Электрические сети предприятий железнодорожного транспорта

Иркутский государственный университет путей сообщения

Кафедра ЭЖТ

Курсовой проект

по дисциплине:

«Электрические сети предприятий железнодорожного транспорта»

Вариант №02

Выполнил студент ЭНС-05-2-2:

Афанасенко М.В.

Проверил преподаватель

кафедры ЭЖТ: Голуб И.И.

Иркутск 2009

Реферат

В данном курсовом проекте произведен расчет схемы электроснабжения нетяговых железнодорожных потребителей, в состав которой входят: разомкнутая электрическая сеть 0,4кВ; замкнутая электрическая сеть 10 кВ и питающая электрическая сеть напряжением 110 кВ.

Для всех вышеперечисленных электрических сетей, согласно заданию на курсовой проект производится определение расчетных электрических нагрузок. Также производится выбор сечения проводов и кабелей по допустимой потере напряжения, допускающему нагреву, экономической плотности тока, выбор предохранителей для защиты оборудования.

Производится расчет и оценка потерь мощности, выбор трансформаторов. Для замкнутой электрической сети 10 кВ производится выбор кабелей. При этом сеть условно разворачивается и для неё производится расчет потокораспределения на участках линии, определяются потери мощности в линиях и трансформаторах. Параллельно с расчетами выполняется выбор электрического оборудования, в частности трансформаторов.

Содержание

1.  Введение

2.  Исходные данные

3.  Определение расчетных нагрузок

4.  Выбор сечения кабелей разомкнутой местной сети по допустимой потере напряжения

5.  Выбор мощности трансформатора 10/0,4

6.  Определение потерь активной мощности и энергии в местной сети

7.  Выбор плавких предохранителей для защиты электрических установок в сети 0,4 кВ

8.  Расчет замкнутой электрической сети 10 кВ

9.  Расчет замкнутой электрической сети и выбор

трансформатора 110/10 кВ

10.   Список использованной литературы

Введение

Электроснабжение нетяговых потребителей на железнодорожном транспорте является неотъемлемой частью процесса электрификации железных дорог. Таким образом, тяговые подстанции, питающие тягу, осуществляют также электроснабжение нетяговых прижелезнодорожных потребителей.

Тяговые подстанции получают энергию от электрических систем, которые являются частью энергосистем, включающей в себя генераторы, электрические сети и потребителей. Электрические системы объединяют в энергосистемы, с помощью электрических сетей, для совместного электроснабжения потребителей.

 Электрические сети в свою очередь разделяют на сети постоянного и переменного тока. Различаются они по уровню напряжения, по конфигурации и по назначению.

Электроприемники различаются по категориям надёжности электроснабжения, всего три категории (I, II, III).

Правильное определение параметров электрических сетей и электрооборудования является важной задачей на этапе проектирования электрической сети, поэтому необходимо автоматизировать процесс расчетов параметров электрической сети. При этом качество и скорость проектирования возрастают и вероятность ошибок уменьшается.

Исходные данные

Механические мастерские:

1.                             Pтв=22,0 кВт.

2.                             Pтр=4,8 кВт.

3.                             Pпс=11,6 кВт.

4.                             Pус=10,5 кВт.

5.                             Pгф=2,3 кВт.

6.                             Pвф=12,2 кВт.

Коэффициент использования: Ки=0,16.

Коэффициент мощности COS(φ)=0,6.

Компрессорная:

Pуст=127 кВт.

Коэффициент спроса: Кс=0,8.

Коэффициент мощности: COS(φ)=0,8.

Насосная:

Pуст=6 кВт;

Коэффициент спроса: Кс=0,8;

Коэффициент мощности: COS(φ)=0,8.

Комунально-бытовая нагрузка в сети 0,4 кВ:

Дом №1: Газ;

COS(φ)=0,98;

Число этажей – 8;

Число лифтов – 2;

Число квартир – 64.

Дом №2: Газ;

COS(φ)=0,98.

Число этажей – 13.

Число лифтов – 1.

Число квартир – 39.

Школа:

Число учеников: Nуч=682;

Pуд=0,14 кВт.

COS(φ)=0,9.

Детский сад:

Число мест – 83;

Pуд=0,4 кВт.

COS(φ)=0,97.

Магазин:

F=71 м².

Pуд=0,11 кВт.

COS(φ)=0,9.

Коттеджи:

Число домов: Nдом=8.

Число квартир – 1.

COS(φ)=0,98.

Парикмахерская:

Число кресел: Nкр=3.

Pуд=1,3 кВт.

COS(φ)=0,97.

Нагрузка в кольцевой сети 10 кВ:

PA=830 кВт; COS(φ)=0,82.

PB=535 кВт; COS(φ)=0,76.

PC=27000 кВт; COS(φ)=0,8.

1.Определение расчетных нагрузок

1.1.Определение расчетных нагрузок металлорежущих станков методом упорядоченных диаграмм

В это методе определение расчетных нагрузок производится по средней нагрузке и коэффициенту максимума. Который зависит от коэффициента использования активной мощности Ки, который определяется по табл.2[1].

Этот метод является основным при определении расчетной мощности в цеховых сетях напряжением до 1000 В по отдельным группам электроприемников с близким режимом работы.

Алгоритм нахождения расчетных нагрузок металлорежущих станков методом упорядоченных диаграмм реализуем на языке FORTRAN:

program lab1

dimension a(8)

open(4,file='is.dat')

open(5,file='reza.dat')

read(4,*)n,aki,cosf,unom,akri,akrez

read(4,*)(a(i),i=1,n)

n-число станков

Unom-номинальное напряжение

akrez-коэффициент перегрева

akri-кратность пускового тока

s=0

s1=0

do i=1,n

s=s+a(i)**2

s1=s1+a(i)

end do

write(5,*)' Сумма квадратов мощности'

write(5,*)' s=',s,'кВт'

ss=s1**2

write(5,*)' Квадрат суммы мощности'

write(5,*)' s1=',ss,'кВт'

anek-эффективное число электроприемников

anek=s1*s1/s

write(5,*)' Эффективное число электроприемников '

write(5,*)' anek=',anek

akm-коэффициент максимума

akm=sqrt((4.4*aki**2-12.7*aki+8.235)/((aki+0.05)*anek**(1.04-0.4*

 *aki)))

write(5,*)' Коэффициент максимума'

write(5,*)' akm=',akm

Активная расчетная нагрузка

p=akm*aki*s1

write(5,*)' Активная расчетная нагрузка'

write(5,*)' P=',p

tgf=sqrt(1-cosf**2)/cosf

write(5,*)' tgf=',tgf

if(anek.le.10)then

Реактивная расчетная нагрузка :

q=1.1*aki*s1*tgf

else

q=aki*s1*tgf

end if

write(5,*)' Реактивная расчетная нагрузка'

write(5,*)' Q=',q

Полная расчетная мощность

sp=sqrt(p*p+q*q)

write(5,*)' Полная расчетная нагрузка '

write(5,*)' S=',sp

Расчетный ток

aip=sp/(sqrt(3)*unom)

aa=0

do i=1,n

if(a(i).gt.aa) aa=a(i)

end do

write(5,*)' Расчетный ток '

write(5,*)' aip=',aip

Ток стонка, у которого максимальная мощность

ainommax=aa/(sqrt(3)*unom*cosf)

WRITE(5,*)' Ток станка у которого max мощность '

WRITE(5,*)' ainommax=',ainommax

Пусковой максимольный ток

В момент запуска двигателя возникает максимальный пусковой ток

aipusmax=ainommax*akri

WRITE(5,*)' Максимальный пуск. ток двигателя '

WRITE(5,*)' aipusmax=',aipusmax

Пиковый ток

aipik=aipusmax+(aip-aki*aipusmax)

WRITE(5,*)' Пиковый ток '

WRITE(5,*)' aipik=',aipik

Ток предохранителя

aiplvst=aipik/akrez

WRITE(5,*)' Ток плавкой вставки '

WRITE(5,*)' aiplvst=',aiplvst

end

Исходные данные для расчета по программе необходимо вводить в следующем виде:

6 0.16 0.6 0.4 2,5 3

 22 4,8 11,6 10,5 2,3 12,2      

где6-число станков мастерской;

0,16-коэффициент использования;

 0,6-cos(φ);

 0,4-номинальное напряжение сети, кВ;

 2,5-коэффициент перегрева;

 3-кратность пускового тока;

 В нижней строке приведены нагрузки станков последовательно, кВт.

Результаты расчета программы:

Сумма квадратов мощности:

s= 905,980000 кВт

Квадрат суммы мощности:

s1= 63,400000 кВт

Эффективное число электроприемников:

anek= 4,436699

Коэффициент максимума:

akm=2,650537

Активная расчетная нагрузка:

P=26,887040 кВт

tgf= 1.333333

Реактивная расчетная нагрузка:

Q=14,877870 кВАр

Полная расчетная нагрузка:

S=30.728880 кВА

Расчетный ток:

aip=44,353310 А

Ток станка у которого max мощность:

ainommax=52.923770 А

Максимальный пуск. ток двигателя:

aipusmax= 132,309400 А

Пиковый ток:

aipik= 154,218500 А

Ток плавкой вставки:

aiplvst= 51,406170 А

2.Выбор сечения кабелей разомкнутой местной сети по допустимой потере напряжения

В основе метода выбора сечения провода (кабеля) в разомкнутой сети по допустимой потере напряжения, которая обычно полагается равной 0,05Uном, лежит слабая зависимость удельного реактивного сопротивления провода от его сечения. Необходимо так же произвести проверку кабеля по допустимому току и определить потери мощности в линии для удобства дальнейших расчетов.

Расчет и выбор кабелей производится при помощи следующей программы, реализованной на языке FORTRAN:

Program fil2

dimension PN(100),QN(100),l(100),PP(100),QP(100),Ul(100),ai(100)

real l

open(6,file='is2.dat')

open(7,file='rez2.dat')

read(6,*)n,g,x1,Unom,Udop

read(6,*)(PN(i),QN(i),l(i),i=1,n)

n - Число нагрузок

g - Проводимость

x1 - Индуктивное сопротивление одного км. кабельной линии

Unom - Номинальное напряжение 0.38 кВ

Udop - Допустимая потеря напряжение , для сети 0.4 кВ равно 19 В

Write(7,*)' ИХОДНЫЕ ДАННЫЕ'

Write(7,*)' Число нагрузок'

Write(7,*)' n=',n

Write(7,*)' Удельная проводимость материала'

Write(7,*)' g=',g,' См'

Write(7,*)' Индуктивное сопротивление одного км кабельной линии'

Write(7,*)' x1=',x1,' Ом/км'

Write(7,*)' Номинальное напряжение питающей линии'

Write(7,*)' Unom=',Unom,' кВ'

Write(7,*)' Допустимая величина потери напряжения'

Write(7,*)' Udop=',Udop,' В'

 do i=1,n

 PP(i)=0

 QP(i)=0

 Ul(i)=0

 enddo

*Определяем перетоки активной и реактивной мощности

Write(7,*)' '

Write(7,*)' РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА '

Write(7,*)' '

Write(7,*)' Определяем перетоки активной и реактивной мощности '

Write(7,*)' на каждом участке '

 do j=1,n

 do i=j,n

 PP(j)=PP(j)+PN(i)

 QP(j)=QP(j)+QN(i)

 enddo

 Write(7,*)' PP(',j,')=',PP(j),' кВт'

 Write(7,*)' QP(',j,')=',QP(j),' кВАр'

 enddo

 do i=1,n

 ai(i)=sqrt(pp(i)**2+qp(i)**2)/(1.73*Unom)

 Write(7,*)' Токи на участках линии'

 Write(7,*)' ai(',i,')=',ai(i),'A'

 enddo

*Определение реактивной потери напряжения

Up=0

 do i=1,n

 Up=Up+QP(i)*l(i)*(x1/(Unom*1000))

 enddo

Write(7,*)' Реактивная составляющая потери напряжения'

Write(7,*)' Up=',Up,' В'

*Опредиление активной потери напряжения

Ua=Udop-Up

Write(7,*)' Активная состовляющая потери напряжения'

Write(7,*)' Ua=',Ua,' В'

*Определение сечения кабеля

S=0

 do i=1,n

 S=S+PP(i)*l(i)

 enddo

S=S/(Unom*g*Ua)

1 write(7,*)' Экономическое сечение кабеля'

Write(7,*)' S=',S

Write(*,*)'S=',S

Write(*,*)' Введите сечение кабеля по паспорту'

Write(*,*)' S0='

Read(*,*)S0

Write(*,*)' Введите активное сопротивление кабеля R'

Write(*,*)' r0='

Read(*,*)r0

Write(7,*)' Активное сопротивление одного км кабеля'

Write(7,*)' r0=',r0,' Ом/км'

Write(*,*)' Индуктивное сопротивление кабеля'

Write(*,*)' x0='

Read(*,*)x0

Write(7,*)' Индуктивное сопротивление одного км кабеля'

Write(7,*)' x0=',x0,' Ом/км'

Write(*,*)' Введите допустимый ток кабеля'

Read(*,*)id

Потеря напряжения на участке линии

 do i=1,n

 Ul(i)=Ul(i)+PP(i)*l(i)*r0/(Unom*1000)+QP(i)*l(i)*x0/(Unom*1000)

 Write(7,*)' Потеря напряжения на участке линии'

 Write(7,*)' Ul(',i,')=',Ul(i),' В'

 enddo

Потеря напряжения на всей линии

UU=0

 do i=1,n

 UU=UU+Ul(i)

 enddo

Write(7,*)' Потеря напряжения на всей линии'

Write(7,*)' UU=',UU,' В'

 if(UU.le.Udop)then

 Write(7,*)' Выбрать кабель сечением S0=',S0,' мм2'

 Write(7,*)' r0=',r0,' ОМ/км'

 Write(7,*)' x0=',x0,' Ом/км'

 Write(7,*)' Допустимый ток в кабеле Id=',id,' A'

Im=sqrt(pp(1)*pp(1)+qp(1)*qp(1))/(sqrt(3)*Unom)

dP=0

do i=1,n

dP=dP+((pp(i)**2+qp(i)**2)*r0*l(i))/(Unom**2*1000*1000)

end do

 Write(7,*)' Расчетный ток в кабеле Im=',im,' A'

 Write(7,*)' Потеря мощности в линии dP=',dP,' кВт'

if (im.le.id) then

 Write(7,*)' Кабель полностью удовлетворяет условиям'

 Write(*,*)' Кабель полностью удовлетворяет условиям'

 else

 Write(7,*)' Необходимо выбрать кабель большего сечения'

 Write(*,*)' Необходимо выбрать кабель большего сечения'

 end if

 else

 Write(7,*)' Необходимо выбрать кабель большего сечения'

 Write(*,*)' Необходимо выбрать кабель большего сечения'

 Goto 1

 endif

end

2.1. Производим расчет для двух домов

Данные для расчета:

2 32 0.06 0.4 20

42.045 8.538 40 39.52 6.8025 60

где2-число нагрузок домов;

 32-удельная проводимость материала, из которого изготовлен проводник,

 м/мм2*Ом;

0,06-индуктивное сопротивление 1 км кабельной линии, Ом;

 0,4-номинальное напряжение сети, кВ;

 20-допустимая потеря напряжения, В;

В нижней строке приведены нагрузки домов последовательно P, Q, l.

Результаты расчетов:

ИХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 Число нагрузок

 n= 2

 Удельная проводимость материала

 g=32.000000 См

 Индуктивное сопротивление одного км кабельной линии

 x1= 6.000000E-02 Ом/км

 Номинальное напряжение питающей линии

 Unom= 4.000000E-01 кВ

 Допустимая величина потери напряжения

 Udop=20.000000 В

 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

 Определяем перетоки активной и реактивной мощности

на каждом участке

 PP( 1)=81.565000 кВт

 QP( 1)=15.340500 кВАр

 PP( 2)=39.520000 кВт

 QP( 2)= 6.802500 кВАр

 Токи на участках линии

ai( 1)= 119.935100A

 Токи на участках линии

ai( 2)=57.949680A

 Реактивная составляющая потери напряжения

 Up= 1.532655E-01 В

 Активная составляющая потери напряжения

 Ua=19.846740 В

 Экономическое сечение кабеля

 S=22.176980

 Активное сопротивление одного км кабеля

 r0= 1.240000 Ом/км

 Индуктивное сопротивление одного км кабеля

 x0= 6.600000E-02 Ом/км

 Потеря напряжения на участке линии

 Ul( 1)=10.215310 В

 Потеря напряжения на участке линии

Страницы: 1, 2, 3