Проектирование центральной распределительной подстанции 854-6 кВ и трансформаторной подстанции (859-0,4 кВ)

Тип:
Добавлен:

Оглавление

Введение

. Исходные данные для проектирования

. Расчет электрических нагрузок КТП

.1 Расчет электрической сети напряжением выше 1 кВ

.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ТП-859 с учётом компенсации реактивной мощности

2.3 Выбор высоковольтных кабельных линий

.4 Выбор высоковольтной аппаратуры

.5 Расчет сети напряжением до 1 кВ

.6 Выбор проводников и пускозащитной аппаратуры

.7 Выбор троллейных линий

. Промышленная безопасность при обслуживании электроустановок

Заключение

Литература

Введение

Задачей курсового проекта является расчёт электрооборудования распределительной подстанции 854-6кВ, а также трансформаторной подстанции (859-0,4кВ). Трансформаторная подстанция питает оборудование поверхности шахты.

Распределительной подстанцией (РП) называется подстанция, получающая питание напряжением 6 - 10 кВ (в редких случаях 35 кВ) от главной понизительной подстанции и распределяющая энергию на этом же напряжении 6 - 10 кВ по отдельной части объекта, т.е. по ТП предприятия включая и питание крупных ЭП на 6 и 10 кВ.

Комплектной трансформаторной подстанцией (КТП) называется подстанция, состоящая из трансформаторов, блоков комплектных распределительных устройств и других элементов, поставляемая полностью в собранном или частично собранном и подготовленном для сборки виде.

В первом разделе курсового проекта рассмотрены общие сведения о предприятии, краткая характеристика электрооборудования и электроснабжение рассматриваемых электроустановок.

Во втором разделе произведен расчет электрических нагрузок КТП методом упорядоченных диаграмм; выбраны силовые трансформаторы КТП с учетом компенсации реактивной мощности; произведен выбор сечения жил кабеля; рассчитаны токи короткого замыкания в сети напряжением свыше 1 кВ; выбрана аппаратура распределительных устройств 6 кВ; рассчитано электрическое освещение КТП; произведен расчёт кабельной сети 380 В; выполнен расчёт трехфазных и однофазных токов короткого замыкания; выбрана коммутационная и защитная аппаратура согласно безопасной эксплуатации электрооборудования.

В конце пояснительной записки рассмотрен порядок проведения безопасной работы при обслуживании электроустановок, а так же приведено заключение и список использованных источников.

Представлен графический материал выполненный на отдельных листах (формат А1 и А4):

принципиальная схема электроснабжения ЦРП-854;

принципиальная однолинейная схема электроснабжения ТП - 859.

Исходные данные для проектирования

Задание на курсовой проект по дисциплине «Электроснабжение отрасли» по теме «Проектирование центральной распределительной подстанции 854-6 кВ и трансформаторной подстанции (859-0,4 кВ)».

ЦРП-854 располагается в надшахтном здании СС ШК, представляет собой две секционированные системы шин на напряжением 6 кВ. Для ввода резерва предусмотрено устройство АВР. От каждой секции шин питаются по семь выпрямительных трансформаторов для привода шахтных подъемных машин «Север» и «Юг» соответственно. Шест трансформаторов 6/0,95 кВ и мощностью 1550 кВА, а один трансформатор 6/0,31 кВ мощностью 315 кВА. Последний трансформатор питает выпрямитель, который подключен к ротору подъемной машины, а остальные - преобразователи частоты, что подают питание на статор. Установленная мощность асинхронных двигателей подъемных машин составляет 4,6 МВт.

В связи с использованием преобразователей частоты, на ЦРП также установлены резонансные фильтры 5, 7, 11 и 23-ей гармоник для обеспечения качества напряжения у остальных потребителей.

Также от ЦРП получают питание две трансформаторные подстанции: ТП-859Т, с двумя трансформаторами ТС-1600 кВ, и ТП-859, с двумя трансформаторами ТМЗ-1000 кВА. ТП-859Т служит для обеспечения питанием потребителей 0,4 кВ подъемов, а также примыкающих к зданию подъемных установок цеха. Длина кабеля до ТП составляет 100м. ТП-859 служит для питания потребителей РМЦ а также мелких близлежащих зданий (гаражи, мачты, дежурные будки) длина кабеля до ТП составляет 90 м.

Потребители ТП-859 приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 Состав потребителей ТП-859

Наименование механизма или агрегатаКол-воРуст, кВтСтанок фрезерный1222Станок токарный930Автоматическая линия364Вентилятор815Насос325Автоматическая линия166Машина дуговой сварки4176 кВАЭлектропечь сопротивления498Электропечь сопротивления199Мостовой кран (5 т)220Транспортер59

Произвести расчет электрических нагрузок трансформаторной подстанции методом упорядоченных диаграмм. Установленную мощность двигателей, работающих в повторно-кратковременном режиме привести к длительному режиму работы.

По данным расчета электрических нагрузок выбрать число и мощность, с учетом компенсации реактивной мощности, силовых трансформаторов ТП-859. Проверить выбранную мощность трансформаторов на систематическую нагрузку и аварийные перегрузки.

Произвести выбор сечения жил кабелей напряжением свыше 1 кВ: по допустимому нагреву длительным током нагрузки, по экономической плотности тока, по термической стойкости к току короткого замыкания. Проверить выбранные сечения жил кабелей по потере напряжения. Среднегодовую температуру вне помещений принять t= - 8,0 °С. Число часов максимума нагрузки в год Тмах = 5200 ч

Рассчитать трехфазные токи короткого замыкания на шинах ЦРП-854, на вводе насосов, силовых трансформаторов ТП-859.

Выбрать высоковольтную аппаратуру распределительных устройств на ЦРП-854 напряжением свыше 1 кВ.

Рассчитать низковольтную сеть напряжением до 1кВ, запитанную от подстанции ТП-859. Освещение ТП рассчитать методом коэффициента использования. электрический подстанция высоковольтный трансформатор

Освещение комплектной трансформаторной подстанции выполнить светильниками ДРЛ, размеры ТП-859: ширина А = 20 м; длина В = 22 м, рабочая высота h= 2,6 м, коэффициент запаса К = 1,5.

Выбрать магистральные и распределительные шины на секциях подстанции ТП-859, проверить их на динамическую стойкость к токам короткого замыкания. Принять длину магистрального шинопровода 3 м, распределительного шинопровода 6 м.

Среда помещения ТП-859 нормальная, среднегодовая температура t= 25 °С. Выбрать сечение жил и число кабелей по допустимому нагреву длительным током нагрузки, проверить сечения жил кабелей на соответствие аппарата защиты. Проверить сечения жил кабелей, питающих крупные электродвигатели от I и II секции ТП-859 по потере напряжения. Рассчитать трехфазные и однофазные токи короткого замыкания на шинах ТП-859, на вводе электропотребителей.

1.Общиесведенияопредприятии

.1 Краткая характеристика оборудования

Состав потребителей ЦРП:

Двенадцать трансформаторов ТРМП-6/1550 кВА

Два трансформатора ТРМП-6/315 кВА

Выпрямительные трансформаторы служат для питания двух подъемных машин общей мощностью 2х4600 кВт

Два трансформатора ТС-1600/6

Два трансформатора ТСЗ-1000/6

Состав потребителей КТП:

Наименование Кол-во Руст, кВт

Станок фрезерный 12 22

Станок токарный 9 30

Автоматическая линия 3 64

Вентилятор 8 15

Насос 3 25

Автоматическая линия 1 66

Машина дуговой сварки 4 176 кВА

Электропечь сопротивления 4 98

Электропечь сопротивления 1 99

Мостовой кран (5 т) 2 20

Транспортер 5 9

.2 Электроснабжение предприятия

ЦРП-854 располагается в надшахтном здании СС ШК, представляет собой две секционированные системы шин на напряжением 6 кВ. Для ввода резерва предусмотрено устройство АВР. От каждой секции шин питаются по семь выпрямительных трансформаторов для привода шахтных подъемных машин «Север» и «Юг» соответственно. Шест трансформаторов 6/0,95 кВ и мощностью 1550 кВА, а один трансформатор 6/0,31 кВ мощностью 315 кВА. Последний трансформатор питает выпрямитель, который подключен к ротору подъемной машины, а остальные - преобразователи частоты, что подают питание на статор. Установленная мощность асинхронных двигателей подъемных машин составляет 4,6 МВт.

В связи с использованием преобразователей частоты, на ЦРП также установлены резонансные фильтры 5, 7, 11 и 23-ей гармоник для обеспечения качества напряжения у остальных потребителей.

Также от ЦРП получают питание две трансформаторные подстанции: ТП-859Т, с двумя трансформаторами ТС-1600 кВ, и ТП-859, с двумя трансформаторами ТМЗ-1000 кВА. ТП-859Т служит для обеспечения питанием потребителей 0,4 кВ подъемов, а также примыкающих к зданию подъемных установок цеха. Длина кабеля до ТП составляет 100м. ТП-859 служит для питания потребителей РМЦ а также мелких близлежащих зданий (гаражи, мачты, дежурные будки) длина кабеля до ТП составляет 90 м. Схемы электроснабжения потребителей ЦТП и ТП указаны в графическом материале.

Таблица 1.2 Исходные параметры приводных двигателей

Название ЭПК-воР, кВтДанные электродвигателейТип двигателяРн, кВтIном, АU, кВIпус, Аn, об/минη, %cosφСтанок токарный1222АИР180S42242,50,38297,5150090,50,87Станок фрезерный930АИР180M430570,383991500920,87Автоматическая линия364АИР315M10751550,3893060092,50,8Вентилятор815АИР160S215300,382253000880,86Насос325АИР180M430570,383991500920,87Автоматическая линия166АИР315M10751550,3893060092,50,8Мостовой кранподъем груза212MTF411-61229,90,38-100083,50,73передв. тележки22,2MTF012-62,27,70,38-1000640,68передв. крана27,5MTF211-67,521,10,38-1000770,7Транспортёр59АИР132M41122,20,38166,5150088,50,85

2. Электроснабжение и электрооборудование ЦРП-854

.1 Расчет электрической сети напряжением выше 1 кВ

Расчет электрических нагрузок ТП 859

Электропотребители РМЦ ПРМУ:

станок фрезерный, Рн = 22 кВт, 2 шт;

станок токарный, Рн = 30 кВт, 1 шт;

вентилятор, Рн = 15 кВт, 2 шт;

эл. печь сопротивления, Рн = 99 кВт, 1 шт;

транспортер, Рн = 11 кВт, 2 шт;

Общая мощность ΣРн = 177 кВт.

Заполним графы 1,2,3 и 4 таблицы 2.1

Графа 6. Находим показатель группы:

(2.1)

Графа 7. Из таблицы 5 [1] коэффициент использования Ки= 0,12 для фрезерного станка. Коэффициент использования Ки = 0,12 для токарного станка, 0,65 для вентилятора, 0,5 для печи сопротивления, 0,4 для транспортера.

Графа 9. Находим коэффициент мощности cosф для станков из справочника: cosф = 0,5, tg ф = 1,7 определяем по формуле 2.1:

(2.2)

Аналогично, tg ф для вентиляторов - 0,8, для печей сопротивления - 0,3, для трансфортера - 0,9.

Графа 10. Находим по формуле 2.3:

Рсм = КиРн, (2.3)

Для фрезерных станков, вентиляторов, печей сопротивления и транспортера:

Рсм = 0,12 · 2· 44 = 6,16 кВт.

Рсм = 0,12 · 1 · 30 = 4,2 кВт

Рсм = 0,65 · 2· 30 = 19,5 кВт.

Рсм = 0,5 · 1 · 99 = 79,2 кВт

Рсм = 0,4 · 2· 22 = 8,8 кВт.

Графа 11. Находим по формуле 2.4:

см = Рсм · tg ф, (2.4)

см = 6,16 · 1,7 = 10,65 квар.см = 4,2 · 1,7 = 7,26 квар.см = 19,5 · 0,8 = 14,62 квар.см = 79,2 · 0,3 = 26,13 квар.см = 8,8 · 0,9 = 7,74 квар.

Графы 12 и 13. Рассчитываем эффективное количество ЭП и определим пэ и Км:

Км=1,7

Графа 14. Максимальная активная получасовая нагрузка от силовых ЭП узла, работающих с переменным графиком нагрузки, определяется:

Рм =4,09· Рсм = 201,15 кВт.

Графа 15. Максимально реактивная получасовая нагрузка от силовых ЭП принимается равной для вентиляторов:

м =1· Qсм = 66,42 квар.

Графа 16. Максимальная полная получасовая нагрузка от силовых ЭП определяется по формуле 2.5:

кВА (2.5)

Графа 17. Максимальный ток 1м, необходим для выбора сечения проводников по условиям нагрева токами нагрузки определяем по формуле 2.6:

А (2.6)

Пиковый ток 1п, необходим для выбора аппаратов. Пиковый ток для группы двигателей определяется при количестве ЭП свыше 5 (при п > 5)

определяем по формуле 2.7:

In = in.м + (Iм - Ku · iнм) = 495 + (321,85 - 0,4 · 99) = 777,25 A, (2.7)

где Iм - ток максимальной нагрузки всех ЭП;

Ku - средневзвешенное значение коэффициента использования по расчетному узлу - из графы 5;

Iнм - номинальный ток двигателя (приведенный к ПВ = 100%) с наибольшим пусковым током находим по формуле 2.8:

А (2.8)

где in.м - пусковой ток двигателя наибольшей мощности, который определяется по формуле 2.9:

in.м = К · iном = 5 · 99 = 495 А; (2.9)

В таблице электроприемники постоянного режима работы обозначены Группа Б, а переменного - группа А.

Рис. 1 Электроприемники постоянного и переменного режима работы

Электропотребители ЯБПВУ

станок фрезерный, Рн = 22 кВт, 4 шт;

автоматич линия, Рн = 75 кВт, 2 шт;

вентилоятор, Рн = 15 кВт, 2 шт;

мочтовой кран, Рн = 21,7 кВт, 1 шт;

транспортер, Рн = 11 кВт, 2 шт;

Общая мощность ΣРн = 212 кВт.

Заполним графы 1,2,3 и 4 таблицы 2.1

Графа 6. Находим показатель группы:

Графа 7. Из справочной литературы коэффициент использования Ки = 0,12 для фрезерный станков, коэффициент использования Ки = 0,3 для автоматич. линий, 0,05 для мостовых кранов, 0,4 для транспортеров.

Графа 9. Находим коэффициент мощности cosф для станков из справочника: cosф = 0,5, tg ф = 1,7 определяем по формуле 2.1:

Аналогично определяем tg ф для других электроприемников: автоматическая линия - , tg ф = 0,5, вентилятор - tg ф = 0,8, мостовой кран - tg ф = 1,7, транспортер - tg ф = 0,9.

Графа 10. Находим по формуле 2.3:

Рсм = КиРн,

Рсм = 0,12 · 4· 22 = 12,32 кВт.

Рсм = 0,3 · 2 · 75 = 48,75 кВт

Рсм = 0,65 · 2· 15 = 19,5 кВт.

Рсм = 0,05 · 1 · 21,7 = 1,085 кВт

Рсм = 0,4 · 2· 11 = 8,8 кВт.

Графа 11. Находим по формуле 2.4:

см = Рсм · tg ф,

см = 12,32 · 1,7 = 21,31 квар.см = 48,75 · 0,5 = 23,4 квар.см = 19,5 · 0,8 = 14,62 квар.см = 1,085 · 1,7 = 1,87 квар.см = 8,8 · 0,9 = 7,74 квар.

Графы 12 и 13. Рассчитываем эффективное количество ЭП и определим пэ и Км:

Км=1,64

Графа 14. Максимальная активная получасовая нагрузка от силовых ЭП узла, работающих с переменным графиком нагрузки, определяется:

Рм =1,64· Рсм = 228,53 кВт.

Графа 15. Максимально реактивная получасовая нагрузка от силовых ЭП принимается равной для вентиляторов:

м =1· Qсм = 92,35 квар.

Графа 16. Максимальная полная получасовая нагрузка от силовых ЭП определяется по формуле 2.5:

кВА

Графа 17. Максимальный ток 1м, по формуле 2.6:

А

Пиковый ток по формуле 2.7:

In = in.м + (Iм - Ku · iнм) = 712 + (374,5 - 0,3 · 247) = 1012,4 A,

где Iм - ток максимальной нагрузки всех ЭП;

Ku - средневзвешенное значение коэффициента использования по расчетному узлу - из графы 5;

Iнм - номинальный ток двигателя (приведенный к ПВ = 100%) с наибольшим пусковым током находим по формуле 2.8:

А

где in.м - пусковой ток двигателя наибольшей мощности, который определяется по формуле 2.9:

in.м = К · iном = 5 · 6,7 = 33,5 А;

Электропотребители 1ЩСУ-7

Станок фрезерный, Рн = 22 кВт, 3 шт;

Станок токарный, Рн = 30 кВт, 4 шт;

Автоматич.линия, Рн = 75 кВт, 1 шт;

Вентилятор, Рн = 15 кВт, 1 шт;

Машина дуговой сварки, Рн = 88 кВт, 1 шт;

Общая мощность ΣРН = 364 кВт.

Заполним графы 1,2,3 и 4 таблицы 2.1

Графа 6. Находим показатель группы:

(2.1)

Графа 7. Из таблицы 5 [1] коэффициент использования Ки= 0,12 для фрезерного станка. Коэффициент использования Ки = 0,12 для токарного станка, 0,65 для вентилятора, 0,5 для печи сопротивления, 0,35 машина дуговой сварки.

Графа 9. Находим коэффициент мощности cosф для станков из справочника: cosф = 0,5, tg ф = 1,7 определяем по формуле 2.1:

(2.2)

Аналогично, tg ф для вентиляторов - 0,8, для печей сопротивления - 0,3, для тмашины дуговой сварки - 1,7.

Графа 10. Находим по формуле 2.3:

Рсм = КиРн,

Рсм = 0,12 · 3· 22 = 9,24 кВт.

Рсм = 0,12 · 4 · 30 = 16,8 кВт

Рсм = 0,3 · 1· 75 = 48,75 кВт.

Рсм = 0,65 · 1 · 15 = 9,75 кВт

Рсм = 0,35 · 1· 88 = 30,8 кВт.

Графа 11. Находим по формуле 2.4:

см = Рсм · tg ф,

см = 9,24 · 1,7 = 15,98 квар.см = 16,8 · 1,7 = 29,06 квар.см = 48,75 · 0,5 = 23,4 квар.см = 9,75 · 0,8 = 7,31 квар.см = 30,8 · 1,7 = 53,28 квар.

Графы 12 и 13. Рассчитываем эффективное количество ЭП и определим пэ и Км:

Км=1,82

Графа 14. Максимальная активная получасовая нагрузка от силовых ЭП узла, работающих с переменным графиком нагрузки, определяется:

Рм =1,82 Рсм = 210,63 кВт.

Графа 15. Максимально реактивная получасовая нагрузка от силовых ЭП принимается равной для вентиляторов:

м =1· Qсм = 129,04 квар.

Графа 16. Максимальная полная получасовая нагрузка от силовых ЭП определяется по формуле 2.5:

кВА

Графа 17. Максимальный ток 1м, по формуле 2.6:

А

Пиковый ток по формуле 2.7:

In = in.м + (Iм - Ku · iнм) = 712 + (375,31 - 0,35 · 247) = 1012,4 A,

где Iм - ток максимальной нагрузки всех ЭП;

Ku - средневзвешенное значение коэффициента использования по расчетному узлу - из графы 5;

Iнм - номинальный ток двигателя (приведенный к ПВ = 100%) с наибольшим пусковым током находим по формуле 2.8:

А

где in.м - пусковой ток двигателя наибольшей мощности, который определяется по формуле 2.9:

in.м = К · iном = 5 · 6,7 = 33,5 А;

Электропотребители 1ЩСУ-6

станок фрезерный, Рн = 22 кВт, 1 шт;

автоматич.линия, Рн = 75 кВт, 1 шт;

вентилятор, Рн = 15 кВт, 3 шт;

насос, Рн = 30 кВт, 3 шт;

мостовой кран, Рн = 21,6 кВт, 1 шт;

транспортер, Рн = 11 кВт, 1 шт;

Общая мощность ΣРН = 219,7 кВт.

Заполним графы 1,2,3 и 4 таблицы 2.1

Графа 6. Находим показатель группы:

(2.1)

Графа 7. Из таблицы 5 [1] коэффициент использования Ки= 0,12 для фрезерного станка. Коэффициент использования Ки = 0,3 для автоматической линии, 0,65 для вентилятора, 0,7для насоса, 0,4 транспортер.

Графа 9. Находим коэффициент мощности cosф для станков из справочника: cosф = 0,5, tg ф = 1,7 определяем по формуле 2.1:

(2.2)

Аналогично, tg ф для вентиляторов - 0,8, для насосов - 0,6, для транспортеров - 0,9.

Графа 10. Находим по формуле 2.3:

Рсм = КиРн,

Рсм = 0,12 · 1· 22 = 3,08 кВт.

Рсм = 0,3 · 1 · 75 = 48,75 кВт

Рсм = 0,65 · 2· 15 = 19,5 кВт.

Рсм = 0,7 · 2 · 30 = 42 кВт

Рсм = 0,05 · 1· 21,7 = 1,085 кВт.

Рсм = 0,04 · 1· 11 = 4,4 кВт.

Графа 11. Находим по формуле 2.4:

см = Рсм · tg ф,

см = 3,08 · 1,7 = 5,32 квар.см = 48,75 · 0,5 = 23,4 квар.см = 19,5 · 0,8 = 14,62 квар.см = 42 · 0,7 = 26,04 квар.см = 1,085 · 1,7 = 1,87 квар.см = 4,4 · 0,9 = 3,87 квар.

Графы 12 и 13. Рассчитываем эффективное количество ЭП и определим пэ и Км:

Км=1,59

Графа 14. Максимальная активная получасовая нагрузка от силовых ЭП узла, работающих с переменным графиком нагрузки, определяется:

Рм =1,59 Рсм = 189,53 кВт.

Графа 15. Максимально реактивная получасовая нагрузка от силовых ЭП принимается равной для вентиляторов:

м =1· Qсм = 75,24 квар.

Графа 16. Максимальная полная получасовая нагрузка от силовых ЭП определяется по формуле 2.5:

кВА

Графа 17. Максимальный ток 1м, по формуле 2.6:

А

Пиковый ток по формуле 2.7:

In = in.м + (Iм - Ku · iнм) = 712 + (309,77 - 0,35 · 247) = 845,4 A,

где Iм - ток максимальной нагрузки всех ЭП; Ku - средневзвешенное значение коэффициента использования по расчетному узлу - из графы 5; Iнм - номинальный ток двигателя (приведенный к ПВ = 100%) с наибольшим пусковым током находим по формуле 2.8:

А

где in.м - пусковой ток двигателя наибольшей мощности, который определяется по формуле 2.9:

in.м = К · iном = 5 · 6,7 = 33,5 А;

Электропотребители первой секции

Ко второй секции присоединены потребители освещение дороги ТОФ, осветительная мачта, 1ЩСУ-6, ЯПБВУ, блок охраны.

Общая мощность ΣРН = 1420 кВт.

Графа 5. Находим показатель силовой сборки:

Графы 12 и 13. Так как в группе более 75 % электроприемников с постоянным графиком работы, то эффективное количество ЭП пэ и Км не рассчитываем.

Графа 14. Максимальная активная получасовая нагрузка от силовых ЭП узла, работающих с постоянным графиком нагрузки, определяется:

Рм = Рсм = 876 кВт.

Графа 15. Максимально реактивная получасовая нагрузка от силовых ЭП принимается равной для вентиляторов:

м = Qсм = 772 квар.

Графа 16. Максимальная полная получасовая нагрузка от силовых ЭП определяется по формуле 2.5:

кВА

Графа 17. Максимальный ток 1м, по формуле 2.6:

А

Пиковый ток по формуле 2.7:

In = in.м + (Iм - Ku · iнм) = 540 + (1774 - 0,9 · 108) = 2026 A,

- номинальный ток двигателя по формуле 2.8:

А

где in.M - пусковой ток двигателя наибольшей мощности, который определяется по формуле 2.9:

in.м = К · iном = 5 ·108 = 540 А;

Электропотребители второй секции

Ко второй секции присоединены потребители РМЦ ПРМУ, !ЩСУ-7, МКСБ, лебедка дєп-45. Общая мощность ΣРН = 1270 кВт.

Графа 5. Находим показатель силовой сборки:

Графы 12 и 13. Так как в группе более 75 % электроприемников с постоянным графиком работы, то эффективное количество ЭП пэ и Км не рассчитываем.

Графа 14. Максимальная активная получасовая нагрузка от силовых ЭП узла, работающих с постоянным графиком нагрузки, определяется:

Рм = Рсм = 738 кВт.

Графа 15. Максимально реактивная получасовая нагрузка от силовых ЭП принимается равной для вентиляторов:

м = Qсм = 685 квар.

Графа 16. Максимальная полная получасовая нагрузка от силовых ЭП определяется по формуле 2.5:

кВА

Графа 17. Максимальный ток 1м, по формуле 2.6:

А

Пиковый ток по формуле 2.7:

In = in.м + (Iм - Ku · iнм) = 540 + (1529 - 0,4 · 108) = 2026 A,

- номинальный ток двигателя по формуле 2.8:

А

где in.M - пусковой ток двигателя наибольшей мощности, который определяется по формуле 2.9:

in.м = К · iном = 5 ·108 = 540 А;

Электропотребители КТП

Общая мощность ΣРН = 2690 кВт.

Графа 8. Находим показатель силовой сборки:

Графы 11 и 12. Так как в группе более 75 % электроприемников с постоянным графиком работы, то эффективное количество ЭП пэ и Км не рассчитываем.

Графа 13. Максимальная активная получасовая нагрузка от силовых ЭП узла, работающих с постоянным графиком нагрузки, определяется:

Рм = Рсм = 1310 кВт.

Графа 14. Максимально реактивная получасовая нагрузка от силовых ЭП принимается равной для вентиляторов:

м = Qсм = 618 квар.

Графа 15. Максимальная полная получасовая нагрузка от силовых ЭП определяется по формуле 2.5:

кВА

Графа 16. Максимальный ток 1м, по формуле 2.6:

А

Пиковый ток по формуле 2.7:

In = in.м + (Iм - Ku · iнм) = 845 + (2201 - 0,9 · 169) = 3263 A,

Выбор числа и мощности трансформаторов ТП

Расчётная полная нагрузка силовых и осветительных ЭП ТП определяется:

кВА (2.14)

Из граф 13 и 14 таблицы 2.1 для I и II секций:

Рр.м=1310 кВт; Qp.м= 618 квар;

м = = 1349 кВА;

где Spм - расчётная максимальная нагрузка на один трансформатор. Предварительно мощность трансформатора ТП определим по формуле

кВА

где соsф = 0,89 из таблицы 2.1;

ßт1 - коэффициент допустимой перегрузки, по таблицы 143 [1],

ßт1 = 0,76,

Рcм - расчётная мощность за максимально загруженную смену,

Рcм = 1310 кВт.

По таблице 144 [1] принимаем комплектно трансформаторную подстанцию с двумя трансформаторами типа ТМЗ - 1000/10. ТМЗ - трансформатор масляный герметизированный, с естественным масляным охлаждением, с защитой при помощи азотной подушки, без расширителя.

Из таблицы 138 [1] укажем техническую характеристику ТМЗ - 1000/10:= 1000 кВA; UB.H = 10 кВ; UH= 0,4 кВ; Рх х= 1680 Вт; Р кз = 11480 Вт; uкз= 5,65 %; 1х.х=0,88%.

В период загрузки трансформатора расчётной максимальной мощностью:

кВА

Загрузка трансформатора расчётной максимальной мощностью в нормальном режиме:

где Рт.2 - максимально допустимая систематическая нагрузка, из таблицы 141 [1] (числитель);

Рт.2 = 1,29 для трансформатора с масляным охлаждением при, t = 6 часов.

При аварийном выходе из строя одного трансформатора, при отключенной нагрузке III категории:

кВА

Рр..м. = составляют 1012 кВт;

где cos фсм = 0,89,

По таблице 141 [1] при t2 = 6 ч при β1 = 0,75; β т2 = 1,3 (знаменатель).

Трансформатор выдержит аварийную перегрузку продолжительностью= 6 ч в течении 5 суток при работе ЭП I и П категорий.

Определим потери мощности в трансформаторах ТП типа ТМЗ-1000/10.

Активные и реактивные потери мощности в трансформаторе:

ΔРт= ΔРхх+ βΔРкз, ΔQт= ΔQхх+ βΔQкз, (2.16)

где ΔРх.х, ΔРк.з - потери холостого хода (Х.Х) и короткого замыкания (К.З), соответственно из таблицы 138 [1]:

ΔРх х = Рхх = 1680 Вт = 1,68 кВт;

ΔРк.з= Ркз, = 11480 Вт = 11,48 кВт;

где uк - напряжение короткого замыкания трансформатора, %. ик = 4,5 % из таблицы 138 [1];

Тогда: β=0,85

ΔРт= 1,68+ 0,952· 11,48=12,08

ΔQт= 8,8+ 0,952· 55,6=59,19,

.2 Выбор числа и мощности трансформаторов ТП-859 с учётом компенсации реактивной мощности

Выберем число трансформаторов для ТП.

Экономически оптимальное число трансформаторов:

Это соблюдается при β=0,7 и N=2.

Так как в цеху имеются приемники второй и первой категории, принимаем к установке двухтансформаторную подстанцию.

Минимальная мощность трансформаторов:

Принимая коэффициент загрузки 0,75 выбираем трансформаторы ТМ-100 10/0,4 кВ. Реактивная мощность, которую целесообразно пропустить через трансформатор в сеть напряжением до 1000 В:

квар;

Первая составляющая мощности батареи конденсаторов в сети напряжением до 1000 В:

квар;

Так как Qнк1 практически равна расчетной реактивной нагрузке, то суммарная реактивная мощность КУ в сети низкого напряжения:

нк = Qнк1=640 квар.

По Qнк выбираем стандартные компенсирующие устройства КУ типа 7хУКМ-58-0,4-100 мощностью 100 квар.

Реальный коэффициент загрузки трансформатора с учётом КУ:

2.3 Выбор высоковольтных кабельных линий

Рассчитаем и выберем сечение кабельной линии (КЛ) по экономической плотности тока.

Кабели питающие ТП 859 подключены к разным шинам 10 кВ РП. Сечение кабелей выбирается по экономической плотности тока:

,

где - ток нормального режима работы, А , - экономическая плотность тока, А/мм2.

Так как годовое использование часов максимума нагрузки составляет 3500 часов, то для бронированных кабелей с алюминиевыми жилами jе = 1,4 А/мм2.

Расчетный ток в подстанции в нормальном и послеаварийном режимах:

А

А

Тогда экономически целесообразное сечение рассчитывается как:

Ближайшее стандартное сечение 50 мм2. Принимаем высоковольтный кабель ААШв с алюминиевыми жилами, с бумажной пропитанной изоляцией, в алюминиевой оболочке с шлангом защитным из пластмасса ААШв(3х50), допустимый ток 140 А.

Проверим выбранное сечение по допустимому току.

Проверяем кабель по нагреву в послеаварийном режиме работы в случае выхода со строя одного из кабелей и необходимости питания всей нагрузки по одному:

где - ток послеаварийного режима, А , - допустимый ток, А.

,

где k1 = 1 - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (считаем, что температура почвы не отличается от нормальной = 20оС) k2 = 1 - коэффициент, учитывающий число рядом проложенных в земле кабелей (прокладывается 1 кабель в одной траншее); k3 - коэффициент, учитывающий допустимая перегрузка в послеаварийном режиме, k3 = 1,25 (6 часов в сутки в течение 5 дней).

Ток в послеаварийном режиме

,9<175 (А) - условие выполняется

Проверим сечение кабельной линии на стойкость к действию токов короткого замыкания. Проверяем кабельную линию на термическую стойкость при протикании токов короткого замыкания:

,

где Fmin - минимальное сечение проводника, отвечающее требованию его термической устойчивости при коротком замыкании, мм2.

,

где Iкз - ток КЗ, А; tоткл - время протекания тока КЗ, с; Tа - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, равная для распределительных сетей напряжением 10 кВ 0,01 с , С - постоянная, определяемая в зависимости от заданной ПУЭ конечной температуры нагрева жил и напряжения. Для кабелей с бумажной пропитанных изоляцией при напряжении 10 кВ С = 145 А ∙ с-1/2 /мм2 .

Согласно ПУЭ время действия тока КЗ состоит из времени действия основной релейной защиты данной цепи tрз и полного времени отключения выключателя tоткл.в. .Принимаем, что кабели подключены к РП через вакуумные выключатели типа BB/TEL-10-12,5/630 У2 по tоткл.в. = 0,1 с. Время действия релейной защиты принимаем равным t = 0,3 с. Тогда:

;

;

Выберем окончательное сечение кабельной линии.

Кабель проходит по всем проверкам. Окончательно принимаем питание КТП кабелями марки ААШв -3×50, Iдоп = 140 А, r0 = 0,641 Ом/км; x0 = 0,06 Ом/км, L=700 м.

Проверим кабельную линию по условию падения напряжения - ΔU, %. Принимаем cosφ=0,71.

Выбираем сечение жил кабеля, питающего преобразовательный трансформатор 1550 кВА.

Так как годовое использование часов максимума нагрузки составляет 5000 часов, то для бронированных кабелей с алюминиевыми жилами jе = 1 А/мм2.

Расчетный ток в подстанции в нормальном и послеаварийном режимах:

А

А

Тогда экономически целесообразное сечение рассчитывается как:

Ближайшее стандартное сечение 96 мм2. Принимаем высоковольтный кабель ААШв с алюминиевыми жилами, с бумажной пропитанной изоляцией, в алюминиевой оболочке с шлангом защитным из пластмасса ААБ(3х95), допустимый ток 210 А.

Проверим выбранное сечение по допустимому току.

Проверяем кабель по нагреву в послеаварийном режиме работы в случае выхода со строя одного из кабелей и необходимости питания всей нагрузки по одному:

где - ток послеаварийного режима, А , - допустимый ток, А.

,

где k1 = 1 - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (считаем, что температура почвы не отличается от нормальной = 20оС) k2 = 1 - коэффициент, учитывающий число рядом проложенных в земле кабелей (прокладывается 1 кабель в одной траншее); k3 - коэффициент, учитывающий допустимая перегрузка в послеаварийном режиме, k3 = 1,25 (6 часов в сутки в течение 5 дней).

Ток в послеаварийном режиме

<275 (А) - условие выполняется

Проверим сечение кабельной линии на стойкость к действию токов короткого замыкания. Проверяем кабельную линию на термическую стойкость при протикании токов короткого замыкания:

,

где Fmin - минимальное сечение проводника, отвечающее требованию его термической устойчивости при коротком замыкании, мм2.

,

где Iкз - ток КЗ, А; tоткл - время протекания тока КЗ, с; Tа - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, равная для распределительных сетей напряжением 10 кВ 0,01 с , С - постоянная, определяемая в зависимости от заданной ПУЭ конечной температуры нагрева жил и напряжения. Для кабелей с бумажной пропитанных изоляцией при напряжении 10 кВ С = 145 А ∙ с-1/2 /мм2 .

Согласно ПУЭ время действия тока КЗ состоит из времени действия основной релейной защиты данной цепи tрз и полного времени отключения выключателя tоткл.в. .Принимаем, что кабели подключены к РП через вакуумные выключатели типа BB/TEL-10-12,5/630 У2 по tоткл.в. = 0,1 с. Время действия релейной защиты принимаем равным t = 0,3 с. Тогда:

;

;

Выберем окончательное сечение кабельной линии.

Кабель проходит по всем проверкам. Окончательно принимаем питание КТП кабелями марки ААБ -3×50, Iдоп = 210 А, r0 = 0,341 Ом/км; x0 = 0,06 Ом/км, L=27 м.

Проверим кабельную линию по условию падения напряжения - ΔU, %. Принимаем cosφ=0,71.

Расчет КЗ высоковольтной сети

Вычисление токов короткого замыкания необходимо для:

1)выбора аппаратов, шин, изоляторов и проверки их работы при коротком замыкании.

2)выбора устройств ограничения токов короткого замыкания.

)проектирования релейной защиты и ее настройки.

)проектирования и расчета защитных заземлений.

В практических расчетах токов короткого замыкания существуют следующие допущения:

.Считается, что трехфазная система симметрична.

.Не учитываются переходные сопротивления в точке короткого замыкания, то есть короткое замыкание считается глухим.

.Принимается, что в течение всего процесса короткого замыкания ЭДС всех генераторов системы совпадает по фазе.

.Не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянные, не зависящие от тока, индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи.

.Намагничивающими токами силовых трансформаторов пренебрегают.

.Не учитываются емкости всех элементов цепи.

Расчет токов короткого замыкания проведен для нескольких точек (рисунок 8.1):

1)точка К-1 за выключателем на высшей стороне ГПП;

2)точка К-2 на шинах ГПП;

)точка К-3 за выключателем на РП;

)точка К-4 на шинах ТП;

Принимаем следующие базисные условия: базисная мощность Sб=16 МВА; базисное напряжение Uб1=115 кВ.

Тогда базисное напряжение (кВ) остальных ступеней можно определить по выражению, кВ:

,

Базисные напряжения:

,

Рис. 2 Точки определения тока короткого замыкания в сети

Базисный ток на трех ступенях напряжения определяется по выражению, кА:

. (

Базисные токи:

,

,

.

Расчет в относительных единицах при базисных условиях сопротивлений элементов системы электроснабжения.

Сопротивления воздушной линии 115 кВ:

,

.

где r0=0,422 Ом/км, x0=0,432 Ом/км - сопротивления 1 км длины воздушной линии АС-70 по [4]; l - длина воздушной линии, км.

Сопротивление трансформатора ГПП:

.

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.