Реферат: Електромережі та електрообладнання
Зміст
Вступ
1. Характеристика споживачівелектричної енергії. Вихідні дані і визначення категорії електропостачання
2. Розрахунок електричних навантаженьпідприємства і побудова графіків навантажень
3. Складання картограми навантажень.Визначення місця розташування головної підстанції. Вибір схем розподілу івеличин напруг живлячої і розподільчої мережі
4. Обґрунтування вибору кількості іпотужності трансформаторів на підстанції, типу і кількості підстанцій.Економічне обґрунтування вибраного варіанту трансформаторів
5. Розрахунок живлячої і розподільчихмереж високої напруги
6. Розрахунок струмів короткогозамикання
7. Вибір електрообладнання підстанціївисокої та низької напруги і перевірка його на дію струмів к.з
8. Розрахунок заземлюючого пристроюпідстанції
9. Вибір і розрахунок релейногозахисту силових трансформаторів підстанції
10. Захист підстанцій від перенапругі грозових розрядів
Література
Вступ
Надійність електропостачаннязалежить від надійності внутрішньої схеми, монтажу, налагодженняелектроустановок самих споживачів. У сільській місцевості практично зникли підприємства«Райагроенерго», енергослужби підприємств недержавної форми власностіскорочуються. Цей процес негативно впливає на технічний стан електричних мережсільськогосподарського призначення. Однак у деяких областях, зокрема уВінницькій та окремих районах інших областей, підприємства Райагроенергозбереглись і «виживають» за рахунок виконання незначних замовлень непрофільногодля них характеру. При цьому місцеві сільськогосподарські підприємства не маютьреальної можливості експлуатувати власні електроустановки та мережі.
Як варіант,доцільно запропонувати Мінагрополітики України відродити централізованеобслуговування електроустановок та мереж сільськогосподарського призначення, аможливо і внутрішньобудинкових у приватному секторі, силами районнихпідрозділів агроенергетики.
Слід окремовиділити проблему утримання охоронних зон повітряних та кабельних електричнихмереж, особливо ПЛ, які проходять через лісові масиви та зелені насадженнянаселених пунктів. Перевірками виявлено, що траси ПЛ здебільшого нерозчищаються, в охоронних зонах розміщуються об'єкти господарської діяльності,яких виявлено понад 6200.
Держенергонаглядомнаправлено 370 звернень до органів державної влади з метою виправленняситуації, що склалася.
В свою чергу,електропередавальні організації вкрай недостатньо взаємодіють з органамилісового та сільського господарства з цього питання через недосконалістьнормативно-правової бази у цій сфері діяльності. При погіршенні погодних умов,навіть коли їх параметри не виходять за нормативні, відбувається значнакількість масових відключень, особливо ПЛ 0,38-10 кВ. У той же час, за оцінкоюелектропередавальних організацій ці мережі, в основному, знаходяться узадовільному, а то і в доброму технічному стані. З урахуванням зростаннянавантаження, особливо у побутовому секторі, у сільській місцевості та малихмістах, практично в усіх електропередавальних організаціях розвиток імодернізація електромереж не відповідає дійсним потребам збільшення приєднаноїпотужності. Точка забезпечення приєднаної потужності за технічними умовамизміщується аж у мережі 110 кВ.
Як підсумок слідзазначити, що Мінпаливенерго та Держенергонагляд й надалі посилюватимуть вимогищодо забезпечення електропередавальними організаціями якості та надійностіелектропостачання споживачів на основі підвищення рівняремонтно-експлуатаційного обслуговування мереж та обладнання, збільшенняобсягів модернізації, реконструкції та технічного переоснащення електромереж,підвищення рівня кваліфікації оперативного та експлуатаційного персоналу і, якнаслідок, підвищення рівня безпеки в роботі мереж та обладнання.
У найближчомумайбутньому перед енергетикою стоїть задача всесвітнього розвитку івикористання відновлених джерел енергії, розвитку комбінованого виробництваенергії і тепла для централізованого теплопостачання промислових міст. Але зрозвитком електроенергії необхідно слідкувати за охороною природи відшкідливого впливу промислових відходів і викидів.
В наслідок цьогоперед суспільством постали такі задачі з охорони навколишнього середовища:перехід на газ, що різко знизить викиди золи і окисів сірки; зменшення і повнезапобігання викиду неочищеної стічної води в басейни морів; прискоренестворення надійних і економічних установок, які вловлюють шкідливі викиди таін.
Утворення ірозвиток міжнародної співпраці в області охоронного середовища буде сприяти успішномувирішенні національних і міжнародних проблем охорони природи, обміну досвідом врозробці природоохоронних територій, контролю за забрудненням навколишньогосередовища.
Розділ1. ХАРАКТЕРИСТИКАСПОЖИВАЧІВ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ.ВИХІДНІ ДАНІ І ВИЗНАЧЕННЯ КАТЕГОРІЇЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
1.1.Характеристика споживачів електроенергії
Дозагальнопромислових установок відносяться вентилятори, насоси, компресори, і т.п. В них застосовуються асинхронні і синхронні двигуни трифазного змінногоструму
частотою 50Гц, нанапругах від 127В до 10кВ, а там, де потрібне регулювання продуктивності, —двигуни постійного струму. Діапазон їх потужностей різний — від декількохкіловат (електродвигуни засувок, затворів, насосів подачі мастила і т. п.) додесятків мегават (повітродувки доменних печей, кисневі турбокомпресори).Основним агрегатам (насоси, вентилятори і т. п.) властивий тривалий режим.Електродвигуни засувок, затворів і т.п. працюють в короткочасному режимі. Їхкоефіцієнт потужності знаходиться в межах 0,8—0,85.Синхронні двигуни працюють врежимі перезбуджування.
Дана група електроприймачіввідноситься, як правило, до першої категорії надійності, а на деякихвиробництвах, особливо хімічної промисловості, — до «особливої» групи тієї жкатегорії. Деякі вентиляційні і компресорні відносяться до другої категоріїнадійності.
На промисловихпідприємствах переважає електропривод виробничих механізмів. Залежно відтехнологічних особливостей механізму або агрегату використовуються всі видидвигунів змінного і постійного струму потужністю від декількох кіловат додекількох мегават, на номінальні напруги до 10кВ.
Регульованийелектропривод технологічних механізмів і двигуни верстатів з підвищеноюшвидкістю обертання одержують живлення від перетворювальних установок. Режимиїх роботи різні і визначаються режимом механізму.
Як правило, електроприводтехнологічних механізмів відноситься до другої категорії надійності. Винятокстановлять ті механізми і установки, які по своїх показниках відносяться до першоїкатегорії надійності (технологічне устаткування підприємств нафтохімічноїпромисловості, деякі унікальні металообробні верстати і т. п.).
Перетворювальніустановки на промислових підприємствах служать для живлення електроприймачівмеханізмів і установок, які через особливості технологічних режимів повинніпрацювати або на постійному, або на змінному струмі з частотою, відмінною від50Гц.Споживачами постійного струму є: електропривод механізмів з широкимрегулюванням швидкості і реверсуванням, електрофільтри, електролізні установки,внутрішньозаводський електротранспорт.
Перетворювачамиструму служать двигуни-генератори, ртутні і напівпровідникові випрямлячі, щоживляться від трифазних мереж змінного струму промислової частоти на напругахдо 110кВ.Показники і характер роботи перетворювальних установок залежать відпідключеного до них технологічного устаткування. Коефіцієнт потужності залежитьвід типу перетворювача і його призначення, він змінюється в межах 0,7—0,9.
Доелектротехнологічних установок відносяться електронагрівальні і електролізніустановки, установки електрохімічної, электроіскрової і ультразвукової обробкиметалів, електромагнітні установки (сепаратори, муфти), устаткуванняелектрозварювання.
Електронагрівальніустановки об'єднують електричні печі і електротермічні установки, які заспособом перетворення електроенергії в теплову розділяються на печі опору, індукційніпечі і установки, дугові електричні печі, печі конденсаторного нагріву.
Печі опоруодержують живлення від трифазних мереж змінного струму частотою 50Гц, восновному на напрузі 380/220В або на більш високій напрузі через знижуючітрансформатори. Випускаються печі в одно- і трифазному виконанні, потужністю додекількох тисяч кіловат. Коефіцієнт потужності для печей прямої дії 0,7—0,9,для печей непрямої дії — 1,0.
Індукційні плавильніпечі випускаються зі сталевим осердям і без нього, потужністю до 4500кВ•А.Живленняіндукційних печей і установок гартування і нагріву здійснюється від трифазнихмереж змінного струму частотою 50Гц, на напрузі 380/220В і вище залежно відпотужності. Індукційні плавильні печі без осердя і установки гартування інагріву струмами високої частоти одержують живлення, змінним струмом частотоюдо 40Мгц від перетворювальних установок, які, у свою чергу, живляться від мережзмінного струму промислової частоти.
Печі зі сталевимиосердями випускаються в одно-, двох- і трифазному виконанні. Коефіцієнтпотужності їх коливається в межах 0,2—0,8(у індукційних установок підвищеноїчастоти — від 0,06 до 0,25).
Всі перерахованіпечі і установки індукційного нагріву відносяться до приймачів другої категоріїнадійності.
Дугові електричніпечі за способом нагріву розділяються на печі прямого, непрямого і змішаногонагріву. Потужність нинішніх дугових електропечей майже 100-125МВ•А.Коефіцієнт потужності0,85—0,95.Відносно надійності електропостачання дугові печі відносяться доприймачів першої категорії.
Вакуумніелектричні печі для виплавки високоякісних сталей і спеціальних сплавіввідносяться до приймачів особливої групи першої категорії, оскільки перерва в живленнівакуумних насосів приводить до дорогого браку. Електролізні установкивідносяться до приймачів першої категорії надійності. Коефіцієнт потужностіскладає 0,8-0,9.
Електрозварювальнеобладнання живиться напругою 380 або 220 В змінного струму промислової частоти.Електрозварювальне обладнання працює в повторно-короткочасному режимі. Коефіцієнтїх потужності коливається в межах 0,3—0,7. Зварювальні установки по ступеню надійностівідносяться до другої категорії.
Потужністьелектроприводів підйомно-транспортних пристроїв визначається умовамивиробництва і коливається від декількох до сотень кіловат. Для їх живленнявикористовується змінний струм 380 і 660 В і постійний струм 220 і 440 В.Режимроботи повторно-короткочасний. Навантаження на стороні змінного трифазного струму- симетричне. Коефіцієнт потужності змінюється відповідно до навантаження вмежах від 0,3 до 0,8. По надійності электропостачання підйомно-транспортнеустаткування відноситься до першої або другої категорії (залежно відпризначення і місця роботи).
Електричніосвітлювальні установки є в основному однофазними приймачами. Ламписвітильників мають потужності від десятків ватів до декількох кіловатів і живлятьсяна напругах до 380 В.Світильники загального освітлення (з лампами розжарюванняабо газорозрядними)живляться переважно від мереж 220 або 380 В.Світильники місцевогоосвітлення з лампами розжарювання на 12 і 36 В живляться через знижуючі однофазнітрансформатори. Характер навантаження — тривалий. Коефіцієнт потужності длясвітильників з лампами розжарювання — 1,0, з газорозрядними лампами — 0,96.
Електроосвітлювальніустановки відносяться до другої категорії надійності.
1.2.Вихідні дані для курсового проектування
Для виконаннякурсового проекту мені задані наступні дані:
1.Планпідприємства.
2.Найменування іплощі цехів:
а)Плавильнийцех:200×36
б)Механічнийцех:180×26
в)Збиральнийцех:160×30
г)Термічнийцех:180×42
д)Допоміжнийцех:200×30
є)Цехметалоконструкцій:220×26
е)Інструментальнийцех:120×30
3.Графікинавантажень підпрмємства-мал.2.8(а)
4.Відстань дорайонної підстанції:32км
5.Потужністьджерела районної підстанції: S=∞
6.Відсотокспоживачів I-ї категорії 70%
7.Місцезнаходження підприємства: м. Полтава
8.Найменування підприємства: «Заводвугледобування»
1.3.Визначення категорії електропостачання
Для виконаннякурсового проекту мені задані слідуючі дані: план підприємства, найменування іплощі цехів, графіки навантажень, відстань до районної підстанції, потужністьджерела живлення районної підстанції, процент споживачів I-ї категорії, місцезнаходження підприємства.
Щоб забезпечитипідприємство електроенергією високої якості без зриву плану виробництва і недопустити аварійних перериві в електропостачанні потрібна надійністьелектропостачання.
Згідно завданнюдо курсового проекту маємо споживачів I і II-ї категорії 70%.Підприємствовідноситься до I-ї категорії електропостачання споживачів. З цього робимо висновок, що підприємство повинно 100%забезпечуватись електроенергією з двома джерелами живлення. Тому, що I категорія електропостачаннявключає в себе такі електроприймачі, перерва у електропостачанні яких зв’язана з небезпекою для життя людей, нанесенням значної шкоди народномугосподарству, розладом складноготехнологічного процесу, пошкодженнямустаткування, масовим браком продукції.
До II-ї категоріївідносяться електроприймачі, перерва в електропостачанні яких може призвести до великого недовідпуску продукції, простою технологічних механізмів, робочого, промислового транспорту. Перерва у електропостачанні приймачівдопускається на час, який необхідний для включення резервного живлення силамиексплуатаційного персоналу, але не більше 1 доби.
До III-їкатегорії відносяться електроприймачі несерійного виробництва продукції, допоміжніцехи, комунально-господарські споживачі, сільськогосподарські заводи. Для цих електроприймачівелектропостачання може бути від одного джерела живлення при умові, що перерва уелектропостачанні, необхідна для ремонту та заміни пошкодженого елементасистеми електропостачання, але не більше 1 доби.
Розділ2. Розрахунок електричних навантажень підприємства і побудова графіківнавантажень
2.1.Розрахунок електричних навантажень підприємства
Розрізняють такіметоди визначення розрахункового навантаження:
1. Методвпорядкованих діаграм:
Цей метод єосновним при розрахунку навантажень. Його застосування можливе, якщо відоміодиничні потужності ЕП, їх кількість і технологічне призначення. Розрахуноквиконується по вузлам живлення системи електронавантаження в слідую чомупорядку:
Приймачіподіляють на характерні технологічні групи для яких з довідників знаходятьзначення Кв і cos φ.
Для кожноїтехнологічної групи розраховують середню активну і реактивну потужності:
/>Q сер = Р сер tg φ
По вузлу живленнявизначають: загальну кількість приймачів, їх сумарну
установленупотужність, сумарну середню активну і реактивну потужності.
Знаходятьзначення групового коефіцієнта використання. Розраховують ефективне числоприймачів.
По кривим вдовіднику знаходять значення коефіцієнта максимуму. Визначають розрахункову активнупотужність:
Рм = Км· Рсер
/> розрахункову реактивну потужність приймаємоQм=Q сер (якщо nе ≤ 10, то Qм=1,1·Qсер)
Вираховуютьрозрахункові: повну і струм:
2. Метод питомогоспоживання електроенергії на одиницю продукції:
/>
Використовують втому випадку, коли відоме призначення підприємства, кількість продукції якувоно випускає за рік, режим роботи підприємства і норми питомих витрателектроенергії.
Середняпотужність за mах завантажену зміну визначається за формулою:
/>
[1]с.40
Тр — річне число часів роботи підприємства;
ά-коефіцієнт змінності по використанню електроенергії (в довідниках);
Мр — річне число одиниць продукції;
ώо — питомі витрати електроенергії на одиницю продукції (в довідниках).
3. Методкоефіцієнта попиту:
Методвикористовується для визначення розрахункового навантаження групелектроприймачів, цехів або підприємств, якщо є дані про цей коефіцієнт.Розрахункова максимальна активна потужність обчислюється для кожної групиприймачів за формулою:
/>; [1] с.41
Pм — максимальна розрахункова потужність;
Ру-установлена потужність;
Кп-коефіцієнт попиту;
Реактивнерозрахункове навантаження визначається за формулою:
/>;[1] с.41
Де tgj — тангенс кута зсуву фаз міжактивною і реактивною потужністю.
Повненавантаження по вузлу (цеху, підприємству) знаходять за формулою:
/>; [1] с.41
4. Метод питомої потужності на одиницю виробничої площі:
Навантаження визначаєтьсяпо цеху в цілому за умови її рівномірного розподілу за всією його площею. Данийметод використовується для орієнтовних розрахунків за відсутності даних пророзміщене в цеху електроустаткування.
Розрахунковесереднє навантаження по цеху визначається по формулі:
/> ; [1] с.40
де р0 — питома густина навантаження на одиницю площі, Вт/м2;
F — виробничаплоща, м2.
Щоб розрахуватиелектричне навантаження підприємства, застосовуємо метод питомої потужності наодиницю виробничої площі, виходячи з даних на курсове проектування.
Розрахунковенавантаження по кожному з цехів беремо з літератури:
а)Плавильнийцех:P0=230 Вт/м2
б)Механічний цех:P0=200 Вт/м2
в)Збиральний цех:P0=200 Вт/м2
г)Термічний цех:P0=300 Вт/м2
д)Допоміжний цех:P0=260 Вт/м2
є)Цех металоконструкцій:P0=350 Вт/м2
е)Інструментальний цех:P0=50 Вт/м2
А також обчислюємо площі кожного з цехів:
F1=200×36=7200 м2
F2=180×26=4680 м2
F3=160×30=4800 м2
F4=180×42=7560 м2
F5=200×30=6000 м2
F6=220×26=5720 м2
F7=120×30=3600 м2
Визначаєморозрахункове навантаження підприємства за формулою:
/>
Pр=(230·7200)+(200·4680)+(200·4800)+(300·7650)+(260·6000)+(350·5720)+(50·3600)=
=1656000+936000+960000+2268000+1560000+2002000+180000=9582000 Вт=9582 кВт=9,582 МВт.
2.2.Побудоваграфіківелектронавантажень
Для розрахунків іекономічної експлуатації джерел живлення і мереж користуються типовим добовим ірічним графіками навантаження, які характерні для деяких галузей промисловості.Ці графіки показують характер зміни навантаження властивий підприємству даноїгалузі промисловості, знаючи який можна в процесі експлуатації здійснюватинайбільш економічний режим роботи електричних установок, підготовити зупинкупотрібної кількості агрегатів джерела живлення при знижені навантаження абонавпаки вводити резервні агрегати при збільшенні споживання енергії, плануватитерміни ремонту ел.обладнання та ін.
Розрізняють дваосновні види графіків: добовий і річний.
На добовомуграфіку відкладають зміну навантаження за часом t і втрати потужності в лініяхі трансформаторах DР. Площа, обмежена графіком, відповідає добовій витратіелектроенергії. Середнє навантаження визначається по графіку як:
/>
Річний графікскладається на основі характерних добових графіків за зимову і літню добу.Зміна навантаження на річному графіку позначається в порядку убування в часі.
Для побудовирічного графіка значення кожної з ординат взяте із добового графіка починаючи змаксимального значення множиться на річне число діб. В результаті отримуємопостійно зменшуючуся ламану лінію від максимального значення ординати (Рmax)до мінімального значення (Рmin).
За допомогоюграфіків навантаження можна визначити кількість електроенергії яка споживаєтьсяабо відпускається, величину максимального навантаження а також середнюпотужність, добову або річну.
По розрахунковомумаксимуму навантаження Рр можна перевести типовий графік в % вграфік навантаження даного промислового підприємства.
Розрахунокординат потужності для добового графіка визначають за формулою:
/>
Рст — потужність графіка у визначений час доби;
n% — ордината,яка відповідає ступені типового графіка %;
Рр –максимальна потужність, МВт.
Розраховуємоактивну, реактивну і повну потужність для добового графіка навантаження.
Розрахунковенавантаження підприємства 9582 кВт.
Знаходимо активнупотужність за формулою:
/>
Р0-5=/>=7665,6 кВт
Р5-9=/>=7953,06 кВт
Р9-15=/>=9007,08 кВт
Р15-18=/>=7953,06 кВт
Р18-21=/>=9582 кВт
Р21-23=/>=8623,8 кВт
Р23-24=/>=7665,6 кВт
Знаходимореактивну потужність за формулою:
Qt0-tn=/>
Q0-5=/>=7953,06 кВар
Q5-9=/>=8432,16 кВар
Q9-15=/>=9198,72кВар
Q15-18=/>=8623,8кВар
Q18-21=/>=9582кВар
Q21-23=/>=9007,08кВар
Q23-24=/>=8432,16кВар
Знаходимо повнупотужність за формулою:
/>
S0-5=/>=11045,9 кВ·А
S5-9=/>=11591,1 кВ·А
S9-15=/>=12874,1 кВ·А
S15-18=/>=11731,2 кВ·А
S18-21=/>=13550,9 кВ·А
S21-23=/>=12469,8 кВ·А
S23-24=/>=11395,7 кВ·А
Розраховуємо ординати активної потужності для побудови річного графіка за формулою: />
P1=9582 кВт t1=365·3=1095 год
P2=9007,08 кВт t1=365·6=2190 год
P3=8623,8 кВт t1=365·2=730 год
P4=7953,06 кВт t1=365·7=2555 год
P5=7665,6 кВт t1=365·6=2190 год
Розраховуємо ординати реактивної потужності для побудови річного графіка:
Q1=9582 кВар t1=365·3=1095 год
Q2=9198,72 кВар t1=365·6=2190год
Q3=9007,08 кВар t1=365·2=730 год
Q4=8623,8 кВар t1=365·3=1095 год
Q5=8432,16 кВар t1=365·5=1825год
Q6=7953,06 кВар t1=365·5=1825 год
Розраховуємо ординати повної потужності для побудови річного графіка:
S1=13550,9 кВ·А t1=365·3=1095год
S2=12874,1 кВ·А t1=365·6=2190 год
S3=12469,8 кВ·А t1=365·2=730 год
S4=11731,2 кВ·А t1=365·3=1095 год
S5=11591,1 кВ·А t1=365·4=1460 год
S6=11395,7 кВ·А t1=365·1=365 год
S7=11045,9 кВ·А t1=365·5=1825год
Розділ3. Складання картограми навантажень. Визначення місця розташування головноїпідстанції. Вибір схем розподілу і величин напруг живлячої і розподільчоїмережі
3.1.Складання картограми навантажень
При проектуванніСЕП підприємств різних галузей промисловості розробляють генеральний планпідприємства на який наносяться всі виробничі цехи і окремі потужні ЕП,розміщені на території підприємства. На генеральному плані вказуютьсярозрахункові потужності цехів і всього підприємства. Для того щоб знайтинайбільш вигідний варіант розміщення понижуючих підстанцій і джерел живленняскладають картограму навантажень.
Картограманавантажень являє собою розміщені на картограмі площі обмежені колами, які увибраному масштабі відповідають розрахунковим навантаженням цехів.
Картограманавантажень дозволяє встановити найвигідніше місце розташування розподільнихабо цехових ТП і максимально скоротити протяжність розподільних мереж.
Для розрахункурадіуса кола користуємося формулою:
/>/> ; [17] с.237
Де: m – масштабдля визначення площі кола;
ri –радіус кола
Рі –потужність електронавантажень 1-го цеху.
Для побудовигенерального плану вибираємо масштаб 1 ÷ 2000=0,0005
Розміри цехів умасштабі:
200000×36000=200×18;Р1=1656 кВт
180000×26000=90×13;Р2=936 кВт
160000×30000=80×15;Р3=960 кВт
180000×42000=90×21;Р4=2268 кВт
200000×30000=100×15;Р5=1560 кВт
220000×26000=110×13;Р6=2002 кВт
120000×30000=60×15;Р7=180 кВт
Визначаємо радіуселектронавантажень кожного цеху за формулою:
/> ; [17] с.237
/>=32 мм; 32÷3=10,6мм
/>=77 мм; 77÷3=25,6мм
/>=78 мм; 78÷3=26мм
/>=38 мм; 38÷3=12,6мм
/>=31 мм; 31÷3=10,3мм
/>=35 мм; 35÷3=11,6мм
/>=33 мм; 33÷3=11мм
Визначаємокоординати центрів цехів. Ці координати знаходимо з картограми навантажень:
х1=39 у1=120
х2=112 у2=307
х3=255 у3=260
х4=212 у4=80
х5=420 у5=325
х6=430 у6=227
х7=39 у7=100
3.2.Визначення місця розташування ГПП
Щобелектропостачання підприємства було найбільш економічним, джерело живлення,тобто головну понижуючу підстанцію потрібно розміщувати в центріелектронавантаження, тобто в точці найбільш рівновіддаленій від всіхнавантажень, вказаних на плані.
Для визначенняцієї точки існують аналітичні методи подібно визначення центра тяжінь вмеханіці. Місце розташування ГПП визначають з картограми навантажень задопомогою формул:
/> [3] с.187
/>
Рn—активна розрахункова потужність, створювана n-м споживачем, кВт;
Xn і Yn— відповідно абсциса і ордината точок додатку окремих навантажень n-го цеху восях координат х і y.
Визначаємозначення ординати і абсциси для визначення центру навантантаження:
х0=/>=260
у0=/>=198
Центр електронавантаженняпідприємства знаходиться у центрі з координатами:
х0=260м; у0=150 м/>
Оскільки, центрнавантаження підприємства попадає на один з цехів, то переносимо ГПП на такікоординати: х0=260; у0=160.
3.3.Вибір схем розподілу і напруги живлячої мережі
Живляча мережа підприємствапризначена для подачі напруги від районної підстанції на ГПП підприємства.Довжина живлячої мережі складає 32 км. Повна максимальна потужністьпідприємства: />
/>=/>=13,6 МВ·А
На основі цьоговибираємо напругу живлення мережі U=110 кВ. Тобто від районної підстанції допідприємства йде ЛЕП напругою 110 кВ на залізобетонних опорах з під вішеннямпроводів у вигляді горизонталі. Довжина прольоту між опорами 200 м.
Виходячи з умовкурсового проекту L=32 км, S=13,6 МВ·А. Тому вибираю підвісні фарфоровіізолятори типу ПФ-6А.
Мережу виконуємосталеалюмінієвим проводом марки АС.
3.4. Вибір схем розподілуі напруги розподільчої мережі.
Розподільчімережі призначені для подачі напруги з ГПП підприємства на цехові ТП. Вибираємонапругу розподільчої мережі U=110 кВ. Вибираємо радіальну схему розподілуелектроенергії, оскільки вона проста у виконанні і надійна а також даєможливість використання автоматичного захисту. Розподільча мережа виконується кабельнимилініями марки АСБ [1] c.21 табл.3.1.Оскільки відстань від ГПП до цеху з найбільшим навантаженнямS=/>=/>=3,3 МВ·А складає 112 м, то напруга розподільчої мережі
U=10 кВ.
соsφсер.зв=/>=/>=0,69
Wa=P1t1+P2t2+…+Pntn
Wa=(9582·3)+(9007,08·6)+(8623,8·2)+(7953,06·7)+(7656,6·6)=201МВ·А
Wр=Q1t1+Q2t2+…+Qntn
Wр=(9582·3)+(9198,72·6)+(9007,08·2)+(8623,8·3)+(8432,16·5)+(7953,06·5)=209МВ·А
Розділ4. Обґрунтування вибору кількості і потужності трансформаторів на підстанції,типу і кількості підстанцій. Економічне обґрунтування вибраного варіантутрансформаторів
4.1.Обґрунтування вибору кількості силових трансформаторів
Оскільки взавданні на курсовий проект вказано, що на підприємстві є споживачі першоїкатегорії, потужність яких складає 70% від загальної потужності навантаженняпідприємства, то для таких споживачів необхідний 100% резерв живлення задопомогою якого в разі виходу з ладу працюючого джерела навантаження могло насебе взяти резервне джерело. Таким чином на підстанції необхідно встановити двасилових трансформатори.
4.2.Обґрунтування потужності трансформаторів і вибір типу.
Визначаємокоефіцієнт заповнення графіка навантаження за формулою:
/>=/>=0,87; [2] с.222
/>=
=/>=
=12125 кВ·А
/>/>=13886 кВ·А
/>/>=0,69
/> =/>=8404,21 кВ·А
За допомогоюкоефіцієнта заповнення графіка і кривих кратностей допустимих навантаженьтрансформаторів [2] с.222
при tmax=3години
Знаходимо Кн: Кн=1,07.
Визначаємономінальну потужність трансформаторів підстанції за формулою:
/>/>=12977 кВ·А
Визначаємономінальну потужність одного трансформатора:
/>/>=6488 кВ·А
Вибираємо здовідника потужність трансформатора і його тип:
ТДН 10000/110 [5] с.199 табл.2.90
Визначаємокоефіцієнт завантаження в нормальному режимі при максимальному навантаженні заформулою:
/>/>=0,69; що відповідає економічномурежиму. Перевіряємо установлену потужність трансформатора в аварійному режиміна перевантажуючу здібність за формулою:
/>
1,4·10000>0,70·13886
/>
Звідси випливає,що вибрана потужність трансформатора забезпечує електропостачання підприємстваяк в нормальному так і в аварійному режимах. Вибраний тип трансформатора заношув таблицю:
Тип тр-ра Ном. потужність, кВА Напруга ВтратиUкз.%
Іхх, %
Повна вартість підстанції ВН ННΔРхх. кВт
ΔРкз. кВт
ТДН 10000 115 11 18 60 10,5 0,9 205,194.3.Обґрунтування кількості підстанцій і типу
На підприємствахз малим електричним навантаженням до 5 МВ·А і середнім до 60 МВ·А прикомпактному розміщенні навантажень на території підприємства, як правило, розміщуєтьсяодна ГПП.
Для живленняпідприємства вибираю одну комбіновану підстанцію з двома трансформаторами. Наоснові розрахованої потужності трансформаторів вибираємо підстанцію згіднолітератури [4] c.135 табл.2.22
Тип і потужністьпідстанції: ГПП-110-2×10000 A2
Площа забудовипідстанції: 1490 м2.
Повна ціна:205,19 тис. грн.
4.4.Економічне обґрунтування вибраного варіанту трансформаторів
Щоб вибратинайраціональніший варіант електропостачання, зазвичай розглядають не менше двохваріантів числа і потужності трансформаторів на підстанції, порівнюючи їх потехніко-економічних показниках. За перший варіант приймаємо розрахунковупотужність трансформатора 10000 кВ·А, а за другий варіант приймаємотрансформатор з потужністю на одну ступінь вище розрахункової 16000 кВ·А.
№ варіанта Тип тр-ра Ном. Потуж ність, кВ·А Напруга ВтратиUкз, %
Іхх, %
Повна вартість підстанції ВН ННΔРхх, кВт
ΔРкз, кВт
I ТДН 10000 115 11 18 60 10,5 0,9 205,19 II ТДН 16000 115 11 26 90 10,5 0,85 217,03На основіприйнятих варіантів трансформаторів вказаних в таблиці, складаю таблицюекономічного порівняння вибраних варіантів трансформаторів.
№ п/п Найменування витрат Перший варіант Другий варіант 1. Капітальні витрати на встановлення трансформатораК1=2К01=205,19
К2=2К02=217,03
2. Капітальні витрати на установлену потужність підстанціїΔР1ст Куд+ΔР1м Куд=18·112+60·112=8736=
=8,736
ΔР2ст Куд+ΔР2м Куд=26·112+90·112
=12992=1,2992
3. Всього, тис. грн./>К1 +ΔР1ст Куд+ΔР1м Куд=205,19+8,736=
=213,926
/>К2 +ΔР2ст Куд+ΔР2м Куд=217,03+1,2992
=218,329
4. Амортизаційні відрахування, 6,3 % від капітальних витрат на трансформатор/>= />
/>=
/>/>
5. Собівартість втрат електроенергії в тр-рах за рік, тис. грн..β=0,24
Сп1=ΔW1β=699340·0,24=
=167841,6 грн=167,841
β=0,24
Сп2=ΔW2β=683064·0,24=163935,516 грн=163,935
6. Річні витрати, тис. грн.U1=Ca1+Cп1=
=13,48+167,841=181,3
U2=Ca2+Cп2=
=13,75+163,935=177,69
Для кожноговаріанту визначаю капітальні витрати II і III.
Після цьоговизначається термін окупаємості підстанції за формулою:
/>
Нормативнийтермін окупаємості в електротехніці становить 8 років. При Ток= 8років обидва варіанти рівнозначні, якщо Ток> 8 років, то економічнішийваріант у якого більше К, а якщо Ток< 8 років, то економічнішийваріант у якого менший К.
DWI, DWII – кількістьвтрат електроенергії в трансформаторах за рік.
DWp=SDPutu,
де tu– протяжність кожної ступені взята з річного графіка;
DPu – втратипотужності, які відповідають цій ступені.
Визначаю втратипотужності для одного ввімкненого трансформатора 1-го варіанту Sн =10000 кВ·А за формулою:
/>; [2] с.117
/>=91,2;
/>=95,9;
/>=98,6;
/>=100,5;
/>=111,3;
/>=117,4;
/>=128,2;
Визначаю втратидля двох паралельно ввімкнених трансформаторів 1-го варіанту Sн =10000 кВ·А, користуючись формулою:
/>; [2] с.117
/>=72;
/>=74;
/>=76;
/>=77;
/>=82;
/>=85;
/>=91
Визначаю втратиелектроенергії в трансформаторах за рік:
DWp=SDPutu=
=(72·1825)+(74·365)+(76·1460)+(77·1095)+(82·730)+(85·2190)+(91·1095)=699340.
Визначаю втратипотужності для одного ввімкненого трансформатора 2-го варіанту. Sн =16000 кВ·А за формулою:
/>; [2] с.117
/>=68;
/>=71;
/>=73;
/>=74;
/>=80;
/>=84;
/>=90;
Визначаю втратидля двох паралельно ввімкнених трансформаторів 2-го варіанту Sн =16000 кВ·А, користуючись формулою:
/>; [2] с.117
/>=73,45;
/>=74,83;
/>=75,62;
/>=76,19;
/>=79,33;
/>=81,13;
/>=84,28;
Визначаю втратиелектроенергії в трансформаторах за рік:
DWp=SDPutu=
=(73,45·1825)+(74,83·365)+(75,62·1460)+(76,19·1095)+(79,33·730)+(81,13·2190)+(84,28·1095)=683064,65
Аналітичнимшляхом перевіряємо Sкр для обох варіантів трансформаторів заформулою: />;[3] с.218
/>=7722,9 кв·А;
/>=12125,6 кв·А;
Визначаю термінокупаємості підстанції:
/>/>=1,22;
Ток< 8, тобто економічніший варіант у якого < К, тобто 1-й варіант.
Розділ5. Розрахунок живлячої і розподільчих мереж високої напруги
5.1.Розрахунок живлячої мережі
Живляча мережапризначена для забезпечення електроенергією промислових підприємств, вонасполучає районну підстанцію з ГПП підприємства. Згідно курсового проекту вонамає напругу 110 кВ і довжину 32 км.
Підприємство будеживитися від повітряної ЛЕП з проміжковими залізобетонними опорами(одностояковими) з розміщенням проводів шестикутником. Для ЛЕП беремо сталеалюмінієвіпровода. Прийнята напруга живлячої мережі 110 кВ. Прийнята марка проводу АС(голий провід з осердям зі сталевих оцинкованих проволок і декількомазовнішніми навивами з алюмінієвих проволок).
Визначаємоактивний опір трансформатора:
/>/> Ом
Визначаємоіндуктивний опір трансформатора:
/>/> Ом
Визначаємо втратиактивної потужності в трансформаторі:
/> Мвт
Визначаємо втратиреактивної потужності в трансформаторі:
/> Мвар
Визначаємо намагнічуючупотужність трансформатора:
/>
Визначаємопотужність на обмотці 110 кВ трансформатора:
/>/>
Визначаємопотужність на шинах 110 кВпідстанції:
/>/>
або />=/>=13,7 МВт
Визначаєморозрахунковий струм лінії:
/>/> А
Визначаємотривалість використання максимального навантаження:
/>/> год.
War =/>
Економічнийпереріз провода АС при Jек= 1 А/мм2
/>/> мм2
Приймаємостандартний переріз 95 мм2
Вибираємо провідмарки АС-95 [1] с.356
r0=0,30 Ом/км; х0=0,4 Ом/км. [17] с.512
Активний опірлінії довжиною 32 км.
R = r0·l=0,30·32=9,6 Oм
Індуктивний опірлінії:
х = х0·l=0,4·32=12,8 Ом
Втратипотужності, зумовлені ємністю кінця лінії:
/> Мвар
/>=2,7·10-6 при відстані між проводами 4,5 м
Повна потужністьв кінці лінії:
/>/>
Втрати активноїпотужності в лінії:
/>/> МВт
Втрати реактивноїпотужності в лінії:
/> Мвар/>
Повна потужністьна шинах живлячої підстанції:
/>(9,75+0,16)-j(10,22+0,12--0,52)=9,91-j9,82=9,91-j9,82
Напруга на шинах110кВ підстанції підприємства:
/>
/> кВ
Напруга на шинах10кВ підстанції:
/>
5.2.Розрахунок розподільчих мереж підприємства
Розподільчамережа призначена для подачі напруги з ГПП на цехові ТП. Прийнята напруга 10кВ. Схема розподілу радіальна. Прийнята марка кабеля АСБ
Визначаю струминавантаження на окремих ділянках мережі :
/>[1] c.106
/>
/> кВ∙А
/> кВ∙А
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
Вибираємо перерізпо економічній густині струму.
Для кабеля маркиАСБ приймаємо jек =1,2 А/мм2.
/> [17] с.63
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
Визначаємодовжину лінії від кожного цеху до ГПП по картограмі:
/> км;
/> км;
/> км;
/> км;
/> км;
/> км;
/> км;
Приймаємостандартні кабелі по допустимим струмовим навантаженням для ділянок мережі: [1]c.359
1.АСБ-10×3×120Iдоп=240›І1=138,7 А;
2.АСБ-10×3×70Iдоп=165› І2=78,4 А;
3.АСБ-10×3×70Iдоп=165› І3=80,4 А;
4.АСБ-10×3×185Iдоп=310› І4=190 А;
5.АСБ-10×3×120Iдоп=240› І5=130,7 А;
6.АСБ-10×3×150Iдоп=275› І6=167,7 А;
7.АСБ-10×3×25Iдоп=90› І7=15,1 А;
Визначаємоактивний опір кожної ділянки:
/> [1] c.107
/>; />;
/>; />;
/>;
/>;
/>;
Визначаємоіндуктивний опір кожної ділянки:
X = Xo∙lo[1] c.107
/>Ом;
/>Ом;
/>Ом;
/>Ом;
/>Ом;
/>Ом;
/>Ом;
Перевіряємомережу на втрати напруги:
/>;
де />/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
Втрати напруги увідсотках складають:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
Сумарна втратанапруги у відсотках:
/>;
/>%
Напруга втрат увсіх колах живлення підприємства />< 7%, що є в межах норми.
Результатизаносимо в таблицю:
№ п/п Марка кабелю і переріз Відстань l, м ΔU, Вт ΔU, % 1. АСБ-10×3×120 248 44,5 0,445 2. АСБ-10×3×70 278 14,2 0,142 3. АСБ-10×3×70 124 0,04 0,0004 4. АСБ-10×3×185 106 6,4 0,064 5. АСБ-10×3×120 308 17,4 0,174 6. АСБ-10×3×150 220 10,4 0,104 7. АСБ-10×3×25 218 4,9 0,049Розділ6. Розрахунок струмів короткого замикання
Для того щобвизначити величину струму к.з. необхідно знати величину опору кожного зелементів, які ввімкнені в даному колі, оскільки від їх опору залежить величинаструму к.з… Такими елементами є генератори, двигуни, силові трансформатори,реактори, повітряні і кабельні лінії, компенсатори. Враховують тількиіндуктивні опори названих елементів(тобто опори їх обмоток)
Всі ці опоривказуються в довідниках в іменованих одиницях (тобто в Ом), в відносниходиницях або у відсотках.
Для повітряних ікабельних ЛЕП опори в довідниках вказуються в іменованих одиницях на 1км лініїу вигляді індуктивного опору
для повітрянихЛЕП Xо = 0,4 Ом/км.
для кабельних ЛЕПХ0= 0,08 Ом/км.
Для силовихтрансформаторів індуктивний опір задається напругою к.з. у відсотках Uк.з,(%).
Для реакторівопір вказується у вигляді індуктивного опору у відсотках Х(%) або іменованиходиницях (Ом).
Для синхроннихгенераторів опір вказується у вигляді індуктивного опору для початковогомоменту к.з. у відносних одиницях X«d.
для синхроннихгенераторів X»d = 0,125;
длятурбогенераторів X«d = 0,125,
длягідрогенераторів X»d = 0,2.
В тих випадках,коли активний опір елементів кола к.з. менший 1/3 індуктивного, то він невраховується при розрахунках струмів к.з. Це буває переважно при розрахункахструмів к.з. у високовольтних мережах.
Оскількибільшість елементів кола к.з. у довідниках вказується у відносних одиницях, топри розрахунках струмів к.з. у високовольтних лініях всі опори виражають увідносних одиницях і для спрощення розрахунків приводять їх до базисних, тобтоза одиницю взятих величин.
При цьому всірозрахункові дані />приводять до базової напругиі базової потужності. Струм вираховують через напругу і потужність.
За базову напругуберуть середнє номінальне значення тієї ступені де проводяться розрахункиструмів к.з. Ця напруга на 5% більша за номінальну напругу. Базовими напругамиможуть бути напруги величиною. 0,23; 0,4; 0,69; 3,15; 6,3; 10,5; 37; 115; 230кВ і т.д.
За базиснупотужність може бути прийнята потужність генератора, але частіше приймаютьпотужність кратну 10 МВ·А. Найчастіше приймають потужність S = 100 МВ·А, абоΣ номінальну потужність генераторів станції.
Для того щоброзрахувати параметри струмів к.з. необхідно мати розрахункову схему системиелектропостачання з вказаними на ній елементами в вигляді умовних позначень іпараметрів кожного елемента. По розрахунковій схемі складається схемазаміщення, на якій всі елементи розрахункової схеми зображені у виглядірезисторів. Кожному резистору присвоюється порядковий номер, який записуєтьсянад рискою дробу, а під нею вказується розрахована величина цього опору увідносних одиницях, приведена до базисних значень.
/>UK=10,5%
2.Визначаємо опірЛЕП:
/>
3.Визначаєморезультуючий опір в точці К1:
/>
4.Визначаємобазовий струм:
/>
5.Визначаємодіюче значення струму к.з в точці К1:
/>
6.Визначаємоударний струм:
/>
7.Визначаємопотужність к.з в точці К1:
/>
8.Визначаємо опіртрансформатора:
/>
9.Визначаєморезультуючий опір в точці К2:
/>
10.Визначаємобазовий струм:
/>
11.Визначаємодіюче значення струму к.з в точці К2:
/>
12.Визначаємоударний струм к.з в точці К2:
/>
13.Визначаємо потужність к.з в точці К2:
/>
14.Визначаємоопір КЛ:
/>
15.Визначаєморезультуючий опір к.з в точці К3:
/>
16.Визначаємо базовий струм:
/>
17. Визначаємо діюче значенняструму в точці К3:
/>
18. Визначаємоударний струм к.з в точці К3:
/>
19. Визначаємо потужність к.з в точці К3:
/>
Результатирозрахунків заносимо в таблицю:
Параметри Точка к.з. К1, Точка к.з. К2 Точка к.з. КзХ *рез.б.к
0,09 1,14 1,149Ік.з, кА
5,6 5,2 4,8ίу, кА
14,2 13,2 12,2Sк.з, МВ·А
1111,1 87,7 87,03Розділ7. Вибір електрообладнання підстанції високої та низької напруги і перевіркайого на дію струмів к.з.
7.1.Вибір і перевірка на дію струмів к.з. електрообладнання високої напруги
При протіканніструмів к.з. по струмопровідних частинах і ел. апаратах виникає ел. динамічна ітермічна дія струмів к.з. Внаслідок цього струмопровідні частини перегріваютьсяабо механічно руйнуються. Тому після вибору апаратів і струмопровідних частинпо розрахункових параметрах їх необхідно перевіряти на ел. динамічну і термічнудію струмів к.з. Для забезпечення надійної безаварійної роботи необхідно, щоброзрахункові величини були менші за допустимі, які вказуються в довідниках ігарантуються підприємствами, що виготовляють дані апарати.
Вибірвисоковольтних запобіжників.
Запобіжникивибираються по: Uном, Іном по конструктивному виконанню іперевіряються по граничному вимикаючому струму і потужності (Івим;Sвим ). Умова стійкості до струмів к.з. виконується, якщо:
Івим ≥Ік.з Sвим ≥ Sк.з
Вибірвисоковольтних вимикачів.
Вимикачівибираються по: Uном, Іном, за конструктивним виконанням,місцем встановлення, вимикаючому струму і потужності (Івим, Sвим).
Умова стійкостідо струмів к.з. виконується, якщо:
Івим> Ік.з. Sвим > Sк.з.
Вимикачіперевіряються на термічну стійкість. При цьому повинна виконуватись умова:
/>/>Іt — струм термічноїстійкості, що допускається заводом — виробником протягом t, с — вказується в довідниках.
tпр — приведений час протікання струму к.з.
Вимикачі такожперевіряються на ел. динамічну стійкість. При цьому повинна виконуватись умова:
ίу< ίmax
де ί тах= ί дин — вказується в довідниках.
Вибір роз’єднувачіві відділювачів.
Роз'єднувачі івідділювачі вибирають за Uном,, Іном і перевіряютьелектродинамічну і термічну стійкість аналогічно вимикачам.
Роз'єднувачі івідділювачі не призначені для вимикання струмів к.з., тому на вимикаючуздібність не перевіряються.
Вибіркороткозамикачів.
Короткозамикачівибираються за Uном і перевіряються на електродинамічну і термічнустійкість аналогічно вимикачем.
Вибірвимірювальних трансформаторів струму.
Трансформаториструму вибираються за Uном, Іном, навантаженням первинноїі вторинної котушок, класу точності і допустимій похибці і перевіряють натермічну і динамічну стійкість до струмів к.з., яка враховується динамічним kдинтермічним kt коефіцієнтами, що вказуються в довідниках:
/> /> /> /> /> /> /> <td/> />Вибірвимірювальних трансформаторів напруги.
Трансформаторинапруги вибирають за їх номінальними параметрами (Uном, Iном), конструктивному виконанню, класу точності, а також потужності вторинноїобмотки:
/>
Де РS = Sпр · сов j — сумарна активнапотужність, що споживається котушками приладів, Вт
QS = Рпр · tgφ — реактивна потужність, вар
Sном — номінальна потужність трансформатора напруги.
Вибірі перевірка збірних шин
/>Поперечний переріз збірних шинвибирається в довідниках по величині розрахункового струму. Вибрані шиниперевіряються на ел. динамічну і термічну дію струмів к.з.
/>
де σ — вказується в довідниках для даного матеріалу.
Sроз — вибирається в довідниках.
Вибір і перевіркакабельних ліній
/>Кабелі як і шини вибирають за Uномі Іном і перевіряють на термічну стійкість при струмах к.з.
S min — мінімальний переріз провідника за умовою термічної стійкості.
Вибір ізоляторівдля шин.
/>Ізолятори вибираються за Uном,Iном і перевіряється на 60% механічне навантаження дії струму к.з.При цьому повинна виконуватись умова:
/>
Напругамережі-110 кВ. Визначаю розрахунковий номінальний струм:
/>
Вибираювисоковольтний відділювач типу ОД-110М/630У1 з приводом головних ножів ПРО-1У1 [5] с.177 т.2-73:
Розрахункові дані Допустимі дані Умови виборуUp=110 кВт
Uн=110 кВт
Up≤Uн
Ip=52,55 А
Ін=630 А
Ір≤Ін
ίу=14,2 А
ίmax=80 кА
ίу≤Іmax
/>
/>
/>/>
Вибираюроз’єднувач типу РНД(3)-110/1000 У1 з приводом ПР-У1:
Розрахункові дані Допустимі дані Умови виборуUp=110 кВ
Uн=110 кВ
Up≤Uн
Ip=52,55 А
Ін=1000 А
Ір≤Ін
ίу=14,2 А
ίmax.=80 кА
ίу≤Іmax
/>
/>
/>/>
Вибираюкороткозамикач типу КЗ-110У-У1 з приводом ПРК-1У1:
Розрахункові дані Допустимі дані Умови виборуUp=110 кВ
Uн=110кВ
Up≤Uн
ίу=14,2 А
ίmax.=32 А
ίу≤Іmax
/>
/>
/>/>
Вибираютрансформатори струму типу ТФНД-110М:
Розрахункові дані Допустимі дані Умови виборуUp=110 кВ
Uн=110 кВ
Up≤Uн
Ip=52,55 А
Ін=100 А
Ір≤Ін
ίу=14,2 А
/>
ίу≤Іmax
/>
/>
/>/>
7.2.Вибір і перевірка на дію струмів к.з. електрообладнання низької напруги
Напруга мережі 10 кВ.
Визначаюрозрахунковий номінальний струм:
/>
Вибираювисоковольтний вимикач типу ВМГП-10-630-20У3 з приводом ППВ-10У3 [5] с.170 т.2-65:
Розрахункові дані Допустимі дані Умови виборуUp=10 кВ
Uн=10 кВ
Up≤Uн
Ip=578 А
Ін=630 А
Ір≤Ін
ίу=13,2 А
ίmax=52 кА
ίу≤Іmax
Ік.з=5,2 кА
Іот=20 кА
Ік.з≤Іот
/>
/>
/>/>
/>
/>
Sк.з≤ Sот
Вибираюроз’єднувач типу РВ-10/630 з приводом ПР-10 [21] с.223 т.2-61:
Розрахункові дані Допустимі дані Умови виборуUp=10 кВ
Uн=10 кВ
Up≤Uн
Ip=578 А
Ін=630 А
Ір≤Ін
ίу=13,2 кА
ίmax.=60 кА
ίу≤Іmax
/>
/>
/>/>
Вибираютрансформатори струму типу ТЛМ-10 з числом вторинних обмоток-2 [5] с.182т.2-79:
Розрахункові дані Допустимі дані Умови виборуUp=10 кВ
Uн=10 кВ
Up≤Uн
Ip=578 А
Ін=800 А
Ір≤Ін
ίу=13,2 А
/>
ίу≤Іmax
/>
/>
/>/>
Вибираютрансформатори напруги типу НОМ-10У4 [5] с.190 т.2-85:
Розрахункові дані Допустимі дані Умови виборуUp=10 кВ
Uн=10 кВ
Up≤Uн
Вибираю іперевіряю шини на електродинамічну стійкість до струмів к.з..
/> <td/> />При розрахунковомуструмі навантаження Iроз=578 А, та при ударному струмі 13,2 кАвибираю алюмінієві шини розміром 50×5 мм з допустимим струмовимнавантаженням 665 А. Шини встановлюють на ізолятори плашмя, відстань міжізоляторами в прольоті l=1300 мм, відстань між фазами а=450 мм з перерізом однієї полоси 250 мм2.[2] с.360.Визначаємо момент опору поперечного перерізу шин, прирозташуванні шин плашмя:
Визначаєморозрахункову напругу в металі шин і перевіряємо шини на електродинамічнустійкість:
/>
/>/>
Оскільки дляалюмінієвих шин σдоп=80 мПа, то шини з σроз=55,4мПа динамічно стійкі.
Перевіримо шинина термічну стійкість для чого визначимо Smin, користуючисьформулою:
/> [2] с.245;
tпр — час вимикання вимикача, що був вибраний;
С = 88 дляалюмінієвих шин.
/>
Вибрані шини зпоперечним перерізом 240 мм2 задовільняють умову термічноїстійкості, оскільки:
/>/>
Виходячи з Uном=10кВта Іном=665 А вибираю опорні ізолятори типу ИОР-10-375 У, ХЛ-2 на Uном=10кВта Іном=1000 А з Fруй=3750 Н.
Розрахунковенавантаження на опорні ізолятори :
/>
Вибрані ізоляториперевіряємо на 60% механічне навантаження дії струму к.з.
/>
/>
Оскільки Fрозр=885,9 Н < 60% Fруй=2250 Н, то вибраний тип ізолятора витримуємеханічне навантаження дії струму к.з.
Перевіряювибраний кабель марки АСБ-10×3×25 на термічну стійкість до струмівк.з. по розрахунковому струму Ір = 12,6 А.
Визначаюмінімальний переріз кабеля :
/>
Де С=85 дляалюмінієвих жил
/>
Кабель маркиАСБ-10×3×25 з перерізом 25 мм2 задовольняє умову термічної стійкості,оскільки:
Smіn< Sроз
Кабель термічностійкий.
Розділ8. Розрахунок заземлюючого пристрою підстанції
Всі металічнічастини електроустановок, що нормально не знаходяться під напругою, а можутьпопасти під напругу через пошкодження ізоляції, повинні надійно заземлюватись.Заземляють корпуси електричних машин, трансформаторів, апаратів, світильників;каркаси щитів, щитків, шаф, пультів управління; металеві конструкції лінійелектропередач, підстанцій і розподільчих пристроїв; броню і металеві оболонкикабелів; сталеві труби електропроводок і т.п. а також вторинні обмоткивимірювальних трансформаторів
Таке заземленняназивається захисним і його метою є захист обслуговуючого персоналу віднебезпечних напруг дотику.
Заземленняпризначене для утворення нормальних умов роботи електроустановки, називаєтьсяробочим.
Для захистуобладнання від пошкоджень ударами блискавки застосовується блискавкозахиснезаземлення. Для виконання всіх трьох типів заземлення використовують одинзаземлюючий пристрій.
Для виконання заземленнявикористовують природні і штучні заземлювачі.
В якостіприродніх заземлювачів використовують водопровідні труби, оболонки кабелів,фундаменти і металеві частини будівель, фундаменти опор, які надійно з’єднані зземлею, а також системи трос-опора. В якості штучних заземлювачіввикористовують стержні діаметром не менше 12 мм, кутики, полоси занурені в ґрунт для надійного контакту з землею. Їх довжина повинна бути від 2,5 до 3 м. Для захисту території електростанцій і підстанцій від крокової напруги, разом з глибиннимивертикальними електродами біля поверхні землі ні глибині 0,5-0,7 м, прокладають горизонтальні стальні полоси, які під’єднують до вертикальних електродів. На ціполоси відбувається стікання електричного струму.
Розраховуюзаземлюючий пристрій для ГПП-110-2×10000А2
площею 1490 м2, яке знаходиться в м.Полтава
tв.в=0,05с, tр.з=0 с, lв=5 м, а=5 м. Природні заземлювачівідсутні.
Для τ=0,05с, знаходжу Uпр.доп = 500 В, [9] с.573.
При r1/r2 =20/40=0,5, [9] с.572, знаходжу М =0,36.
Визначаюкоефіцієнт напруги дотику, [9] с.575:
/>
/>
Rс=1,5∙ρв.ш=1,5·20=30 Ом — опір розтікання струму відступнів; Rл=1000 Ом — опір тіла людини; Визначаю довжинугоризонтальних заземлювачів:
/>
Визначаю напругуна заземлювачі, користуючись [9] с.575:
/>
Що є в межахнорми (<10 кВ).
Знаходжу струм назаземлювачі для вищої напруги :
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Визначаю допустимийопір заземлюючого пристрою, [9] с.575:
/>
Визначаю числоячейок на стороні квадрата розрахункової моделі заземлюючого пристрою:
/> [9] с.577;
Приймаю m =1;
Визначаю довжинуполос в розрахунковій моделі:
/>
Визначаю довжинусторін ячейок:
/>
Визначаю числовертикальних заземлювачів по периметру контура за умови: а/lв = 1;
/>
Приймаємо n=31;
Визначаю загальнудовжину вертикальних заземлювачів:
/>
Визначаю відноснуглибину:
/>
t =0,5 м –глибина закладання;
Оскільки 0,1£/>£0,5, то
/>
Визначаю відноснутовщину шару:
/>
Визначаю ре/р2=0,92, тодівідносний еквівалентний питомий опір ρе = 0,92·r2 = 0,92∙40=36,8 Ом·м;
Визначаюзагальний опір заземлювача [9] с.576:
/>
що менше Rз.доп=0,9 Ом.
Знаходжу напругудотику:
/>
що меншедопустимого значення 500 В, а отже захисне заземлення стійке.
Розділ9. Вибір і розрахунок релейногозахисту силових трансформаторів підстанції
Захист, якийвстановлюється на силовому трансформаторі повинен або забезпечувати йоговідключення при міжфазних і виткових к.з. та при замиканнях на землю, абоподавати сигнал про ненормальний режим роботи трансформатора(перевантаженнятрансформатора, підвищення температури масла і т.д.).
Види захисту, щовстановлюються на трансформаторі, визначаються потужністю трансформатора, йогопризначенням, місцем установки та іншими вимогами, які пред’являються до режимуйого експлуатації.
Для захистусилових трансформаторів застосовують такі види захисту:
· газовийзахист;
· максимально-струмовий(звичайний і струмова відсічка, диференційно-поперечний максимально-струмовийзахист, продольно- диференційний максимально-струмовий захист, направлений максимально-струмовийзахист).
Вибираємо захистсилового трансформатора ТДН потужністю10000 кВ·А і напругою 110/10 кВ. Струмик.з. Ік.з.1 = 5,6 кА на стороні високої напруги трансформатора і Ік.з.2=5,2 кА на стороні низької напруги трансформатора.
Номінальні струмитрансформатора на стороні високої напруги:
/>
На сторонінизької напруги:
/>
Приймаємо длязахисту трансформатора від струмів короткого замикання максимально-струмовийзахист на стороні низької напруги і струмове відсічення на стороні високоїнапруги трансформатора, а також захист від перевантаження і газовий захист відвнутрішніх пошкоджень. Додатковим захистом є диференціальний захист.
Намічаємоустановку трансформаторів ТФНД-110 М на стороні високої напруги (kтт=20)та ТЛМ-10 на стороні низької напруги (kтт=160). Приймаємо реле типуРТМ на стороні високої напруги з дією на привод короткозамикача типу КЗ 110-У1і реле РТВ на стороні низької напруги з дією на привод вимикача типуВЭМ-10Э-1000/12,5-У3 [5] с.170 т.2-65.
Струм спрацюванняреле РТВ на стороні напругою 10кВ
/>
де кнад.-коефіцієнт надійності (1,2÷2);
кв-коефіцієнт повернення (10,8÷0,85);
Коефіцієнтчутливості захисту з реле РТВ:
/>
Струм спрацюванняреле РТМ, діючий на стороні напругою 110 кВ:
/>
Коефіцієнтчутливості захисту з реле РТМ з відсічкою:
/>
що не відповідаєнормі.
Згіднорозрахункових даних струму спрацювання і чутливості струмової відсічки при к.з.буде відключений трансформатор на стороні низької напруги. Захист відперевантажень виконуємо реле типу РТ-80 з дією на відключення і сигнал при Ісп=8,16А.
Захист відвнутрішніх пошкоджень трансформатора виконує реле ПГ – 22 з дією на відключенняабо сигнал.
Розділ10. Захист підстанцій від перенапруг і грозових розрядів
Перенапруга – цепідвищення напруги в лініях і ЕУ до величин небезпечних для них. Розрізняютьвнутрішні і зовнішні перенапруги. Внутрішні поділяються на режимні,комутаційні, дугові.
Режимніперенапруження виникають в електроустановках при змінах їх режиму роботи,наприклад при відключенні короткого замикання, різких змінах навантаження іін., що супроводжується виділенням запасеної в установці енергії. Комутаційніперенапруження викликаються розривом ланцюга змінного струму, індуктивності іємкості, наприклад при відключенні струмів холостого ходу трансформаторів,асинхронних двигунів, ліній електропередачі і ін..
Дуговіперенапруження можуть виникнути в установках вище 1000 В, при однофазнихзамиканнях на землю; їх величина перевищує в 4—4,5 рази номінальну напругу.
Атмосферніперенапруження. Вони виникають унаслідок дії на електроустановки грозовихрозрядів. На відміну від комутаційних вони не залежать від величини робочоїнапруги електроустановки. Атмосферні перенапруження підрозділяють на індукованіперенапруження і перенапруження від прямого удару блискавки.
Індукованіперенапруження виникають при грозовому розряді, поблизу електроустановки ілінії електропередачі за рахунок індуктивних впливів.
Для захисту лінійі обладнання від перенапруг застосовують трубчаті і вентильні розрядники.
Трубчастірозрядники застосовують на лініях передачі для захисту лінійної ізоляції відатмосферних перенапружень. Трубчасті розрядники застосовують двох типів РТВ іРТФ. Вони встановлюються на кінцевих опорах ЛЕП через деякі проміжки вздовжЛЕП, при переході ЛЕП в КЛ.
Вентильнірозрядники застосовуються типів РВС, РВП, РВМ і встановлюються зі сторонивисокої напруги та низької напруги на вводах РУ, на збірних шинах або поряд зокремими потужними ЕУ.
Для захисту відзовнішніх перенапруг і грозових розрядів застосовуються штирьові і тросовіблискавковідводи. Штирьові – це стальні штирі. Тросові підвішуються в виглядітроса, які з’єднується з землею над ЛЕП або над певною територією.
Вибираємо типрозрядника на стороні високої напруги РВС-110.
Розрахункові дані Допустимі дані Умови вибору/>
/>
/>
Вибираємо типрозрядника на стороні низької напруги РВО-10У1.
Розрахункові дані Допустимі дані Умови вибору/>
/>
/>
Література
1. Постников Н.П. и др.«Электроснабжение промышленных предприятий», Ленинград, «Стройиздат», 1989г.
2. Липкин Б.Ю. «Электроснабжениепромышленных предприятий и установок», М., «ВШ», 1990г.
3. Федоров А.А. «Основыэлектроснабжения промышленных предприятий», М., «ВШ», 1990г.
4. Федоров А. А. «Справочник поэлектроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети»,М., «Энергия», 1980г.
5. Крупович В.И. «Справочник попроектированию электроснабжения», М., «Энергия», 1980г.
6. Федоров А.А. и др. «Справочник поэлектроснабжению промышленных предприятий», том 1, том 2, М., «Энергия», 1973г.
7. Крючков И.П. и др. «Электрическаячасть электростанций и подстанций», М., «Энергия», 1978г.
8. Шаповалов И.Ф. «Справочник порасчету электрических сетей», Киев, «Будівельник», 1974 г.
9. Рожкова А.Д. и др.«Электрооборудование станций и подстанций», М., «Энергия», 1980г.
10. Гессен В.Ю. и др. «Электрическиестанции и подстанции», М., «Колос», 1978г.
11. Козьма А.А. «Электрическиестанции и системы», «Харьковский университет», 1963 г.
12. Коганов И.Л. «Курсовое идипломное проектирование», М., «Колос», 1980г.
13. Будзько И.А. и др.«Электроснабжение сельского хозяйства», М., «Колос», 1979г.
14. Голованов А.Т.«Электротехнический справочник», ГОС «Энергоиздат», 1962 г.
15. Степанов М.И. «Курсовоепроектирование по предмету ЭСППУ», М., 1986 г.
16. Федоров А.А. «Справочник поэлектроснабжению и электрооборудованию», том1, том 2, М., «Энергоиздат», 1986 г.
17. Коновалова Л.И. И др.«Электроснабжение промышленных предприятий и установок», М., «Энергоиздат», 1989 г.
18. Ермилов А.А. «Основыэлектроснабжения промышленных предприятий», М., «Энергия», 1976 г.
19. Барыбин Ю.Г. и др. «Справочник попроектированию электрических сетей и электрооборудованию», М., «Энергоиздат », 1991 г.
20. Матвеев А.А. «Черчение», М.,«ВШ», 1980 г.
21. Большам Л.М. «Справочник попроектированию электроснабжения ЛЭП и сетей», М., «Энергия», 1974 г.