Реферат: Электроснабжение промышленных предприятий
Министерство образования и науки Республики Казахстан
КарагандинскийГосударственный технический университет
Кафедра ЭСиЭТ
Курсовой проект
подисциплине: электроснабжение промышленных предприятий
тема:Электроснабжение промышленных предприятий
2005
/>/>Задание и исходные данные длякурсового проекта
Для схемы электроснабженияпредприятия (рисунок1.1) по исходным данным (таблица 1.1) определить:
1.По величине естественного коэффициента мощности /> и среднеймощности /> рассчитатьнеобходимое количество и выбрать тип конденсаторов или комплектнойконденсаторной установки для компенсации реактивной мощности до значения /> (на сборныхшинах ГПП). При определении средней мощности/>принять годовое числоиспользования максимальной нагрузки />, а число часов работы предприятия/>.Расчетный максимум нагрузки /> определить методом коэффициентаспроса. Составить схему подключения конденсаторов к сети.
2.Определить величину оптимального напряжения для схемывнешнего электроснабжения. Расстояние от РП до ГПП равно />.Стандартное значение /> принять ближайшеек нестандартному, определенному по формуле.
3.Определить мощность и выбрать трансформаторы 35(110)/6кВ и /> ГПП.
4.Выбрать провода воздушной линии внешнегоэлектроснабжения и кабели для подключения ТП предприятия. Длина воздушной линии/>, кабельной/>.
5.Рассчитать токи к.з для точек схемы, назначенных нарис.1 и проверить оборудование ГПП по токам к.з. Мощность короткозамкнутой цепиSк.з для шин 35 кВ равна 600 МВА, для шин110 кВ-1200 МВА.
6.Рассчитать продольную дифференциальную защитутрансформаторов ГПП. Привести схему защиты.
7.Составить схему МТЗ с независимой от тока выдержкойвремени и рассчитать уставки защиты.
8.Рассчитать заземление ГПП, приняв удельноесопротивление грунта с=2,5/>104 Ом/>см.
Таблица 1.1 Исходные данные
Длины линий, км Данные для ГПП Приемники 380 ВВозду-шной />1
Кабель-ной
/>2
групповая номинальная
мощность
Pн1, кВт
естест-
венный
cos />1
коэффи-
циент участия в максимуме Км1
групповая
номинальная
мощность
Pн2, кВт
естест-
венный
cos />2
коэффи-
циент участия
в максимуме
Км2
10 0,5 4400 0,86 0,9 700 0,75 0,78/>
Рисунок 1.1 Схема электроснабженияпредприятия
/>
Содержание
Введение
1. Выбор конденсаторной установки
1.1 Расчет электрическихнагрузок
1.2 Расчет компенсирующейустановки
2. Определение величиныоптимального напряжения
3. Выбор силовых трансформаторов
4. Выбор сечения проводников
4.1 Выбор сечения проводниковвнешнего электроснабжения
4.2 Выбор сечения проводниковкабельной линии
5. Расчет токов короткогозамыкания
6. Выбор оборудования и проверкаего по токам к.з.
6.3Короткозамыкатели
7. Продольно-дифференциальнаязащита трансформаторов ГПП
8. Расчет параметров срабатыванияМТЗ
9. Расчет заземления ГПП
Заключение
Список использованныхисточников
/> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />Введение
Системой электроснабжения называютсовокупность устройств для производства, передачи и распределенияэлектроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются дляобеспечения питания электроэнергией промышленных приемников, к которымотносятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи,электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительныеустановки и др.
По мере развития электропотребленияусложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В нихвключаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев исети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию системэлектроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов,осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства сприменением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу поэкономии электроэнергии.
В данной работе производится расчет ивыборка оборудования главной понизительной подстанции (ГПП) и трансформаторнойподстанции системы электроснабжения предприятия.
/>/>1. Выбор конденсаторной установки
1.1 Расчетэлектрических нагрузок
1.1.1 Определяем расход электрическойэнергии Wг, МВт
/> кВт, (1.1)
где /> - суммарная номинальная мощностьГПП;
/> - годовое число часов работыпредприятия, />;
/> - коэффициент использованияактивной мощности, />.
Суммарная номинальная мощность ГППравна
/>, кВт, (1.2)
где PН1 – групповая номинальная мощность для ГПП;
PН2 – групповая номинальная мощностьприемников 380В.
/>
Определяем коэффициент спроса Кс
/> (1.3)
где Км – коэффициент максимума.
/> (1.4)
/>
Раздельный расчет проводим для ГПП иТП.
1.1.2 Расчет для ГПП
a) Расчетныймаксимум активной нагрузки:
/>, кВт (1.5)
где /> - коэффициент совмещениямаксимумов.
/>
b) Расчетныймаксимум реактивной нагрузки:
/>, кВар, (1.6)
где /> - определяется согласноизвестному />.
/>
c) Расчетныймаксимум полной нагрузки:
/> (1.7)
d) Средняямощность:
/> (1.8)
/>1.1.3 Расчет для ТП
а)Расчетный максимум активнойнагрузки:
/>, кВт, (1.9)
где /> - коэффициент совмещениямаксимумов.
PМ2=/>
б) Расчетный максимум реактивнойнагрузки:
/> (1.10)
где /> - определяется согласно известному/>.
/>
с)Расчетный максимум полной нагрузки:
/> (1.11)
д) Средняя мощность:
/> (1.12)
1.2 Расчеткомпенсирующей установки1.2.1 Для уменьшения потерь,возникающих в результате присутствия реактивной мощности, используемкомпенсирующую установку на сборных шинах ГПП. Она компенсирует реактивнуюмощность, возникающую при работе активно–индуктивных приемников, изменениемкоэффициента мощности от первоначального значения на шинах ГПП (cosц1=0,89) до необходимогозаданного значения (cosц=0,98).
/> (1.13)
где /> - коэффициент загрузки приемниковпо активной мощности;
/> - определяется согласно известному />.
/>
Мощность каждой из двух используемыхконденсаторных установок:
/> (1.14)
По рассчитанным данным выбираем двеконденсаторных установки типа УК-0,38-450 НЛ(П). Технические характеристикивыбранной установки приведены в таблице 1.2.
Применяем автоматическоерегулирование мощности конденсаторной установки по напряжению на шинахподстанции. Принципиальная схема автоматического одноступенчатого регулированиямощности конденсаторной батареи по напряжению приведена на рисунке 1.2.
Таблица 1.2 Технические характеристики конденсаторной установки
Тип конденсаторной установки УК-0,38-300 Номинальная реактивная мощность, кВар 450 Номинальное напряжение, кВ 0,38Диапазон установок напряжения, />
90-110Диапазон изменения зоны нечувствительности, />
0,5-6 Число управляемых ступеней 3 Масса, кг 1130/>/>
/>Рисунок 1.2 Схема автоматического одноступенчатогорегулирования мощности конденсаторной батареи по напряжению
В качестве пускового органа схемы используютреле минимального напряжения, имеющее один замыкающий и один размыкающийконтакты. При понижении напряжения на подстанции ниже заданного предела реле 1Нсрабатывает и замыкает свой размыкающий контакт 1Н в цепи реле В-1. Реле В-1 сзаданной выдержкой времени замыкает свой размыкающий контакт в цепиэлектромагнита включения выключателей и выключатель автоматически включается.При повышении напряжения на шинах подстанции выше предельного значения реле 1Нвозвращается в исходное состояние, размыкает свой контакт 1Н в цепи реле В-2.Реле В-2 срабатывает и с заданной выдержкой времени отключает выключатель 1В.Конденсаторная батарея отключается. Для отключения конденсаторной батареи отзащиты предусмотрено промежуточное реле П. При действии защиты реле Псрабатывает и в зависимости от положения выключателя осуществляет отключениевыключателя, если он включен, или предотвращает включение выключателя на КЗразмыканием размыкающего контакта П.
При многоступенчатом регулированиинапряжение срабатывания пускового реле для каждой ступени выбирают взависимости от заданного режима напряжения в сети.
электрический нагрузкатрансформатор энергоснабжение/>/>2. Определение величины оптимального напряжения
2.1 По формуле Нигосова С.Н.определяем нестандартное напряжение U, кВ
/>, (2.1)
где /> - длина воздушной линии, />;
/> — передаваемая мощность, МВА.
/>
Выбираем из ряда стандартныхближайшее значение напряжения внешнего электроснабжения />=35 кВ.
/>/>/>3. Выбор силовых трансформаторов
3.1 В соответствии с требованиями ПУЭдля исследуемой системы следует использовать два трансформатора на ГПП и дватрансформатора на ТП.
3.2 Начальная мощность каждоготрансформатора для ГПП
/> (3.1)
/> (3.2)
Выбираем два трансформатора типаТМ-2500/35. Технические характеристики трансформатора приведены в таблице 3.1
Таблица 3.1 Технические характеристики трансформатора ТМ-2500/35
Тип трансфо-рматора/>,
кВА
Сочетание напряжений,
кВ
Потери,
кВт
/>
/>
ВН НН/>
/>
ТМ-2500/35 2500 35 6,3 1,0 3,7 6,5 2,33.3 Номинальная мощность каждоготрансформатора для ТП
/> (3.3)
/> (3.4)
Выбираем два трансформатора типаТМ-400/10. Технические характеристики трансформатора приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 Технические характеристики трансформатора ТМ-400/10
Тип трансформатора/>
кВт
Сочетание напряжений,
кВ
Потери,
кВт
/>
/>
ВН НН/>
/>
ТМ-400/10-
75У1
400 100,23
0,4
1,05 4,5 4,5-4,7 2,3-3,7 />/>/>/>4. Выборсечения проводников
4.1 Выбор сечения проводниковвнешнего электроснабжения (ВЛ)
4.1.1 Определяем ток нагрузки IM1, A,соответствующий максимуму нагрузки на 35кВ
/> (4.1)
По току нагрузки, соответствующемунапряжению 35кВ выбираем следующую марку голых сталеалюминевых проводов(таблица 4.1)
Таблица 4.1 Токовая нагрузка голых сталеалюминевых проводов
Алюминиевые провода Марка Токовая нагрузка, А АС-50 210 4.2 Выбор сечения проводниковкабельной линии4.2.1 Выбор производим поэкономической плотности тока Sэ, мм2
/>, мм2, (4.2)
где IМ – ток в линии;
jэ – экономическая плотность тока, А/мм2, jэ=1,4 А/мм2.
/> (4.3)
/>
По справочнику принимаем сечениепроводников с большим ближайшим нормированным током нагрузки (таблица 4.2).
Таблица 4.2 Кабели силовые с алюминиевыми жилами
Номинальное напряжение, кВЧисло и сечение жил,
мм2
ААБ Наружный диаметр, мм Масса 1км кабеля, т 6 3x85 28,3 0,6 />/>/>/>5. Расчет токов короткого замыкания
5.1 Принимаем и рассчитываем базисныезначения. За базисную мощность SБ принимаем мощность, равную 100МВт, аза базисные напряжения принимаем напряжения равные следующим значениям (таблица5.1).Схема замещения для расчета токов к.з. приведена на рисунке 5.1.
/>
Рисунок 5.1 Схема замещения длярасчета токов к. з.
Определим базисный ток для ГПП IБ1, кА
/> (5.1)
Определяем базисный ток для ТП IБ2, кА
/> (5.2)
Таблица 5.1 Базисные условия
/>
/>
/>
/>
/>
100 37 115 1,6/>0,5
Определяем сопротивление элементовсхемы замещения в базисных единицах:
1. Сопротивление системы />
/> (5.3)
2. Сопротивлениевоздушной линии />
/> (5.4)
3. Сопротивление трансформатора ГПП />
/> (5.5)
4. Сопротивление кабельной линии />
/> (5.6)
Рассчитаем эквивалентныесопротивления точек КЗ, и так как все элементы схемы замещения включеныпоследовательно, то расчет производится путем алгебраического сложениясопротивлений этих элементов для каждой точки КЗ, обозначенной на схемезамещения. Результаты расчета эквивалентных сопротивлений и токов короткогозамыкания для всех точек КЗ сведены в таблицу 5.2. Ниже приведены формулы,используемые при расчете:
1. Начальноезначение периодической составляющей тока КЗ:
/>, к (5.7)
2. Ударный ток вточке КЗ: />,кА (5.8)
где /> - ударный коэффициент.
3. Наибольшеедействующее значение тока КЗ:
/>,кА (5.9)
4. Мощность КЗ дляточки: />,МВА (5.10)
/>
Таблица 5.2 Результат расчета параметров КЗ для точек КЗ
Номер точки к.з./>
/>, кА
/>, кА
/>, кА
/>, МВА
1 0,38 4,21 10,73 6,36 270 2 0,59 2,71 6,91 4,09 174 3 3,19 2,88 7,34 4,35 32 4 3,31 2,80 7,14 4,23 31 />/>/>6. Выбор оборудования и проверка егопо токам к.з.6.1 Выключатели
6.1.1 Типы выбранных выключателейприведены в таблице 6.1
Таблица 6.1 Типы выбранных выключателей
Номинальное напряжение, кВ Тип выключателя 35 ВМК-35Э-630/8 110 ВМП-110-200-4У2Результаты проверки оборудования сведеныв таблицу 6.2
Таблица 6.2 Высоковольтные выключатели
Параметры для выбора и проверки выключателя нагрузки Формула для выбора и проверки Параметры выключателя, Расчетные параметрыНоминальное напряжение выключателя нагрузки />, кВ
/>
35
110
35
110
Номинальный длительный ток />, А
/>
630
200
59,7
35
Номинальный ток отключения />, кА
/>
8
4
4,21
2,88
Номинальная мощность отключения/>
-
-
270
32
Допустимый ударный ток КЗ />, кА
/>
26
10
10,73
7,34
6.2 Отделители
6.2.1 Типы выбранных отделителейприведены в таблице 6.3
Таблица 6.3 Типы выбранных отделителей
Номинальное напряжение, кВ Тип отделителя 35 ОД-35/630У1Выбор отделителей производим по темже параметрам, что и выбор выключателей. Результаты выбора сведены в таблицу6.4.
Таблица 6.4 Отделители
Параметры для выбора и проверки отделителей Формула для выбора и проверки Параметры выключателя, Расчетные параметрыНоминальное напряжение выключателя нагрузки />, кВ
/>
35 35Номинальный длительный ток />, А
/>
630 59,7Допустимый ударный ток КЗ />, кА
/>
80 6,91 6.3Короткозамыкатели6.3.1 Типы выбранныхкороткозамыкателей приведены в таблицу 6.5
Таблица 6.5 Типы выбранных короткозамыкателей
Номинальное напряжение, кВ Тип короткозамыкателей 35 КЗ-35У1Результаты проверки оборудования сведеныв таблицу 6.6.
Таблица 6.6 Короткозамыкатели
Параметры для выбора и проверки короткозамыкателей Формула для выбора и проверки Параметры выключателя Расчетные параметрыНоминальное напряжение выключателя нагрузки />, кВ
/>
35 35Допустимый ударный ток КЗ />, кА
/>
42 6,91 Параметры для выбора и проверки КРУ Формула для выбора и проверки Параметры выключателя Расчетные параметрыНоминальный ток отключения />, кА
/>
16 2,88Допустимый ударный ток КЗ />, кА
/>
52 7,34 />/>7. Продольно-дифференциальная защита трансформаторов ГПП
7.1 При применении реле типа РНТ-565,имеющих быстронасыщающиеся трансформаторы, ток срабатывания защиты должен быть:
/> ,А , (7.1)
где />
Принимаем
/> (7.2)
Для шин 35 кВ имеем
/>
Схема продольно-дифференциальнойзащиты приведена на рисунке 7.1.
/>/>
/>Рисунок 7.1 Схема продольно-дифференциальной защиты
/>8. Расчет параметров срабатывания МТЗ
8.1 Так как на схеме в линияхвысокого и низкого напряжения нет заземленной нейтрали, то необходимоиспользовать защиту от межфазных КЗ с независимой от тока выдержкой времени.
Ток срабатывания защиты для ГПП ICP.З, А, определяем по формуле
/> (8.1)
где /> - коэффициент надежности;
/> — коэффициент самозапуска;
/> - коэффициент возврата.
Для шин 35кВ />, следовательно
/>
Схема МТЗ приведена на рисунке 8.1.
/>/>/>/>Рисунок 8.1 Схема МТЗ
/> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />/>9. Расчет заземления ГПП
9.1 Значение полного тока замыкания наземлю на стороне высокого напряжения Iз, А,определяется из выражения
/> (9.1)
Для шин 35кА значение емкостного тока равно
/>.
Сопротивление заземляющего устройствадля сети высокого напряжения Rз, Ом, равно
/>, (9.2)
/>
Принимаем Rз=50 Ом.
В качестве заземлителя необходимовыбрать прутовой электрод длиной /> и диаметром />. Тогда сопротивлениеодиночного прутового электрода такого исполнения определяется по эмпирическойформуле
/> (9.3)
где /> - удельное сопротивление грунта.
Количество заземлителей n определятся из выражения
/> (9.4)
где /> - коэффициент использованиязаземления.
Для шин 35кВ
/>./>/>
/>Заключение
Современныеугольные шахты — крупные потребители электрической энергии – предъявляютповышенные требования к электрооборудованию. Совершенствование системэлектроснабжения осуществляется в направлении повышения пропускной способностиих на основе повышения номинального напряжения распределительных инизковольтных сетей, с одновременным увеличением допустимой мощности короткогозамыкания в шахтах.В курсовом проекте был произведен расчетсхемы электроснабжения предприятия. В соответствии с исходными даннымипроизведен расчет электрических нагрузок предприятия, выбраны понижающиетрансформаторы 35/6 кВ и 6/0,38 кВ, выбрано и проверено оборудование подстанции.Также рассмотрены вопросы релейной защиты: рассчитана продольно –дифференциальная защита трансформаторов ГПП, составлена схема МТЗ с независимойот тока выдержкой времени, выбраны уставки защиты./>Список использованных источников
1. Справочник поэлектроустановкам угольных предприятий. Под ред. Дегтярева В.В., ЦепелинскогоГ.Ю., М.: Недра, 1988.
2. Справочник поэлектроснабжению угольных шахт. Под ред. Морозова В.П., М.: Недра, 1975.
3. Федоров А.А.Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергия, 1967.
4. Андреев В.А.Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб для вузов поспец.”Электроснабжение”.-3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш.шк.,1991.-496 с.:ил.