Электроснабжения цеха металлоконструкций

Тип:
Добавлен:

Министерство образования и науки Украины

Черниговский государственный технологический университет

Факультет электронных и информационных технологий

Кафедра электрических систем и сетей

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине: «Системы электроснабжения общего назначения»

на тему: «Электроснабжения цеха металлоконструкций»

2010

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Выполнить проект электроснабжения цеха металлоконструкций, схематический план которого дан на рисунке. Цех состоит из 4-х пролетов шириной 12м и длинной 72м с подробной планировкой пролета В-Д. К цеху пристраивается служебно-бытовые помещения по ряду И1-И7 размером в плане 6*36м и высотой в два этажа. Источник питания цеха - РП, расположенный в 75м от цеха, напряжение 10кВ. Токи короткого замыканиях на шинах РП равны: І=12,8 кА, І=11,9 кА.

Высота цеха 6,5м. Материал колони - железобетон, ферм - металл и подкрановых балок - металл. Характеристика помещения цеха по ПУЭ - агрессивная среда.

Загрузка смен - 1:0,7:0

Рисунок - Схема цеха металлоконструкций

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

.1 Расчет электрических нагрузок силовой сети

.2 Расчет электрических нагрузок осветительной сети

.2.1 Светотехническая задача

.2.2 Электрическая нагрузка освещения

.3 Суммарная расчетная нагрузка цеха по допустимому нагреву

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ СЕТИ ПИТАНИЯ ОБЪЕКТА

.1 Выбор количества силовых трансформаторов

.1.1 Однотрансформаторная ПС 10/0,4кВ

.1.2 Двухтрансформаторная ПС 10/0,4кВ

.3 Расчет потерь в силовом трансформаторе

.4 Выбор конденсаторных установок

3.5 Выбор выключателя на РП 10 кВ

3.6 Выбор питающего кабеля 10кВ

.7 Технико-экономическое сравнение двух вариантов

4 ФОРМИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИЛОВОЙ СЕТИ ЦЕХА НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

4.1 Выбор сечения проводов и кабелей 0,4 кВ

.2 Выбор аппаратов защиты до 1000В

5 ОХРАНА ТРУДА

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ГПП − главная понизительная подстанция;

КТП − комплектная трансформаторная подстанция;

КУ - конденсаторная установка.

НУР - нормальный установившийся режим;

ПВ - продолжительность включения;

ПКР - повторно кратковременный режим;

ПУР - послеаварийный установившийся режим;

ПУЭ - Правила устройства электроустановок;

ПЭ - приемник электроэнергии;

РП - распределительный пункт;

РУ − распределительное устройство;

СП - силовой пункт.

силовая сеть кабель трансформатор электропитание

ВВЕДЕНИЕ

Широкое внедрение механизации и автоматизации производственных процессов - одна из основ повышения производительности труда. Автоматизация производственных процессов находит все большее применение на предприятиях, объектах жилищно-общественного строительства. Повсеместное ее использование позволит сократить расходы электроэнергии, а также повысить качество и объемы выпускаемой продукции. В такой ситуации возникает вопрос качественного электроснабжения объектов.

Расчет электрических нагрузок - наиболее ответственный расчет, выполняемый при проектировании системы электроснабжения каждого предприятия любой отрасли народного хозяйства. Результаты расчета и технического решения, при проектировании системы электроснабжения, в значительной степени определяют размеры капитальных вложений в энергетическое строительство и эксплуатацию объекта электроснабжения.

Поэтому, в данном курсовом проекте решены одни из основных задач, которые приходиться решать при формировании систем электроснабжения, такие как: расчет электрических нагрузок по допустимому нагреву, выбор трансформаторов на питающей подстанции, выбор марки питающих кабелей и их параметров.

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Объектом проектирования является цех металлоконструкций схематический план которого приведен в техническом задании. Цех занимается изготовлением металлоконструкций различной формы и сложности. В цехе находится 111 единиц оборудования (а именно 5 кранов, 15 вентиляторов, 25 станков, 19 пресов, 35 Трансформаторов дуговой сварки, а также имеются автоматы дуговой сварки) Минимальный размер объекта распознавания более 5 мм в цехе, и от 1 до 5 мм в служебно-бытовом и электротехническом помещении. Во всех помещениях цеха устанавливается освещение, соответствующее разряду зрительных работ. Высота цеха 6,5м. Материал колони - железобетон, ферм - металл и подкрановых балок - металл. Характеристика помещения цеха по ПУЭ - агрессивная среда. Источник питания цеха - РП, расположенный в 75м от цеха, напряжение 10кВ. Характеристика грунта, на котором расположено здание - суглинок с песком и гравием.

2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

2.1 Расчет электрических нагрузок силовой сети

При проектировании систем электроснабжения применяют различные методы определения электрических нагрузок.

При проведении укрупненных расчетов (в частности, на стадии проектного задания) пользуются методами, базирующимися на данных о суммарной установленной мощности отдельных групп приемников - отделения, цеха, корпуса.

Расчет электрических нагрузок от силового оборудования цеха металлоконструкций выполним методом упорядоченных диаграмм. Выбор этого метода расчета обусловлен тем, что результаты, полученные при расчете этим методом на стадии проектирования, имеют наименьшую допустимую погрешность расчетов.

В таблице 2.1 приведены исходные данные

Значения индивидуального коэффициента использования по активной мощности (kи.а) и средневзвешенного коэффициента мощности (cosφсв) были взяты с [2]. Значения ПВ в % для силового оборудования были взяты с [3] на основании характеристики режима его работы и участия в технологическом процессе.

Распределение ПЭ по группам А и Б осуществляется по следующему принципу: к группе А относятся ПЭ, у которых ПВ=100% и Ки.а≥0,6, все остальные ПЭ относятся к группе Б. Категория по бесперебойности определялась исходя из требований [1], оценки участия ПЭ в технологическом процессе и его влияния на безопасность персонала.

Таблица 2.1 - Перечень оборудования цеха и данные для расчета электрических нагрузок по допустимому нагреву.

Номер ПЭ на плане цехаНаименованиеУстановленная мощность ПЭ, кВтПродолжительность включения ПВ, %Индивидуальный коэффициент использования kи.а.Коэффициент Мощности cos φУчастие ПЭ в техн. смене: «+» - участвует, «-» неучаствует, «*» - резерв.Категория безперебойностиХарактеристика Графика Нагрузки А-пост. Б-перем.12C1-01Станок201000,140,6+-3БС1-02Станок201000,140,6++3БС1-03Станок141000,140,6+-3БС1-04Станок141000,140,6++3БТ1-05Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35+-2БТ1-06Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35++2БТ1-07Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35++2БВ1-08Вентилятор141000,650,8++1АТ1-09Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35+-2БТ1-10Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35++2БТ1-11Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35++2БП1-12Пресс401000,350,65+-3БП1-13Пресс401000,350,65++3БП1-14Пресс401000,350,65++3БТ1-15Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35+-2БТ1-16Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ1-17Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35+-2БВ1-18Вентилятор141000,650,8++1АТ1-19Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35++2АТ1-20Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35++2БТ1-21Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35+-2БВ1-22Вентилятор141000,650,8++1АТ1-23Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35++2АТ1-24Сварочный трансформатор дуговой сварки30650,30,35++2БК1-01Кран (Q=10т)29,2250,350,45++2БП2-01Пресс281000,350,65+-3БП2-02Пресс281000,350,65++3БП2-03Пресс281000,350,65++3БП2-04Пресс201000,350,65++3БП2-05Пресс201000,350,65+-3БП2-06Пресс201000,350,65++3БП2-07Пресс201000,350,65++3БС2-08Станок101000,140,6++3БС2-09Станок101000,140,6+-3БС2-10Станок101000,140,6++3БС2-11Станок101000,140,6++3БС2-12Станок71000,140,6++3БС2-13Станок71000,140,6++3БВ2-14Вентилятор101000,650,8**1АВ2-15Вентилятор101000,650,8++1АВ2-16Вентилятор101000,650,8++1АВ2-17Вентилятор101000,650,8++1АТ2-18Сварочный трансформатор30650,30,35+-2АТ2-19Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ2-20Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ2-21Сварочный трансформато30650,30,35+-2БТ2-22Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ2-23Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ2-24Сварочный трансформатор30650,30,35+-2БТ2-25Сварочный трансформатор30650,30,35+-2БТ2-26Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ2-27Сварочный трансформатор30650,30,35+-2БК2-01Кран(Q=10т)29,2250,350,45++2БК2-02Кран(Q=10т)29,2250,350,45++2БП3-01Пресс281000,350,65+-3БП3-02Пресс281000,350,65++3БП3-03Пресс281000,350,65+-3БП3-04Пресс281000,350,65++3БП3-05Пресс281000,350,65++3БП3-06Пресс281000,350,65++3БП3-07Пресс41000,350,65++3БП3-08Пресс41000,350,65++3БП3-09Пресс41000,350,65++3БС3-10Станок101000,140,6++3С3-11Станок101000,140,6+-3БС3-12Станок101000,140,6++3БС3-13Станок101000,140,6++3БС3-14Станок101000,140,6+-3БС3-15Станок101000,140,6++3БС3-16Станок7,51000,140,6++3БС3-17Станок7,51000,140,6++3БВ3-18Вентилятор7,51000,650,8**1АВ3-19Вентилятор7,51000,650,8**1АВ3-20Вентилятор7,51000,650,8++1АВ3-21Вентилятор7,51000,650,8++1АВ3-22Вентилятор7,51000,650,8++1АТ3-23Сварочный трансформатор30650,30,35+-2АТ3-24Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ3-25Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ3-26Сварочный трансформатор30650,30,35+-2БТ3-27Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ3-28Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ3-29Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ3-30Сварочный трансформатор+30650,30,35+-2БТ3-31Сварочный трансформато30650,30,35++2БТ3-32Сварочный трансформатор30650,30,35++2БТ3-33Сварочный трансформатор30650,30,35+-2БТ3-34Сварочный трансформатор30650,30,35++2БК3-01Кран(Q=10т)29,2250,350,45++2БП4-01Пресс281000,350,65+-3БП4-02Пресс281000,350,65++3БП4-03Пресс281000,350,65++3БС4-04Станок101000,140,6++3БС4-05Станок101000,140,6+-3БС4-06Станок101000,140,6++3БС4-07Станок101000,140,6++3БС4-08Станок101000,140,6+-3БС4-09Станок101000,140,6++3БС4-10Станок4,51000,140,6++3БС4-11Станок4,51000,140,6++3БС4-12Станок4,51000,140,6+-3БС4-13Станок4,51000,140,6++3БС4-14Станок4,51000,140,6++3БВ4-15Вентилятор201000,650,8++1АВ4-16Вентилятор201000,650,8++1АВ4-17Вентилятор201000,650,8++1АА4-18Сварочный дуговой автомат801000,30,35++2АА4-19Сварочный дуговой автомат801000,30,35++2БА4-20Сварочный дуговой автомат801000,30,35++2БА4-21Сварочный дуговой автомат801000,30,35+-2БК4-01Кран(Q=10т)29,2250,350,45++Б

Результаты расчета электрических нагрузок силового оборудования методом упорядоченных диаграмм для двух смен представлены в виде таблицы 2.2.

Таблица 2.2 - Результат расчета нагрузки по допустимому нагреву методом упорядоченных диаграмм

Технологическая сменаРасчетная нагрузка по допустимому нагреву по:активной мощности (,кВт)реактивной мощности (,кВАр)полной мощности (,кВА)I997,42231433,81871746,62II669,581010,81212,457

2.2 Расчет электрической нагрузки осветительной сети

2.2.1 Светотехническая задача

Во всех помещениях цеха устанавливается освещение, соответствующее разряду зрительных работ. Аварийное освещение не предусматривается ни в цехе, ни в административно-бытовых помещениях. Эвакуационное освещение не требуется, поскольку в цеху работает менее 50 человек [4]. Рассчитаем рабочее освещение.

Питание светильников общего освещения всех помещений будем осуществлять от электрической сети напряжением 220 В переменного тока с изолированной нейтралью, что более безопасно для обслуживающего персонала.

Обоснуем категорию зрительных работ в цехе и служебно-бытовых помещениях, пользуясь [5]. Так как наименьший размер объекта различения в цехе более 5мм, а характеристика зрительных робот - грубая, очень малая точность, то принимаем разряд зрительных работ VI. В служебно-бытовых помещениях выполняются зрительные работы малой точности, наименьший размер объекта различения находится в пределах от 1 до 5 мм, контраст объекта различения с фоном средний, фон светлый, что соответствует разряду зрительных работ V г .

Выбираем только систему общего освещения для всех видов помещений, так как для разрядов зрительных работ V, VI система местного освещения не обязательна [6]. Пользуясь [5] для соответствующих разрядов зрительных работ выбранных ранее находим нормативную освещенность:

1)В цехе (разряд зрительных работ VI а) ЕН=75 лк.

2)В служебно-бытовом помещении (разряд зрительных работ V г) ЕН=100 лк.

Для освещения цеха применим ртутные лампы высокого давления ЛДР со светильниками ЛД-40, а для освещения служебно-бытовых помещений применим люминесцентные лампы типа ЛБ со светильниками ОДОР.

Таблица 2.3 - Светотехническое решение по исполнению системы искусственного освещения помещений цеха

Наименование помещенияОсвещенность, лкТип светильникаУдельная нагрузка осветительной сети на единицу площади ω100, Вт/м²Производственные помещения75ЛДР ЛД-404,5Служебно-бытовые помещения100ОДОР ЛБ5,3

2.2.2 Электрическая нагрузка освещения

Для расчета электрических нагрузок осветительной сети воспользуемся методом удельной нагрузки осветительной сети на единицу площади.

, (2.1)

где Руст - установленная нагрузка светильников;

ω - удельная нагрузка осветительной сети на единицу площади светильников, Вт/м²; S - площадь помещения.

Удельная нагрузка осветительной сети на единицу площади:

, (2.2)

где ω - удельная нагрузка осветительной сети на единицу площади;

ω100 - удельная нагрузка осветительной сети на единицу площади при освещенности помещения 100 лк; Ен - нормативная освещенность помещения.

Таблица 2.4 - Установленные нагрузки систем искусственного освещения помещений

Наименование помещенияPуст, кВтПроизводственные помещения11,66Служебно-бытовые помещения1,9

Расчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности на вводе в помещение определяется произведением установленной мощности на коэффициент запаса:

Ррасчуст ∙Кз, (2.3)

где Ррасч - расчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности системы искусственного освещения;

Руст - установленная нагрузка системы искусственного освещения;

Кз - коэффициент запаса, учитывающий ухудшение освещающей способности лампы со временем. Кз=1,5 - для газоразрядных ламп, установленных в цеховом помещении; Кз=1,5- для газоразрядных ламп, установленных в служебно-бытовых помещениях. Расчетная нагрузка по реактивной мощности на вводе в помещение рассчитывается по формуле:

, (2.4)

где Qрасч - расчетная нагрузка по допустимому нагреву по реактивной мощности системы искусственного освещения; Ррасч - расчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности системы искусственного освещения; cosφ - коэффициент мощности светильников (cosφ=0,57).

Таблица 2.5 - Расчетные нагрузки систем искусственного освещения помещений

Наименование помещенияPрасч, кВтQрасч, кВАрПроизводственные помещения17,4925,211Служебно-бытовые помещения2,854,11

Расчетные нагрузки узла по допустимому нагреву по полной мощности осветительной сети, рассчитываются как алгебраическая сумма нагрузок.

2.3 Суммарная расчетная нагрузка цеха по допустимому нагреву

Суммарная расчетная нагрузка по допустимому нагреву является суммой расчетных нагрузок по допустимому нагреву силовой и осветительной сети. Результаты расчетов приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Расчетные нагрузки по допустимому нагреву силовой и осветительной сети и суммарная расчетная нагрузка по допустимому нагреву

№ сменыЗагрузка сменыСиловая сетьОсветительная сетьСуммарная нагрузкаPрасч, кВтQрасч, кВАрSрасч, кВАРрасч, кВтQрасч, кВАрSрасч, кВАPрасч, кВтQрасч, кВАрSрасч, кВА11997,421433,821746,6220,3429,32135,691017,761463,141782,3120,78669,581010,81212,4620,3429,32135,69689,921040,121248,13

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ СЕТИ ПИТАНИЯ ОБЪЕКТА

3.1 Выбор количества силовых трансформаторов

Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховых промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. Количество трансформаторов также зависит от категории ПЭ по бесперебойности электроснабжения [1].

В цехе металлоконструкций значительную часть электрической нагрузки составляют ПЭ II и III категории, питание которых допускается осуществлять от одного трансформатора при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента, будут не более суток.

Также в цеху размещены ПЭ I категории, питание которых необходимо осуществлять от двух взаимно резервирующих источников электрической энергии.

Учитывая характер загрузки смен и наличие ПЭ различных категорий по бесперебойности питания, рассмотрим 2 варианта электроснабжения цеха металлоконструкций:

) питание ПЭ 0,4 кВ осуществляется от однотрансформаторной подстанции 10/0,4 кВ (с учетом наличия складского резерва трансформатора). ТП 10/0,4 цеха подключается к ГРП завода с помощью кабельной линии 10 кВ.

При этом есть возможность осуществить питание от соседней ТП с помощью кабельной линии 0,4 кВ (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Схема подключения однотрансформаторной ПС к ГРП

3)питание ПЭ 0,4кВ осуществляется от двухтрансформаторной ПС 10/0,4кВ, подключенной к ГРП с помощью кабельной линии 10кВ. Оба трансформатора равной мощности и питают отдельные секции шин (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Схема подключения двухтрансформаторной ПС к ГРП

3.1.1 Однотрансформаторная ПС 10/0,4кВ

В НУРе на 1 трансформатор будет приходиться вся нагрузка от ПЭ 0,4кВ. В случае выхода из строя трансформатора все ПЭ 0,4кВ будут отключены на время, необходимое для его ремонта или замены. Исходя из этого, пропускная способность трансформатора по реактивной мощности в ПУРе проверяться не будет. Расчетные данные по допустимому нагреву для ТР в НУРе показаны в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Расчетные данные по допустимому нагреву для ТР в НУРе

Номер сменыНагрузка по допустимому нагревуPрасч, кВтQрасч, кВАрSрасч, кВА11017,761463,141782,312689,921040,121248,13

3.1.2 Двухтрансформаторная ПС 10/0,4кВ

Распределим нагрузку по трансформаторам в НУРе так, чтобы распределение между ними было по 50% на каждый. ПЭ, которые будут подключены к данным трансформаторам приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Приемники электрической энергии, подключенные к трансформатору №1 и трансформатору №2

Номер трансформатораНаименование ПЭ№1С1-01, С1-02, С1-03, С1-04, Т1-05, Т1-06, Т1-07, В1-08, Т1-09, Т1-10, Т1-11, П1-12, П1-13, П1-14, Т1-15, Т1-16, Т1-17, В1-18, Т1-19, Т1-20, Т1-21, В1-22, Т1-23, Т1-24, К1-01, П2-01, П2-02, П2-03, П2-04, П2-05, П2-06, П2-07, С2-08, С2-09, С2-10, С2-11, С2-13, В2-14, В2-15, В2-16, В2-17, Т2-18, Т2-19, Т2-20, Т-21, Т2-22, Т2-23, Т2-24, Т2-25, Т2-26, Т2-27, К2-01, К2-02, 50% освещенияНомер трансформатораНаименование ПЭ№2П3-01, П3-02, П3-03, П3-04, П3-05, П1-06, П3-07, П3-08, П3-09, С3-10, С3-11, С3-12, С3-13, С3-14, С3-15, С3-16, С3-17, В3-18,В3-19, В3-20, В3-21, В3-22, Т3-23, Т3-24, Т3-25, Т3-26, Т3-27, Т3-28, Т3-29, Т3-30, Т3-31, Т3-32, Т3-33, Т3-34, К3-01, П4-01, П4-02, П4-03, С4-04, С4-05, С4-06, С4-07, С4-08, С4-09, С4-10, С4-11, С4-12, С4-13, С4-14, В4-15, В4-16, В4-17, А4-18, А4-19, А-20, А4-21, К4-01, К4-01, 50% освещения

Результаты расчета электрических нагрузок по допустимому нагреву в НУРе на каждый из трансформаторов приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Результаты расчета электрических нагрузок по допустимому нагреву по трансформаторам в НУРе

Номер сменыТрансформатор №1Трансформатор №2Pрасч, кВтQрасч, кВАрSрасч, кВАPрасч, кВтQрасч, кВАрSрасч, кВА1505,8730,57888,56507,5728,44887,82340,52518,76620,54344,79522,74629,21

При выходе из строя трансформатора №1, к трансформатору №2 подключается: осветительная сеть, приемники І категории и часть приемников ІІ категории. При выходе из строя трансформатора №2, к трансформатору №1 подключается также приемники І и ІІ категории, а также освещение. Рассчитаем электрические нагрузки по допустимому нагреву в ПУРе, результаты расчета приведем в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Результаты расчета электрических нагрузок по допустимому нагреву в ПУРе

Режим работыЭлектрическая нагрузка по допустимому нагреву поактивной мощности, кВтреактивной мощности, кВАрполной мощности, кВАПУР569,175743,4936,27

3.2 Расчет мощности силовых трансформаторов

Вариант 1

В первом варианте в цехе находится однотрансформаторная ПС, к которой подключены все ПЭ.

Во втором случае в послеаварийном режиме (при отключении одного трансформатора), для надежного электроснабжения ПЭ, предусматривается их питание от оставшегося в работе трансформатора.

Осуществим выбор мощности силового трансформатора для первого варианта схемы. Для оценки пропускной способности трансформатора по реактивной мощности рассчитаем величину реактивной мощности, выделяемую энергосистемой в сеть потребителя, по формуле:

, (3.1)

где - значение расчетной нагрузки по допустимому нагреву по активной мощности узла в НУР.

Выбираем коэффициент загрузки трансформатора - . При преобладании ПЭ ІІ и IIІ категории, =0,85.

Рассчитаем мощность трансформатора:

, (3.2)

.

Выбираем трансформатор марки ТМ-630 10/0,4 [4].

Оценим пропускную способность трансформатора по реактивной мощности:

(3.3)

.

По пропускной способности выбранный трансформатор нам подходит.

Для первого варианта схемы выбираем трансформатор ТМ-1600 10/0,4 с параметрами:

- номинальная мощность =1600 кВА;

напряжение на высокой стороне UВН=10 кВ;

напряжение на низкой стороне UНН=0,4 кВ

- напряжение короткого замыкания UКЗ=5,5%;

- потери холостого хода РХ=3,3 кВт;

- потери короткого замыкания ΔРК=18 кВт;

- ток холостого хода IХ=1,3%.

Рассчитаем коэффициенты загрузки трансформатора для второго варианта.

, (3.1)

где - коэффициент перегрузки, зависящий от системы охлаждения трансформатора (для масляных );

- расчетная загрузка по допустимому нагреву в ПУРе по активной мощности;

- расчетная загрузка по допустимому нагреву в НУРе по активной мощности.

Таким образом коэффициент загрузки трансформатора №1 в НУРе будет равен:

.

Аналогично коэффициент загрузки трансформатора №2 в НУРе :

.

Расчетная необходимая мощность трансформатора:

, (3.4)

где - коэффициент загрузки трансформатора в НУРе.

Расчетная необходимая мощность трансформатора:

(кВА).

Выбираем трансформатор марки ТМ-630 10/0,4 [7] с такими параметрами:

номинальная мощность =630 кВА;

напряжение на высокой стороне UВН=10 кВ;

напряжение на низкой стороне UНН=0,4 кВ

- напряжение короткого замыкания UКЗ=5,5%;

- потери холостого хода РХ=1,56 кВт;

- потери короткого замыкания ΔРК=8,5 кВт;

- ток холостого хода IХ=2%.

Вариант 1

Рассчитаем пропускную способность выбранного трансформатора по реактивной мощности:

, (3.5)

(кВАр).

Вариант 2

Рассчитаем пропускную способность трансформаторов по реактивной мощности:

(кВАр),

(кВАр),

, (3.6)

(кВАр).

Из-за отсутствия информации о величине реактивной мощности, выделяемой энергосистемой потребителю, будем вычислять ее по такой формуле:

, (3.7)

где - такой тангенс угла , который обеспечит устойчивую работу энергосистемы;

- значение оптимальной реактивной мощности, передаваемой из энергосистемы в сеть предприятия в период максимальных нагрузок энергосистемы для проектируемых и действующих предприятий.

Значение задаются энергосистемой. Как правило, это значение приравнивают к .

(кВАр);

Как видим, пропускная способность каждого трансформатора в отдельности как в первом, так и во втором варианте позволяет обеспечить передачу реактивной мощности как в НУРе, так и в ПУРе. Следовательно, осуществлять компенсацию требуемой реактивной мощности можно как по высокой, так и по низкой стороне.

3.3 Расчет потерь в силовом трансформаторе

При эксплуатации силового трансформатора имеют место потери мощности в его обмотках. Эти потери состоят из потерь мощности холостого хода, которые не зависят от загрузки трансформатора, и загрузочных потерь мощности. Для нахождения потерь мощности в обмотках трансформатора вычисляем сопротивления обмоток:

, (3.8)

, (3.9)

где r и x - соответственно активное и реактивное сопротивления обмоток трансформатора;

ΔРКЗ - потери активной мощности короткого замыкания силового трансформатора;

UН - номинальное напряжение силового трансформатора;

SН - номинальная мощность силового трансформатора;

ΔuК - напряжение короткого замыкания силового трансформатора, %.

Зная активное и реактивное сопротивления обмоток, находим потери мощности:

, (3.10)

, (3.11)

где ΔР и ΔQ - соответственно потери активной и реактивной мощностей в обмотках силового трансформатора;

S - нагрузка на силовой трансформатор;

UН - номинальное напряжение силового трансформатора;

r и x - соответственно активное и реактивное сопротивления обмоток трансформатора. Потери реактивной мощности холостого хода силового трансформатора:

, (3.12)

где ΔQX - потери реактивной мощности холостого хода силового трансформатора;

ΔIX - ток холостого хода силового трансформатора;

SН - номинальная мощность силового трансформатора.

Результаты расчетов для обоих вариантов сведем в таблицы 3.5-3.7.

Таблица 3.5 - Потери мощности в трансформаторе (вариант 1)

Номер сменыΔPх, кВтΔQх, кВАрΔQ, кВАрΣΔQ, кВАрI3,320,834,955,7II3,320,823,6744,47

Таблица 3.6 - Потери мощности в трансформаторе №1 (вариант 2)

Номер сменыΔPх, кВтΔQх, кВАрΔQ, кВАрΣΔQ, кВАрI1,318,1945,9454,13II1,318,1932,4340,62

Таблица 3.7 - Потери мощности в трансформаторе №2 (вариант 2)

Номер сменыΔPх, кВтΔQх, кВАрΔQ, кВАрΣΔQ, кВАрI1,318,1945,353,49II1,318,1932,140,3

3.4 Выбор конденсаторных установок

Вариант 1

Компенсация реактивной мощности осуществим на нижней стороне ТП.

Вычислим необходимую мощность КУ с учетом потерь в трансформаторе:

, (3.13)

где - мощность конденсаторной установки;

- расчетная нагрузка цеха по допустимому нагреву по реактивной мощности;

- суммарные потери реактивной мощности в силовом трансформаторе;

- реактивная мощность, выделяемая энергосистемой в сеть потребителя.

Для I смены: кВАр.

Для II смены: кВАр.

Выберем низковольтную регулируемую конденсаторную установку модульного типа УКР 1200-0,4-500 УЗ [8]. Номинальная мощность установки 1200 кВАр, мощность ступени 500 кВар.

Вариант 2

Компенсация реактивной мощности может осуществляться как на верхней стороне, так и на нижней стороне ТП.

Вычислим необходимую мощность КУ с учетом потерь в трансформаторе, при этом компенсация будет осуществляться по каждому трансформатору в отдельности.

Трансформатор №1:

Для I смены: кВАр.

Для II смены: кВАр.

Трансформатор №2:

Для I смены: кВАр.

Для II смены: кВАр.

Применим для трансформаторов низковольтную регулируемую конденсаторную установку УКР-0,4-700-225 У3.

3.5 Выбор выключателя на РП 10 кВ

ТП 10/0,4 подключена с помощью кабельной линии к ячейке 10 кВ ГРП. Для выбора выключателя мощности необходимо сначала рассчитать рабочий ток, протекающий через него (в наиболее нагруженной смене).

В обоих вариантах системы электроснабжения цеха металлоконструкций, выключатель установленный в ячейке ГРП 10кВ одинаковый.

Для выбора выключателя мощности воспользуемся данными расчета нагрузок по допустимому нагреву, поскольку через выключатель в обоих вариантах будет протекать ток создаваемый суммарной электрической нагрузкой цеха. Потерями активной мощности в трансформаторе пренебрегаем.

(3.14)

где - полная мощность, протекающая через выключатель;

- расчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности;

- реактивная мощность, выдаваемая энергосистемой в сеть потребителя.

Номинальный ток выключателя:

(3.15)

где UH - номинальное напряжение (UH=10 кВ)

По условию заданиятоки короткого замыкания на шинах РП кА и кА.

Выбираем выключатель ВВ/TEL-10-20/630 У2 с параметрами [9]:

-номинальное напряжение: Uhom = 10 кВ;

-номинальный ток: Iном = 630 А;

-номинальный ток отключения: Iоткл.ном = 20 кА;

-наибольший пик сквозного тока КЗ: i сквоз.мах=52 кА;

-ток термической стойкости (время протекания tт = 3 секунды): Iт=20 кА; собственное время отключения выключателя: tсобств.откл = 0,025 с;

-номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе КЗ: βН = 0,4.

Выключатель выбираем по следующим условиям [11]:

)По номинальному напряжению:

;(3.16)

2)По рабочему току:

(3.17)

3)По коммутационной способности на симметрический ток к.з.:

(3.18)

где Іп(τ) - действующее значение периодической составляющей тока к.з. в момент времени τ после начала расхождения дугогасящих контактов выключателя;

Іоткл.н.

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.