технические характеристики силовых масляных трансформаторов с естественным охлаждением

Страницы: 1, 2, 3