Реферат: Электроснабжение производственного цеха

--PAGE_BREAK--2.1  Характеристика потребителя электроэнергии


Потребителями электроэнергии являются электроприемники цеха- промышленное оборудование установленное в соответствии с технологией цеха.

1)                Конвейеры  SPн = 350 кВт.

2)                Краны SPн = 250 кВт.

3)                Металлообрабатывающие станки SPн = 200 кВт.

4)                Вентиляторы  SPн = 100 кВт.

5)                Прочая нагрузка  SPн = 200 кВт.

Согласно заданию нагрузки потребители второй категории составляют 60%.

Потребители 2 категории 40%.

Краны работают в повторно- кратковременном режиме, а остальные приемники в длительном.
2.2   Анализ электрических нагрузок
Электрические нагрузки отдельных электрических приемников цеха зависят от технологического режима работы проводимых механизмов, аппаратов.

Изменение электрических нагрузок электроприемников всех звеньев системы электроснабжения во времени изображают в виде графиков нагрузки.

Суточный график нагрузки приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Номер ступени

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148255694-4755.coolpic» v:shapes="_x0000_s1136 _x0000_s1137 _x0000_s1138 _x0000_s1139 _x0000_s1140 _x0000_s1141 _x0000_s1142 _x0000_s1143 _x0000_s1144 _x0000_s1145 _x0000_s1146 _x0000_s1147 _x0000_s1148 _x0000_s1149 _x0000_s1150 _x0000_s1151 _x0000_s1152 _x0000_s1153 _x0000_s1154 _x0000_s1155">Продолжение таблицы 1.

Период времени, час



0-2



2-4



4-8

8-10

10-14



14-16



16-17



17-19



19-21



21-24

P, %, Pм

40

100

60

90

50

70

50

80

100

40
    продолжение
--PAGE_BREAK--


По суточному графику нагрузки определяем

1)    Суточный расход электроэнергии Waсут:

Wа сут=SPм ∙ tn сут = Р0-2 ∙ t0-2 + P2-4∙ t2-4 + P4--8∙ t4--8 + P8-10∙ t8-10+ P10-14·∙ t10-14+P14-16∙t14-16+P16-17∙t16-17+P17-19∙t17-19 + P19-21∙t19-21 + P21-24∙t21-24  = 2∙40+2∙100+4∙60+2∙90+4∙50+2∙70+1∙50+2∙80+2∙100+3∙40= 1570 кВт

где Wа сут — суточный расход электроэнергии

       Рм — мощность каждого периода времени

       tn сут — продолжительность каждого периода времени в сутки (час)

2) Определим коэффициент загрузки графика Кз.г.

Кз.г. = Wа сут / 2400= 1570 / 2400= 0,65            (2.1.)

<img width=«2» height=«2» src=«ref-2_148260449-73.coolpic» v:shapes="_x0000_s1156"><img width=«2» height=«2» src=«ref-2_148260449-73.coolpic» v:shapes="_x0000_s1157"><img width=«2» height=«2» src=«ref-2_148260449-73.coolpic» v:shapes="_x0000_s1158">Рабочие дни (3 смены по 8 часов) 300 дней

Траб = 300 ∙ 24 = 7200

Нерабочие дни- 65 дней  Тнраб = 65 ∙ 24 = 1560

Таблица 2

Номер ступени

Р%, Рм
Число часов
Число часов в год tn год

1

40

2

300 х 2 = 600

2

100

2

300 х 2 = 600

3

60

4

300 х 4 = 1200

4

90

2

300 х 2 = 600

5

50

4

300 х 4 = 1200


<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148260668-5202.coolpic» v:shapes="_x0000_s1159 _x0000_s1160 _x0000_s1161 _x0000_s1162 _x0000_s1163 _x0000_s1164 _x0000_s1165 _x0000_s1166 _x0000_s1167 _x0000_s1168 _x0000_s1169 _x0000_s1170 _x0000_s1171 _x0000_s1172 _x0000_s1173 _x0000_s1174 _x0000_s1175 _x0000_s1176 _x0000_s1177 _x0000_s1178">Продолжение таблицы 2.

6

70

2

300 х 2 = 600

7

50

1

300 х 1 = 300

8

80

2

300 х 2 = 600

9

100

2

300 х 2 = 600

10

40

3

300 х 3 = 900



По годовому графику нагрузки определяется:

1) Годовой расход электроэнергии Wа год                  

Wа год =SРn∙ tnгод                                                        (2.2.)

где Wа год – годовой расход электроэнергии;

Рn– мощность каждого периода времени;

tnгод– продолжительность каждого периода времени в год (час)

Wа год = 40 ∙ 600 + 100 ∙ 600 + 60 ∙ 1200 + 90 ∙ 600 + 50 ∙ 1200 + 70 ∙  600 + 50 ∙ 300 + 80 ∙ 600  + 100 ∙ 600 + 40 ∙ 900= 471000 кВт

1)                Число часов, используемых максимумов нагрузки Тmax

Тmax=Wа год / Рn= 471000 / 100 = 4710 час              (2.3.)

где Wа год – годовой расход электроэнергии

Рn – мощность каждого периода времени

2)                Время максимума потерь t

t= (0,124 + Т / 10000)2 ∙ 8760               (2.4.)

где t— время максимальных потерь

Т — число максимальных нагрузок (час)

t= (0,124 + 1200 / 10000)2 ∙ 8760 = 521;

t= (0,124 + 900 / 10000)2 ∙ 8760 = 401;

t= (0,124 + 600 / 10000)2  ∙ 8760 = 296;

t= (0,124 + 300 / 10000)2 ∙ 8760 = 207;
    продолжение
--PAGE_BREAK--<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148265870-5207.coolpic» v:shapes="_x0000_s1179 _x0000_s1180 _x0000_s1181 _x0000_s1182 _x0000_s1183 _x0000_s1184 _x0000_s1185 _x0000_s1186 _x0000_s1187 _x0000_s1188 _x0000_s1189 _x0000_s1190 _x0000_s1191 _x0000_s1192 _x0000_s1193 _x0000_s1194 _x0000_s1195 _x0000_s1196 _x0000_s1197 _x0000_s1198">2.3 Выбор рода тока и напряжения


Основными группами электроприемников, составляющими суммарную нагрузку объектов, являются электродвигатели производственных механизмов, сварочные установки, печные и силовые трансформаторы, электрические печи, выпрямительные установки, светильники всех видов искусственного света и др.

По роду тока различаются электроприемники, работающие: от сети переменного тока нормальной промышленной частоты f = 50 Гц; от сети

переменного тока повышенной или пониженной частоты; от сети постоянного тока.

По напряжению электроприемники классифицируются на две группы:

1) Электроприемники, которые могут получать питание непосредственно от сети 3,6 и 10 кВ.

2) Электроприемники, питание которых экономически целесообразно на напряжение 380-660 В.

Отдельные потребители электроэнергии исполняют для питания высокоскоростных электродвигателей токов повышенной частоты 180-400 Гц.

В данном цехе питание осуществляется от сети напряжением 380 В и частотой тока 50 Гц.
2.4 Расчет электрических нагрузок


Расчет электронагрузок производится с целью рассчитать электрочасть, т.е. выбрать электрические аппараты и токоведущие части на всех участках системы электроснабжения, а также для выбора числа и мощности трансформаторов, на которые должно быть равномерно распределена электрическая нагрузка.

Электрические нагрузки промышленных предприятий определяется выбор всех элементов системы электроснабжения. Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации сетей.

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148271077-5211.coolpic» v:shapes="_x0000_s1199 _x0000_s1200 _x0000_s1201 _x0000_s1202 _x0000_s1203 _x0000_s1204 _x0000_s1205 _x0000_s1206 _x0000_s1207 _x0000_s1208 _x0000_s1209 _x0000_s1210 _x0000_s1211 _x0000_s1212 _x0000_s1213 _x0000_s1214 _x0000_s1215 _x0000_s1216 _x0000_s1217 _x0000_s1218">Расчет начинают с определения максимальной мощности каждого электроприемника независимо от его технического процесса.

Расчет производится по формуле.

Pmax = SPном ∙ Kс                (2.5.)

Где Pmax – максимальная расчетная мощность

        Кс — коэффициент спроса

        Рном – номинальная мощность приемника

Pmax = 350 ∙ 0,2 = 70 кВт.

Pmax = 250 ∙ 0,2 = 50 кВт.

Pmax = 200 ∙ 0,2 = 40 кВт.

Pmax = 100 ∙ 0,7 = 70 кВт.

Pmax = 200 ∙ 0,65 = 130 кВт.

Затем производится расчет средней мощности нагрузки по формуле

Рсм=Рmax∙Кз.г.            (2.6.)

где Рсм – средняя мощность нагрузки (кВт)

       Рmax – максимальная активная мощность (кВт)

       Кз.г. – коэффициент загрузки графика

Рсм =70 ∙ 0,57 = 39,9 кВт.

Рсм = 50 ∙ 0,57 = 28,5 кВт.

Рсм = 40 ∙ 0,57 = 22,8 кВт.

Рсм = 70 ∙ 0,57 = 39,9 кВт.

Рсм = 130 ∙ 0,57 = 74,1 кВт.

Рассчитать реактивную среднюю мощность по формуле

Qсм = Рсм ∙ tg j           (2.7.)

где Qсм – реактивная средняя мощность (кВар)

       Рсм – средняя мощность нагрузки (кВт)

Qсм = 39,9 ∙ 1,73 = 69 кВар.

Qсм = 28,5 ∙ 1,73 = 49,3 кВар.

 Qсм = 22,8 ∙ 1,33 = 30,3 кВар.

Qсм = 39,9 ∙0,75 = 29,9 кВар.

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148276288-5220.coolpic» v:shapes="_x0000_s1219 _x0000_s1220 _x0000_s1221 _x0000_s1222 _x0000_s1223 _x0000_s1224 _x0000_s1225 _x0000_s1226 _x0000_s1227 _x0000_s1228 _x0000_s1229 _x0000_s1230 _x0000_s1231 _x0000_s1232 _x0000_s1233 _x0000_s1234 _x0000_s1235 _x0000_s1236 _x0000_s1237 _x0000_s1238">Qсм = 74,1 ∙ 0,86 = 63,7 кВар .

Реактивная максимальная мощность Qmax

Qmax = Qсм                                                                                  (2.8.)

где Qсм – реактивная средняя мощность (кВар)

       Qmax – реактивная максимальная мощность (кВар)

Qmax = 69 кВар.

Qmax  = 49,3 кВар.

Qmax  = 30,3 кВар.

Qmax = 29,9 кВар.

Qmax = 63,7 кВар.

Определим сумму активной и реактивной мощности

SPmax = Pmax1+Pmax2+Pmax3+Pmax4+Pmax5          (2.9.)

    где SPmax – сумма активной мощности (кВт)

    Pmax1- Pmax5 – максимальная активная мощность (кВт)

    SPmax = 39,9+28,5+22,8+39,9+74,1= 205,2 кВт

SQmax=Qmax1+ Qmax2 + Qmax3 + Qmax4 + Qmax5           (2.10.)

где SQmax – сумма максимальной реактивной мощности (кВар)

     Qmax1- Qmax5 – максимальная реактивная мощность (кВар)

SQmax = 69+49,3+30,3+29,9+63,7= 242,2 кВар

Полная максимальная мощность Smax

Smax = <img width=«167» height=«32» src=«ref-2_148281508-502.coolpic» v:shapes="_x0000_i1025">                    (2.11)

Где Smax – полная максимальная мощность (кВ∙А)

  SPmax – сумма максимальной активной мощности (кВт)

  SQmax – сумма максимальной реактивной мощности (кВар)

Smax = √205,22 + 242,22 = 317,4 кВ∙А
    продолжение
--PAGE_BREAK--2.5 Компенсация реактивной мощности


Электрическая сеть представляет собой единое целое, и правильный выбор средств компенсации для сетей промышленного предприятия напряжением до 1000 В, а так же в сети 6-10 кВ можно выполнить при совместном решении задач.

На промышленных предприятиях основные потребители реактивной мощности присоединяются к сетям до 1000 В. Компенсация реактивной мощности потребителей может осуществляться при помощи синхронных двигателей или батарей конденсаторов, присоединенных непосредственно к сетям до 1000 В, или реактивная мощность может передаваться в сети до 1000В   со  стороны напряжением 6-10 кВ от СД, БК, от генераторов ТЭЦ или сети энергосистемы.

При выборе компенсирующих устройств подтверждается необходимость их комплексного использования как для поддержания режима напряжения в сети, так и для компенсации реактивной мощности.

Мощность Qкб компенсирующего устройства (кВар) определяется как разность между фактической наибольшей реактивной мощностью Qм нагрузки потребителя и предельной реактивной мощностью Qэ представляемой предприятию энергосистемой по условиям режима ее работы:

        Qкб = Qм – Qэ = Pmax [(tg jм- tg jэ)]                                   (2.12)

где Qкб – расчетная мощность конденсаторной установки (кВар)

Qм – средняя активная нагрузка по цеху за максимально загруженную смену (кВар)

Qэ – реактивная мощность передаваемая предприятию из энергосистемы (кВар)

Рассчитаем мощность конденсаторной установки, для этого воспользуемся формулой:

Qкб= 205,2 ∙ (0,73 — 0,33) = 82,1 кВар                                      (2.12)

Sм = <img width=«217» height=«32» src=«ref-2_148282010-604.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">                                             (2.13)

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148282614-5219.coolpic» v:shapes="_x0000_s1239 _x0000_s1240 _x0000_s1241 _x0000_s1242 _x0000_s1243 _x0000_s1244 _x0000_s1245 _x0000_s1246 _x0000_s1247 _x0000_s1248 _x0000_s1249 _x0000_s1250 _x0000_s1251 _x0000_s1252 _x0000_s1253 _x0000_s1254 _x0000_s1255 _x0000_s1256 _x0000_s1257 _x0000_s1258">где Sм – полная мощность конденсаторной установки (кВ∙А)

SPmax – суммарная активная мощность (кВт)

SQmax – суммарная реактивная максимальная мощность (кВар)

Qкб – мощность конденсаторной установки (кВар)

Sм =√205,22 + (242,2-81,1)2 = 260,3 кВ∙А
2.6 Выбор типа и числа подстанций. Выбор числа и мощности трансформаторов
Выбор типа и схемы питания подстанций, а также числа трансформаторов обусловлен величиной и характером электрических нагрузок.

ТП должны размещаться как можно ближе к центру потребителей. Для этого должны применяться внутрицеховые подстанции, а также встроенные в

здание цеха или пристроенные к нему ТП, питающие отдельные цехи (корпуса) или части их.

ТП должны размещаться вне цеха только при невозможности размещения внутри него или при расположении части нагрузок вне цеха.

Число и мощность трансформаторов выбираются по перегрузочной способности трансформатора. Для этого по суточному графику нагрузки потребителя устанавливается продолжительность максимума нагрузки t (4) и коэффициент заполнения графика Кз.г. = Sср / Smax, где Sср и Smax – средняя и максимальная нагрузка трансформатора. По значениям Кз.г. и t определяется коэффициент кратности допустимой нагрузки  [1; стр. 222]

Кн = Smax / Sном = Imax / Iном                                                     (2.14)

В данном проекте Кн = 1,23                                           

Кн = 1,16 т.к. tmax = 4

Рассчитаем номинальную мощность трансформатора с учетом коэффициента кратности допустимой нагрузки и максимальной мощности с учетом расчетной мощности конденсаторной батареи

Sном тр-ра = Smax / Кн = 260,3 / 1,16 = 224,4 кВ∙А                 (2.15)

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148287833-5222.coolpic» v:shapes="_x0000_s1259 _x0000_s1260 _x0000_s1261 _x0000_s1262 _x0000_s1263 _x0000_s1264 _x0000_s1265 _x0000_s1266 _x0000_s1267 _x0000_s1268 _x0000_s1269 _x0000_s1270 _x0000_s1271 _x0000_s1272 _x0000_s1273 _x0000_s1274 _x0000_s1275 _x0000_s1276 _x0000_s1277 _x0000_s1278">Произведем технико-экономическое сравнение между трансформатором типа ТМ 160/10 и ТМ 250/10

SII =0,4 ∙ Smax = 0,4 ∙ 260,3 = 104,1                                           (2.16)

0,4 т.к.  SII = 40%

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148293055-5219.coolpic» v:shapes="_x0000_s1279 _x0000_s1280 _x0000_s1281 _x0000_s1282 _x0000_s1283 _x0000_s1284 _x0000_s1285 _x0000_s1286 _x0000_s1287 _x0000_s1288 _x0000_s1289 _x0000_s1290 _x0000_s1291 _x0000_s1292 _x0000_s1293 _x0000_s1294 _x0000_s1295 _x0000_s1296 _x0000_s1297 _x0000_s1298">1) Smax / 2 Sнт = 260,3 / 320 = 0,81                                           (2.17)

2) Smax / 2 Sнт = 260,3 / 500 = 0,52                                            (2.18)

Решения для заполнения таблицы трансформатора типа ТМ 250/10

t находится по формуле t = (0,124+Тст/10000)2 ∙ 8760

t1 = (0,124 + 600 / 10000)2  ∙ 8760 = 296; t2 = 296;

t3 = (0,124 + 1200 / 10000)2 ∙ 8760 = 521; t4 = 296; t5 = 521; t6 = 296;

t7 = (0,124 + 300 / 10000)2 ∙ 8760 = 207;

t8 = 296; t9 = 296;

t10 = (0,124 + 900 / 10000)2 ∙ 8760 = 401;

Кзт – коэффициент загрузки трансформатора, определяется в два действия:

1)  К = Smax / 2 Sнт = 260,3 / 500 = 0,52                                     (2.19)

2)  Кзт1 = Р% / К = 0,4 / 0,52 = 0,7

    Кзт2 = 1/0,52 = 1,92                                Кзт8 = 0,9/0,52 = 1,73

    Кзт3 = 0,6/0,52 = 1,15                             Кзт9 = 1/0,52 = 1,92

    Кзт4 = 0,9/0,52 = 1,73                             Кзт10 = 0,4/0,52 = 0,77

    Кзт5 = 0,5/0,52 = 0,96                             

   Кзт6 = 0,7/0,52 = 1,35                             

   Кзт7 = 0,5/0,52 = 0,96

Данные трансформаторов по потерям приведены в таблице 3.

 Таблица 3

Тип трансформатора

Потери кВт



Iх%



Uк%

Цена трансформатора, руб.

DРхх

DРк

ТМ-160/10

0,45

3,1

   1,9

    4,5

30000

ТМ-250/10

0,61

4,2

    1,9

    4,5

40000

DW1.1 = n [(D Pхх + Кип ∙ Iх / 100 х Sнт) ∙ Тгод + Кз2 (D Рк + Кип ∙ Uк / 100 ∙    ∙ Sнт) t] = 2 [(0,61 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 250) ∙ 600 + 0,72 (4,2 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙  250) 296] = 2847 кВт∙ч/год

D W1.2 = 2 [(0,61 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 250) ∙ 600 + 1,922 (4,2 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 250) ∙    296] = 12923 кВт∙ч/год

D W1.3 = 2 [(0,61 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 250) ∙ 1200 + 1,152 (4,2 + 0,1 ∙ 4,5/ 100 ∙ 250) ∙  521] = 9942 кВт∙ч/год

D W1.4 = 2 [(0,61 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 250) ∙ 600 + 1,732 (4,2 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 250) ∙ 296] = 10736 кВт∙ч/год

D W1.5 = 2 [(0,61 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 250) ∙ 1200 + 0,962 (4,2 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 250) ∙    521] = 7717 кВт∙ч/год

D W1.6 = 2 [(0,61 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 250) ∙ 600 + 1,352 (4,2 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 250) ∙  296] = 7047 кВт∙ч/год

D W1.7 = 2 [(0,61 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 250) ∙ 300 + 0,962 (4,2 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 250)   ∙ 207] = 2683 кВт∙ч/год

DW1.8 = 2 [(0,61 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 250) ∙ 600 + 1,732 (4,2 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 250) ∙    296] = 10737 кВт∙ч/год

DW1.9 = 2 [(0,61 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 250) ∙ 600 + 1,922 (4,2 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 250) ∙    296] = 12923 кВт∙ч/год

DW1.10 = 2 [(0,61 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 250) ∙ 900 + 0,772 (4,2 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 250) ∙    401] = 4485 кВт∙ч/год

Решение для заполнения таблицы трансформатора ТМ 160/10 t — будет с такими же значениями, как и у трансформатора типа ТМ 250/10

Кзт – коэффициент загрузки трансформатора определяется в два действия:

К = Smax / 2 Sнт = 260,3 / 320 = 0,81

2)  Кзт1 = Р% / К = 0,4 / 0,81 = 0,49

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148298274-5220.coolpic» v:shapes="_x0000_s1299 _x0000_s1300 _x0000_s1301 _x0000_s1302 _x0000_s1303 _x0000_s1304 _x0000_s1305 _x0000_s1306 _x0000_s1307 _x0000_s1308 _x0000_s1309 _x0000_s1310 _x0000_s1311 _x0000_s1312 _x0000_s1313 _x0000_s1314 _x0000_s1315 _x0000_s1316 _x0000_s1317 _x0000_s1318">    Кзт2 = 1/0,81 = 1,23                                Кзт8 = 0,9/0,81 = 1,11

    Кзт3 = 0,6/0,81 = 0,74                             Кзт9 = 1/0,81 = 1,23

    Кзт4 = 0,9/0,81 = 1,11                             Кзт10 = 0,4/0,81 = 0,49

    Кзт5 = 0,5/0,81 = 0,62                             

   Кзт6 = 0,7/0,81 = 0,86                             

   Кзт7 = 0,5/0,81 = 0,62

D W2.1 = n [( Pхх +Кип ∙ Ix/100 ∙ Sнт) ∙ Тгод + Кз2 ( DРк + Кип ∙ Uк/100 ∙     Sнт) t] = 2 [(0,45 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 160) ∙ 600 + 0,492 (3,1 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 160) ∙  296] = 1448 кВт∙ч/год

D W2.2 = 2 [(0,45 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 160) ∙ 600 + 1,232 (3,1 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 160) ∙ 296] = 4326 кВт∙ч/год

DW2.3 = 2 [(0,45 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 160) ∙ 1200 + 0,742 (3,1 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 160) ∙   521] =3989 кВт∙ч/год

DW2.4 = 2 [(0,45 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 160) ∙ 600 + 1,112 (3,1 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 160) ∙

296] = 3691 кВт∙ч/год

DW2.5 = 2 [(0,45 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 160) ∙ 1200 + 0,622 (3,1 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 160) ∙  521] = 3340 кВт∙ч/год

DW2.6 = 2 [(0,45 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙160) ∙ 600 + 0,862 (3,1 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 160) ∙   296] = 2577 кВт∙ч/год

DW2.7 = 2 [(0,45 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 160) ∙ 300 + 0,622 (3,1 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 160) ∙    207] = 1060 кВт∙ч/год

DW2.8 = 2 [(0,45 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 160) ∙ 600 + 1,112 (3,1 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 160) ∙  296] = 3691 кВт∙ч/год

DW2.9 = 2 [(0,45 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 160) ∙ 600 + 1,232 (3,1 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 160) ∙  296] = 4326 кВт∙ч/год

DW2.10 = 2 [(0,45 + 0,1 ∙ 1,9/100 ∙ 160) ∙ 900 + 0,492 (3,1 + 0,1 ∙ 4,5/100 ∙ 160) ∙  401] = 2093 кВт∙ч/год

n – количество трансформаторов

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148303494-5222.coolpic» v:shapes="_x0000_s1319 _x0000_s1320 _x0000_s1321 _x0000_s1322 _x0000_s1323 _x0000_s1324 _x0000_s1325 _x0000_s1326 _x0000_s1327 _x0000_s1328 _x0000_s1329 _x0000_s1330 _x0000_s1331 _x0000_s1332 _x0000_s1333 _x0000_s1334 _x0000_s1335 _x0000_s1336 _x0000_s1337 _x0000_s1338">DР – паспортные данные трансформатора на холостом ходе

Кип – коэффициент равен 0,1 кВт/кВар

Ix – ток на холостом ходе трансформатора, выбирается по таблице

Sнт – номинальная мощность трансформатора

Тгод – период, умноженный на 300

DРк – потери КЗ трансформатора

Uк – потери КЗ трансформатора

D Wгод для трансформатора ТМ250/10

D Wгод = DW1 + DW2 + DW3 + DW4 + DW5 + DW6 + DW7 + DW8 + DW9 + DW10 = 2847 + 12923 + 9942 + 10736 + 7717 + 7047 + 2683 + 10737 + 12923 + 4485 = 82040 кВтч/год

D Wгод для трансформатора ТМ160/10

DWгод = DW1 + DW2 + DW3 + W4 + DW5 + DW6 + DW6 + DW7 + DW8 = 1448 + 4326 + 3989 + 3691 + 3340+ 2577 + 1060 + 3691 + 4326 + 2093 = 30541 кВтч/год

Экономическое сравнение трансформаторов рассчитывается по обоим вариантам.

Сэ = Са + Стр + Сп = Ка / 100 ∙ К + Ктр / 100 ∙ К + Ц ∙ DWгод

где К – капитальные затраты

Сэ – ежегодная стоимость эксплуатационных расходов

Са – стоимость амортизационных отчислений

Ка – процент отчислений на амортизацию  6,3ч6,4 %

Стр – ежегодная стоимость текущего ремонта

Ктр – процент отчислений на текущий ремонт  1%

Сп – стоимость годовых потерь электроэнергии

Ц – цена 1 кВт часа активной электроэнергии    1,35 руб.

Для трансформатора ТМ 250/10

Сэ1 = 6,3/100 ∙ 80000 + 1/100 ∙ 80000 + 1,35 ∙ 82040 = 116594 руб.

Для трансформатора ТМ 160/10

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148308716-5219.coolpic» v:shapes="_x0000_s1339 _x0000_s1340 _x0000_s1341 _x0000_s1342 _x0000_s1343 _x0000_s1344 _x0000_s1345 _x0000_s1346 _x0000_s1347 _x0000_s1348 _x0000_s1349 _x0000_s1350 _x0000_s1351 _x0000_s1352 _x0000_s1353 _x0000_s1354 _x0000_s1355 _x0000_s1356 _x0000_s1357 _x0000_s1358">Сэ2 = 6,3/100 ∙ 60000 + 1/100 ∙ 60000 + 1,35 ∙ 30541 = 45610 руб.

 Ток = К2 – К1 / Сэ1 – Сэ2 = 124600 – 80720 / 116594 – 45610 = 0,62

По этому, в данном проекте выгодно и экономично использовать трансформатор типа ТМ 160/10, т.е. данный проект используется 2 х 160.

Суточный трансформатор ТМ250/10

DРх = DРк Iх.х. = %Uк = %



Период часов

Количество часов

Р мощн. в %

Т длит. ступени

t

Кзг

D
W =
n [(
D
Pxx + Кип х
Ix
x
Sнт)Тгод + + Кзт(
DРкз + Кип х
Uк х
Sнт)
t]


1

0-2

2

40

600

296

0,49

1448

2

2-4

2

100

600

296

1,23

4326

3

4-8

4

60

1200

521

0,74

3989

4

8-10

2

90

600

296

1,11

3691

5

10-14

4

50

1200

521

0,62

3340

6

14-16

2

70

600

296

0,86

2577

7

16-17

1

50

300

207

0,62

1060

8

17-19

2

80

600

296

1,11

3691

9

19-21

2

100

600

296

1,23

4326

10

21-24

3

40

900

401

0,49

2093




<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148313935-5222.coolpic» v:shapes="_x0000_s1359 _x0000_s1360 _x0000_s1361 _x0000_s1362 _x0000_s1363 _x0000_s1364 _x0000_s1365 _x0000_s1366 _x0000_s1367 _x0000_s1368 _x0000_s1369 _x0000_s1370 _x0000_s1371 _x0000_s1372 _x0000_s1373 _x0000_s1374 _x0000_s1375 _x0000_s1376 _x0000_s1377 _x0000_s1378">


Суточный трансформатор ТМ160/10

DРх = DРк Iх.х. = %Uк = %



Период часов

Количество часов

S мощн. в %

Т длит. ступени

t

Кзг

D
W =
n [(
D
Pxx + Кип х
Ix
x
Sнт)Тгод + + Кзт(
DРкз + Кип х
Uк х
Sнт)
t]


1

0-2

2

40

600

296

0,49

1448

2

2-4

2

100

600

296

1,23

4326

3

4-8

4

60

1200

521

0,74

3989

4

8-10

2

90

600

296

1,11

3691

5

10-14

4

50

1200

521

0,62

3340

6

14-16

2

70

600

296

0,86

2577

7

16-17

1

50

300

207

0,62

1060

8

17-19

2

80

600

296

1,11

3691

9

19-21

2

100

600

296

1,23

4326

10

21-24

3

40

900

401

0,49

2093
    продолжение
--PAGE_BREAK--2.7  Расчет и выбор питающих и распределительных сетей до 1000В


Для этого определяем Sпо формуле:

= <img width=«128» height=«29» src=«ref-2_148319157-295.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">                             (2.22)

1)    Sм = <img width=«129» height=«28» src=«ref-2_148319452-281.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028"> кВа

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148319733-5217.coolpic» v:shapes="_x0000_s1379 _x0000_s1380 _x0000_s1381 _x0000_s1382 _x0000_s1383 _x0000_s1384 _x0000_s1385 _x0000_s1386 _x0000_s1387 _x0000_s1388 _x0000_s1389 _x0000_s1390 _x0000_s1391 _x0000_s1392 _x0000_s1393 _x0000_s1394 _x0000_s1395 _x0000_s1396 _x0000_s1397 _x0000_s1398">2) Sм = <img width=«141» height=«29» src=«ref-2_148324950-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029"> кВа

3)                Sм = <img width=«139» height=«29» src=«ref-2_148325260-304.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"> кВа

4)                Sм = <img width=«139» height=«29» src=«ref-2_148325564-301.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031"> кВа

5)                Sм = <img width=«153» height=«29» src=«ref-2_148325865-331.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032"> кВа

Sм – максимальная мощность электроприемника

Pmax– активная мощность электроприемника

Qmax– реактивная мощность электроприемника

Находим ток для каждого приемника по формуле:

I = Sн/ <img width=«24» height=«24» src=«ref-2_148326196-113.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">Uн                             (2.23)

1)                I = 98,29 / 657,4 = 149,5 А

2)                I = 70,28 / 657,4 = 106,9 А

3)                I = 50,18 / 657,4 = 76,3 А

4)                I = 72,11 / 657,4 = 109,7 А

5)                I = 144,76 / 657,4 = 220,2 А

Iр – рабочий ток на низкой стороне

Uн – номинальное напряжение

Sн – номинальная мощность

Рассчитаем Sэ по формуле:

Sэ = I/ j                                       (2.24)

Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами       j= 1,4

1)                Sэ = 149,5 / 1,4 = 106,8

2)                Sэ = 106,9 / 1,4 = 76,4

3)                Sэ = 76,3 / 1,4 = 54,5

4)                Sэ = 109,7 / 1,4 = 78,4

5)                Sэ = 220,2 / 1,4 = 157,3

Sэ – экономическое сечение кабеля

I– рабочий ток

j– экономический коэффициент

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148326309-5228.coolpic» v:shapes="_x0000_s1399 _x0000_s1400 _x0000_s1401 _x0000_s1402 _x0000_s1403 _x0000_s1404 _x0000_s1405 _x0000_s1406 _x0000_s1407 _x0000_s1408 _x0000_s1409 _x0000_s1410 _x0000_s1411 _x0000_s1412 _x0000_s1413 _x0000_s1414 _x0000_s1415 _x0000_s1416 _x0000_s1417 _x0000_s1418">Выберем СП и СПУ для каждого приемника:

1)                Сборка I= 149,5 А СПУ 75 проходит по току 250 А

2)                Сборка I= 106,9 А СПУ 75 проходит по току 250 А

3)                Сборка I= 76,3 А СПУ 75 проходит по току 250 А

4)                Сборка I= 109,7 А СПУ 75 проходит по току 250 А

5)                Сборка I= 220,2 А СПУ 75 проходит по току 250 А

Выберем сечение из подсчитанных данных по формуле:

Iдл = 0,9 ∙ Iq                                       (2.25)

Iq– Эл. ток

1. S= 100 мм2

Iдл = 0,9 ∙ 170 = 153 А

2. S= 95 мм2

Iдл = 0,9 ∙ 140 = 126 А

3. S = 35 мм2

Iдл= 0,9 ∙ 95 = 85,5 А

4. S = 95 мм2

Iдл = 0,9 ∙ 95 = 85,5 А

5. S= 120 мм2 два кабеля по 120мм2

Iдл = (0,9 ∙ 200) ∙2 = 360 А
    продолжение
--PAGE_BREAK--2.8 Расчет и выбор внутриплощадочной сети выше 1000В


Для того чтобы выбрать внутриплощадочную сеть выше 1000В надо рассчитать по формуле:

Sвн = <img width=«100» height=«29» src=«ref-2_148331537-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">                                        (2.26)

Sвн – мощность на высоком напряжении кВ∙А

Pвн – активная мощность на высоком напряжении кВт

Qвн – реактивная мощность на высоком напряжении кВа

Определяем активную и реактивную мощность на высокой стороне:

Pвн = Pmax+ DP                                            (2.27)

                     Qвн=Qmax+ DQ                                            (2.28)

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148331792-5225.coolpic» v:shapes="_x0000_s1419 _x0000_s1420 _x0000_s1421 _x0000_s1422 _x0000_s1423 _x0000_s1424 _x0000_s1425 _x0000_s1426 _x0000_s1427 _x0000_s1428 _x0000_s1429 _x0000_s1430 _x0000_s1431 _x0000_s1432 _x0000_s1433 _x0000_s1434 _x0000_s1435 _x0000_s1436 _x0000_s1437 _x0000_s1438">Pmaxи Qmaxберется из п.2.4 но для этого рассчитаем прочую нагрузку и добавим к другим значениям:

 Pmax = Smax x cosj                                                             (2.29)

 Qmax = Pmax x tgj                                                               (2.30)

где Pmax– максимальная активная мощность

       Qmax– максимальная реактивная мощность

       Smax– максимальная прочая нагрузка

       cosj— средний косинус

       tgj— средний тангенс от среднего косинуса

DP= 0,02 ∙ 2Sнт =0,02∙ 320 = 6,4 кВт                                                   (2.31)

DQ= 0,1 ∙2Sнт = 0,1 ∙ 320 =  32 кВар                                                    (2.32)

Рвн = 205,2 + 6,4 = 211,6 кВт

Qвн = 242,2 + 32 = 274,2 кВа

Sвн = <img width=«167» height=«29» src=«ref-2_148337017-350.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035"> кВ∙А

Найдем ток на высоком напряжении по формуле:

Iвн=Sвн/ <img width=«24» height=«24» src=«ref-2_148326196-113.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">Uн                                                                                       (2.33)

Iвн – ток на высоком напряжении

Sвн – полная мощность

Uн – напряжение на высокой стороне, равной 6 кВ

Iвн = 346,3 / 1,73 ∙ 6 = 33,3 А

Рассчитаем сечение нужное для внутриплощадочной сети

Sэ = Iвн / jэ                                                                          (2.34)

Sэ = 33,3 / 1,4 = 23,8

Выбираем сечение  S= 25 мм2
2.9 Расчет токов короткого замыкания


В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий, которые сопровождаются с резким увеличением тока. Все электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения, <img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148337480-5225.coolpic» v:shapes="_x0000_s1439 _x0000_s1440 _x0000_s1441 _x0000_s1442 _x0000_s1443 _x0000_s1444 _x0000_s1445 _x0000_s1446 _x0000_s1447 _x0000_s1448 _x0000_s1449 _x0000_s1450 _x0000_s1451 _x0000_s1452 _x0000_s1453 _x0000_s1454 _x0000_s1455 _x0000_s1456 _x0000_s1457 _x0000_s1458">должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом величин этих токов.

Основными причинами возникновения коротких замыканий в сети могут быть: повреждение изоляции отдельных частей электроустановок; неправильные действия обслуживающего персонала; перекрытия токоведущих частей установок.

Короткое замыкание в сети может сопровождаться: прекращением питания потребителей, присоединенных к точкам, в которых произошло короткое замыкание; нарушение нормальной работы других потребителей, подключенных к неповрежденным участкам сети, вследствие понижения напряжения на этих участках; нарушением режима работы энергетической системы.

Рассмотрим расчет токов короткого замыкания данного проекта.

Для вычисления токов короткого замыкания по расчетной схеме составляют схему замещения, в которой указывают сопротивления всех источников и потребителей, и намечают вероятные точки для расчета токов короткого замыкания.

В данном проекте за базисное напряжение принимается номинальное напряжение Uном = 110 кВ, а за базисную мощность Sб = 100кВ∙А

Схема представляет собой систему неограниченной мощности. В данном случае для трансформаторов, напряжением короткого замыкания Uк = %            (дается в каталогах)            Uк = 10,5% 

Для удобства расчетов токов короткого замыкания применим упрощенную схему замещения для точки К1 (индуктивная)

Расчет токов короткого замыкания произведен в относительных единицах.

-Хвл = x<img width=«28» height=«41» src=«ref-2_148342705-142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037"> = <img width=«67» height=«41» src=«ref-2_148342847-247.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038"> = 0,008                                                  (2.35)

х = х0l1= 0,099 ∙ 10 = 0,99                                                           (2.36)

Uном=115 т.к. это Uном воздушных линий

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148343094-5225.coolpic» v:shapes="_x0000_s1459 _x0000_s1460 _x0000_s1461 _x0000_s1462 _x0000_s1463 _x0000_s1464 _x0000_s1465 _x0000_s1466 _x0000_s1467 _x0000_s1468 _x0000_s1469 _x0000_s1470 _x0000_s1471 _x0000_s1472 _x0000_s1473 _x0000_s1474 _x0000_s1475 _x0000_s1476 _x0000_s1477 _x0000_s1478">-Хтр-ра = х<img width=«57» height=«41» src=«ref-2_148348319-208.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039"> = <img width=«65» height=«41» src=«ref-2_148348527-233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040"> = <img width=«32» height=«21» src=«ref-2_148348760-122.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">                                       (2.37)

х – определяется по величине Uк (Uк 10-3)

Sном = 16 т.к. – это число и мощность трансформаторов ГПП = 2х16000

Хкабеля = хкаб<img width=«35» height=«41» src=«ref-2_148348882-181.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042"> = <img width=«71» height=«44» src=«ref-2_148349063-251.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043"> = <img width=«40» height=«21» src=«ref-2_148349314-132.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">                                   (2.38)

Хкаб = 0,08 т.к. для кабельных линий U-ем 6-20 кВ величина х = 0,08 Ом/км

Упрощенная схема замещения для точки К1 (активная)

Rвл = r<img width=«52» height=«41» src=«ref-2_148349446-212.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">= <img width=«59» height=«41» src=«ref-2_148349658-224.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046"> = 0,035                                                    (2.39)

r= rl1= 0,43 ∙ 10 = 4,3                                                                  (2.40)

r= 0,43 при решении активного сопротивления данного трансформатора, этим сопротивлением можно пренебречь.

-Rкабеля = r<img width=«35» height=«41» src=«ref-2_148348882-181.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">= <img width=«71» height=«44» src=«ref-2_148350063-256.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048"> = <img width=«32» height=«21» src=«ref-2_148350319-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">                                            (2.41)

для кабелей (кабельных линий) U-ем 6-20 кВ величина r= 0,26 Ом/км

Iб – базисный ток, определяемый по выбранной базисной мощности Sб

Iб = <img width=«45» height=«44» src=«ref-2_148350440-208.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">  = <img width=«67» height=«44» src=«ref-2_148350648-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">= <img width=«24» height=«21» src=«ref-2_148350888-104.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052"> кА                                                    (2.42)

Z– полное сопротивление выраженное в относительных единицах и приведенное к базисной мощности

Z= <img width=«111» height=«35» src=«ref-2_148350992-410.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">                                                                           (2.43)

SХ = 0,96 мОм

SR= 0,265 мОм

Z= <img width=«152» height=«29» src=«ref-2_148351402-332.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054"> мОм

Ток короткого замыкания для точки К1

Iкз1 = Iб / Z= 5,5 / 0,99 = 5,55 кА                                                 (2.44)

iударн = <img width=«25» height=«23» src=«ref-2_148351734-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">к Iк = 1,41 ∙ 1,35 ∙ 5,55 = 10,57                               (2.45)

К = Sх / Sr= 0,96 / 0,265 = 3,9                                            

<img width=«693» height=«1071» src=«ref-2_148351848-5214.coolpic» v:shapes="_x0000_s1479 _x0000_s1480 _x0000_s1481 _x0000_s1482 _x0000_s1483 _x0000_s1484 _x0000_s1485 _x0000_s1486 _x0000_s1487 _x0000_s1488 _x0000_s1489 _x0000_s1490 _x0000_s1491 _x0000_s1492 _x0000_s1493 _x0000_s1494 _x0000_s1495 _x0000_s1496 _x0000_s1497 _x0000_s1498">Также как и для точки К1 составляем упрощенную схему для точки К2 (индуктивного сопротивления) и (активного сопротивления)

Сопротивление шин

R= 0,017 Ом/м; х0= 0,31 Ом/м

Sоткл. авт = 200 МВ∙А

Хсист = <img width=«52» height=«44» src=«ref-2_148357062-236.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056"> = <img width=«37» height=«44» src=«ref-2_148357298-185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057"> = 60,5 мОм                                             (2.46)

Rшин = rl= 0,017 ∙ 10 = 0,17

Х шин = х0l= 0,031 ∙ 10 = 0,31

Iкз2 = <img width=«49» height=«44» src=«ref-2_148357483-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058"> = <img width=«65» height=«44» src=«ref-2_148357681-233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059"> = 5,08 кА                                             (2.47)

SR= 0,435 мОм

SХ = 60,81 мОм

Z= <img width=«111» height=«32» src=«ref-2_148357914-401.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060"> = <img width=«109» height=«29» src=«ref-2_148358315-271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061"> = 60,8 мОм

<img width=«40» height=«51» src=«ref-2_148358586-318.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062"> = 139,7

I уд = <img width=«25» height=«23» src=«ref-2_148351734-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">к Iк = 1,41 ∙ 1,3 ∙ 5,08 = 9,3 кА
    продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по производству