Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
Пермский научно-исследовательский политехнический университет
Кафедра «Микропроцессорных средств автоматизации»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по курсу «Электроснабжение промышленных предприятий»
вариант 35
Выполнил студент гр. ЭСз-10-2:
Кузнецов С.Д.
Проверил: старший преподаватель Бачурин А.А.
Пермь, 2014 г.
Содержание
|
Расчёт электрических нагрузок |
|
|
Введение |
3 |
|
Расчёт электрических нагрузок |
5 |
|
Компенсация реактивной мощности |
8 |
|
Выбор цехового трансформатора |
10 |
|
Выбор номинальных параметров питающих проводников |
10 |
|
Выбор аппаратов защиты |
12 |
|
Проверка выбора оборудования по условию отклонения напряжения |
14 |
|
Потери мощности и электроэнергии в трансформаторе и линии Л1 |
15 |
|
Заключение |
17 |
Список литературы 18
Введение
На рис. 1 приведена радиальная схема цеховой электрической сети, от которой питаются трёхфазные асинхронные двигатели, используемые для привода различных производственных механизмов. По назначению электродвигатели разделены на четыре однородные группы, каждая из которых подключена к отдельному силовому распределительному пункту (СП).
Номинальное напряжение на шинах РП – 6 кВ.
Требуется:
1. Определить по методу коэффициента максимума электрическую нагрузку цехового трансформатора и всех, указанных в схеме линий.
2. Выполнить мероприятия по максимально возможной компенсации реактивной мощности (РМ). За источник РМ принять батареи статических конденсаторов.
3. Выбрать цеховой трансформатор и выписать его технические данные из справочника (см. приложение, либо любой электротехнический справочник).
4. Выбрать марки проводов и кабелей всех линий и определить их сечение по нагреву расчётным током.
5. Приняв напряжение на вторичной стороне ТП неизменным и равным 400 В, определить потерю напряжения от шин ТП до наиболее удаленного электродвигателя и сделать вывод о соответствии сечений выбранных проводов и кабелей допустимой потере напряжения.
6. Определить потери мощности и электроэнергии в цеховом трансформаторе и в одной из линий, питающих силовые распределительные пункты (взять произвольно).
7. Сделать выводы по расчётам, а также выбору оборудования.
Считать, что цех работает в три смены, трансформатор включен круглый год.
|
Производство, цех, отделение |
CП1 |
СП2 |
СП3 |
СП4 |
|
Цех огнеупоров |
Дробилки молотковые* |
Питатели* |
Конвейеры* |
Толкатели** |
* - длительный режим работы.
** - повторно-кратковременный режим работы.
Таблица 2
|
Распределительный пункт |
СП1 |
СП2 |
СП3 |
СП4 |
|||||
|
Двигатель |
160 |
125 |
75 |
40 |
13 |
7,5 |
5,5 |
3 |
|
|
Тип (серия) |
АК2 |
АК2 |
АО2 |
АО2 |
АО2 |
А2 |
АО2 |
АО2 |
|
|
Количество двигателей |
2 |
1 |
2 |
3 |
2 |
2 |
3 |
1 |
1.Расчёт электрических нагрузок.
Двигатели на СП работают при повторно-кратковременном режиме работы, нам необходимо их перевести в длительный режим.
, Пв=60%
Все расчеты сведены в таблицу 3
Таблица 3
|
СП1(кВт) |
СП2(кВт) |
СП3(кВт) |
СП4(кВт) |
|
160 |
75 |
40 |
10,1 |
|
160 |
75 |
40 |
10,1 |
|
125 |
- |
40 |
5,81 |
|
- |
- |
- |
5,81 |
|
- |
- |
- |
4,26 |
|
- |
- |
- |
4,26 |
|
- |
- |
- |
4,26 |
|
- |
- |
- |
2,32 |
Получасовой максимум нагрузки (расчётная нагрузка) на всех ступенях распределительных и питающих сетей, включая, преобразователи и трансформаторы, определяется по формуле:
,
Средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену вычисляется из соотношения:
,
Полная расчётная мощность узла и ток определяются по формулам:
;
,
где - номинальное напряжение в узле.
Для распределительных пунктов:
Величина для группы однородных приёмников определяется по суммарной номинальной мощности и коэффициенту использования, характерному для данной группы приёмников:
,
Средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену вычисляется из соотношения:
,
Расчётная реактивная нагрузка в узле принимается равной:
;
.
Эффективное число приёмников:
.
При
;
.
При и
;
Для Л1:
;
Для Л2:
Эффективное число приёмников:
;
Для Л2+Л1:
Эффективное число приёмников:
;
Ки=Рсм1,2/Рн1,2=416/(160+160+125+75+75) =0.7
Км=1,26 (Коэфициент максимума берем из приложения к расчетной работе №1)
Для остальных линий расчёт ведётся аналогично, результаты расчёта сведены в табл.4.
Таблица 4
|
Таблица 4Параметр |
Линия |
|||||
|
Лтп |
Л1 |
Л2 |
Л2+Л1 |
Л3 |
Л4 |
|
|
- |
0,8 |
0,4 |
0,7 |
0,5 |
0,2 |
|
|
- |
0,85 |
0,6 |
0,6 |
0,7 |
0,5 |
|
|
- |
1,33 |
1,33 |
1,33 |
1 |
0,33 |
|
|
- |
3 |
2 |
5 |
3 |
7 |
|
|
- |
- |
- |
416 |
- |
9,38 |
|
|
- |
- |
- |
553,28 |
- |
3,1 |
|
|
- |
1,43 |
2,3 |
1,26 |
1,87 |
2,10 |
|
|
734,7 |
445 |
150 |
524,16 |
120 |
19,7 |
|
|
914,76 |
591,85 |
199,5 |
697,13 |
120 |
3,41 |
|
|
1173,27 |
740,48 |
249,6 |
872,2 |
169,71 |
19,99 |
|
|
Ip, А |
1783 |
1125 |
379 |
1325 |
258 |
30 |
2. Компенсация реактивной мощности
Произведём компенсацию реактивной мощности при помощи статических батарей конденсаторов до нормативного tg=0,4. Установим батарею конденсаторов на шину 0,4кВ. Места присоединения батареи конденсаторов показаны на рис. 2.
Рассчитаем мощность конденсаторной батареи.
Потребляемая реактивная мощность до компенсации 914,76 кВар. Согласно нормативным документам, соотношение потребляемой активной и реактивной мощности должно составлять: tg=0,4, т.е. мощность составит:
кВАр
Необходимый уровень компенсации составит:
кВАр
Для компенсации применим конденсаторную установку контакторного типа:
УКРМ-0,4-625-25-13. Номинальная мощность установки 625 кВАр, имеет 12 ступеней регулирования с шагом 50 кВАр, и одну ступень 20 кВАр.
Расчётная потребляемая мощность с учётом компенсации на линии Лтп составит 290 кВАр, tg=0,4.
Произведём перерасчёт с учётом компенсации реактивной мощности:
кВА
3. Выбор цехового трансформатора
Рассчитаем мощность трансформатора по формуле
кВА
Фактический коэффициент загрузки
Рассчитаем минимальное число трансформаторов
На основании вышестоящих расчетов выбираем цеховой трансформатор.
4. Выбор номинальных параметров питающих проводников
Сечение проводников в цеховых электрических сетях определяется по нагреву расчётным током с последующей проверкой выбранного сечения по потере напряжения. Произведем расчет токов:
А
А
А
А
А
Данные по конструктивному выполнению питающей сети, расчетные токи, поправочные коэффициенты, допустимые токи кабелей и проводов, сечениях жил и количеству параллельно проложенных кабелей, сведем в таблицу 5.
Таблица 5
|
Параметр |
Линия |
||||
|
Лтп |
Л1 |
Л2 |
Л3 |
Л4 |
|
|
Длина линии, км |
0,01 |
0,165 |
0,035 |
0.190 |
0,210 |
|
1783 |
1125 |
1325 |
258 |
30 |
|
|
Способ прокладки |
Вода |
Труба |
Труба |
Открыто |
Кабельный канал |
|
Вид линии |
Кабель |
Кабель |
Кабель |
Кабель |
Кабель |
|
Материал проводника |
Алюминий |
Медь |
Алюминий |
Медь |
Алюминий |
|
Материал изоляции |
Бумага |
Резина |
Резина |
Резина |
Резина |
|
Материал оболочки кабеля |
Свинец, броня |
Нагрево- стойкая резина |
Нагрево- стойкая резина |
Нагрево- стойкая резина |
Пластмасса |
|
1800 |
1220 |
1350 |
260 |
30 |
|
|
S,мм² |
5(4х120) |
4(4х150) |
5(4х185) |
1(4х120) |
1(4х6) |
|
1 |
1,08 |
1,02 |
1 |
1 |
|
|
Марка кабеля |
АСБ |
КГ-НГ |
АПН |
КГ-НГ |
ШПВ |
Расчётный ток двигателя находим по формуле:
Расчетный ток кабеля:
Расчёты по двигателям, а так же данные по конструктивному выполнению питающей сети, расчетные токи, поправочные коэффициенты, допустимые токи кабелей и проводов, сечениях жил и количеству параллельно проложенных кабелей, сведем в таблицу 6.
Таблица 6
|
N |
Рдв,кВт |
Cosџ
|
Iр,А
|
Способ прокладки |
Материал
|
Сечение
|
Iдоп,А |
Марка кабеля |
|
|
Лэ1 |
160 |
0,91 |
253,78 |
Труба |
Алюм. |
1,09 |
3х185 |
270 |
АПН |
|
125 |
0,93 |
194 |
Труба |
Алюм. |
1,09 |
3х120 |
200 |
АПН |
|
|
Лэ2 |
75 |
0,92 |
117,67 |
Открыто |
Медь |
1 |
3х35 |
120 |
ПРП |
|
Лэ3 |
40 |
0,91 |
63,45 |
Труба |
Алюм. |
1,09 |
3х25 |
65 |
КГ |
|
Лэ4 |
13 |
0,89 |
16,38 |
Труба |
Алюм. |
1,09 |
3х3,0 |
18 |
АПН |
|
7,5 |
0,78 |
10,75 |
Труба |
Алюм. |
1,09 |
3х2,0 |
14 |
АПН |
|
|
5,5 |
0,89 |
6,91 |
Труба |
Алюм. |
1,09 |
3х2,0 |
14 |
АПН |
|
|
3 |
0,89 |
3,76 |
Труба |
Алюм. |
1,09 |
3х2,0 |
14 |
АПН |
5. Выбор аппаратов защиты
Для защиты применим автоматические выключатели, т.к. они обеспечивают защиту от перегрузки, к.з., а с приставками нулевую защиту и дистанционное отключение.
Выбор автоматов производится с учётом следующих требований:
Номинальное напряжение автомата, В:
Номинальный ток автомата, А:
Выбор защиты для одиночных электроприемников
Номинальный ток теплового расцепителя вида, А:
Номинальный ток электромагнитного расцепителя вида, А:
где Iпуск- пусковой ток двигателя.
Таблица 7
Защита одиночных электроприемников.
|
|
Рдв,кВт |
Iн,А |
Iпуск,А |
Марка автомата |
Iн.ав,А |
Iт.р,А |
|
(кВар) |
||||||
|
СП1 |
160 |
270 |
1890 |
ВА57-39 |
320 |
320 |
|
160 |
270 |
1890 |
ВА57-39 |
320 |
320 |
|
|
125 |
200 |
1400 |
ВА57-35 |
200 |
200 |
|
|
СП2 |
75 |
120 |
840 |
ВА57-35 |
80 |
80 |
|
75 |
120 |
840 |
ВА57-35 |
80 |
80 |
|
|
СП3 |
40 |
65 |
455 |
ВА57-35 |
80 |
80 |
|
40 |
65 |
455 |
ВА57-35 |
80 |
80 |
|
|
40 |
65 |
455 |
ВА57-35 |
80 |
80 |
|
|
СП4 |
13 |
18 |
126 |
ВА57-35 |
20 |
20 |
|
13 |
18 |
126 |
ВА57-35 |
20 |
20 |
|
|
7,5 |
14 |
98 |
ВА57-35 |
16 |
16 |
|
|
7,5 |
14 |
98 |
ВА57-35 |
16 |
16 |
|
|
5,5 |
14 |
98 |
ВА57-35 |
16 |
16 |
|
|
5,5 |
14 |
98 |
ВА57-35 |
16 |
16 |
|
|
5,5 |
14 |
98 |
ВА57-35 |
16 |
16 |
|
|
3 |
14 |
98 |
ВА57-35 |
16 |
16 |
Выбор защиты для групповых электроприемников
Защиту групповых электроприемников осуществляем только от к.з. Номинальный ток автомата выбираем по формуле (27), ток отсечки по формуле.
где Iпик- пиковый ток (сумма номинальных токов ЭП при пуске наиболшего по мощности)
Таблица 8
|
|
Iр, А |
Iпик, А |
Марка автомата |
Iн.ав, А |
Iэм.р, А |
|
СП-1 |
1125 |
4500 |
ВА57-43 |
1600 |
16000 |
|
СП-2 |
1325 |
5300 |
ВА57-43 |
1600 |
16000 |
|
СП-3 |
258 |
1032 |
ВА57-39 |
320 |
32000 |
|
СП-4 |
30 |
120 |
ВА57-35 |
31,5 |
315 |
|
ТП |
1783 |
7132 |
ВА50-43 |
2000 |
20000 |
6. Проверка выбора оборудования по условию отклонения напряжения.
Потеря напряжения, в одиночных линиях определяется по формулам:
, или
,
Активное удельное сопротивление линии, Ом/км:
где S - сечение провода, жилы кабеля, мм2; γ - удельная проводимость, равная 31,7 [] для алюминия.
Наиболее удаленными двигателями по условию являются двигатели, присоединенные к СП4. Произведем расчет потери напряжения для двигателя мощностью 13 кВт.
Данные для расчета: Сечение кабелей SСП4=6 мм2, SДВ=3,0 мм2; длинна lСП4=0,210 км, lДВ=0,02 км; ток протекающий по кабелям IСП4=30А, IДВ=16,38А;
= 31,7 Ом/км
xo= 0,06 Ом/км.
Раcсчитаем активное удельное сопротивление линий от ТП до СП4 и от СП4 до двигателя:
Ом/км
Ом/км
Потери напряжения от шин ТП до двигателя, при напряжении на шинах равным 400 В:
= (19,7*5,26+3,41*0,06)*0,210=21,8 В
= (13*10,5+11,57*0,06)*0,02=2,7 В
Напряжение в расчётном узле:
=400-24,5=375,5В;
Допустимые отклонения напряжения на зажимах приёмников электроэнергии (ГОСТ 13109-97), +-5% от номинального значения - для электродвигателей и аппаратуры при их пуске и управлении.
Падение напряжения в линии, питающей наиболее мощный двигатель, присоединенный к СП4, удовлетворяет условию допустимой потери напряжения (+–20 В).
7. Потери мощности и электроэнергии в трансформаторе и линии Л1.
Потери мощности в трансформаторе состоят из потерь активной () и реактивной () мощности.
Потери активной мощности
где - потери короткого замыкания (КЗ); - потери холостого хода (ХХ); - фактическая нагрузка трансформатора; - коэффициент загрузки трансформатора; - номинальная мощности трансформатора.
Потери реактивной мощности
где - напряжение КЗ, %; - ток ХХ трансформатора, %.
Активные потери электроэнергии в трансформаторе:
тыс. кВт*ч
где время потерь, ч; - время включения трансформатора, ч.
Время потерь определяем по рисунку в [1] при .
Реактивные потери электроэнергии в трансформаторе:
тыс. кВт*ч
Потери мощности и электроэнергии в линии Л1.
Количество передаваемой электроэнергии за год
тыс. кВт*ч
Среднеквадратичный ток
Потери активной мощности и электроэнергии
тыс.кВт*ч
Потери реактивной мощности и электроэнергии
тыс.кВт*ч
Заключение.
Все расчёты по выбору силового оборудования и проводников провели после определения электрических нагрузок СП, определив количество эффективных приёмников и приведя кратковременные режимы работы двигателей к долговременному.
Силовой трансформатор выбран по каталогу после определения расчётной нагрузки на шинах НН ТП.
Определение сечения проводов и кабелей основано на расчётах по нагреву расчетным длительным током, и принимая во внимание способ прокладки. Длительно допустимые токи кабелей выше расчетных на 5-10%.
Проверив по падению напряжения линию, питающую наиболее удалённый мощный двигатель СП4, сделали вывод о соответствии требований ГОСТ 13109-97 в части допустимого снижения напряжения.
Для компенсации реактивной мощности применена установка компенсации реактивной мощности УКРМ-0,4-625-25-13. Номинальная мощность установки 625 кВАр, имеет 12 ступеней регулирования с шагом 50 кВАр, и одну ступень 20 кВАр. Для исключения перекомпенсации и повышения напряжения в линии вне часов пик нагрузки, ступени установки автоматически отключаются. Расчёт компенсации произведён согласно нормативных документов до соотношения tg=0,4. Установка УКРМ снижает нагрузку на трансформатор и силовые кабели, от ТП до распределительных шин.
Выбранное оборудование полностью удовлетворяет требованиям надежности.
Список литературы.
1. А.И. Герасимов и др. Электротехнический справочник, Т.2: Электротехнические изделия и устройства. М.: Издательский дом МЭИ. – 2007.
2. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов – М.: Высшая школа, 1979.
3. Основы электроснабжения: электронный вариант конспекта лекций. / Сост.: А.В. Ромодин. ПГТУ, 2000.
4. Правила устройства электроустановок. Шестое издание – СПб.: Издательство ДЕАН, 2001