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
СОДЕРЖаНИЕ
Введение
1 Разработка схем питающей и распределительной сетей объекта……………………….
2 Расчет электрических нагрузок……………………………………………………………
2.1 Расчет электрических нагрузок первого уровня……………………………………….
2.2 Расчет электрических нагрузок второго уровня……………………………………….
2.3 Расчет электрических нагрузок третьего уровня………………………………………
3 Выбор устройств компенсации реактивной мощности………………………………….
4 Выбор трансформаторов и исходного варианта комплектной трансформаторной
подстанции…………………………………………………………………………………………
5 Выбор высоковольтного электрооборудования…………………………………………
5.1 Выбор высоковольтного выключателя…………………………………………………
5.2 Выбор высоковольтного кабеля…………………………………………………………
6 Предварительный выбор низковольтного электрооборудования………………………
6.1 Предварительный выбор автоматического выключателя…………………………….
6.2 Выбор шинопровода…………………………………………………………………….
6.3 Предварительный выбор изолированных проводов и кабелей сети 0,4 кВ…………
7 Разработка схемы замещения системы электроснабжения…………………………….
7.1 Схема замещения………………………………………………………………………..
7.2. Произведем расчет параметров схемы замещения и запишем величины этих
параметров в схему замещения…………………………………………………………………...
8 Проверка элементов системы электроснабжения по потерям напряжения в нормальном установившемся режиме……………………….
9 Расчет токов короткого замыкания в электроустановках напряжением до 1кВ………
10 Проверка чувствительности токовых защит сети 0,4кВ……………………………….
11 Окончательный выбор низковольтного электрооборудования……………………….
Заключение…………………………………………………………………………………..
Список использованной литературы ………………………………………………………
ВВЕДЕНИЕ
Целью данного курсового проекта является проектирование системы электроснабжения механического участка
Для достижения этой цели в данном курсовом проекте решаются следующие задачи: разработка схем питающей и распределительной сети объекта, расчет электротехнических нагрузок, выбор устройств компенсации реактивной мощности, выбор трансформаторов и исходного варианта комплектной трансформаторной подстанции, выбор высоковольтного электрооборудования, предварительный выбор низковольтного электрооборудования, проверка элементов системы электроснабжения, разработка схемы замещения системы электроснабжения, проверка элементов системы электроснабжения по потерям напряжения в нормальном установившемся режиме, расчет токов короткого замыкания (КЗ) в электроустановках напряжением до 1 кВ, проверка чувствительности токовых защит сети 0,4 кВ, окончательный выбор низковольтного электрооборудования.
1 РАЗРАБОТКА СХЕМ ПИТАЮЩЕЙ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТЕЙ ОБЪЕКТА
Магистральная схема распределения электроэнергии применяется в тех случаях, когда линии от центра питания до пунктов приемов могут быть проложены без значительных обратных направлений. Магистральные схемы имеют следующие преимущества: лучшую загрузку кабелей при нормальном режиме, меньшее число камер. К недостаткам магистральных схем следует отнести усложнения схем коммутации при присоединении ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающихся от магистрали, при ее повреждении.
На основе плана расположения электрооборудования и прокладке электрических
сетей объектов разработаем электрическую схему участка.
Осветительная Сторонняя нагрузка
Рисунок 1 – Принципиальная электрическая схема
2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Расчёт электрических нагрузок необходим для выбора числа и мощности силовых трансформаторов, мощности и места установки компенсирующих устройств (КУ), для выбора токоведущих элементов по условию допустимого нагрева, определения потерь мощности и напряжения и выбора защиты.
Для цеховой электрической сети расчёт производится на трёх уровнях электроснабжения:
I уровень – линии от РП до отдельных электроприёмников
II уровень – линии от ТП до РП,
III уровень – шины низкого напряжения цеховой ТП.
2.1 Расчет электрических нагрузок первого уровня электроснабжения.
Первый уровень – сети, питающие отдельные электроприемники напряжением до 1000В.
Для электроприемников работающих в длительном режиме, номинальная активная мощность равна паспортной (Рном.пасп=Рном), а повторно кратковременном режиме.
Формула для определения номинальной мощности.
Рном=Рном.пасп.· (1) [10]
где ПВ – паспортная продолжительность включения.
Рном=5,4.· =5,4 (кВт)
Коэффициент использования по активной мощности Киа выбираем по [6, табл. 7.3.1].
Коэффициент загрузки по активной мощности Кза принимаем как Кза=1 для всего оборудования, так как неизвестен график нагрузки и нет справочных данных.
Расчетную активную мощность первого уровня электроснабжения находим по формуле:
Pр1= Кза · Рном, кВт (2) [10]
Pр1=1·5,4=5,4 (кВт)
Расчетную реактивную мощность находим по формуле:
Qр1= рр1· tgφном, кВАр (3) [10]
tgφном – коэффициент реактивной мощности
Qр1=5,4·0,51=2,75 (кВАр)
Полную мощность находим по формуле:
Sр1=, кВА (4) [10]
Sр1==6,06 (кВА)
Расчетный ток первого уровня электроснабжения находим по формуле:
Iр1=, А (5) [10]
Iр1==9,18 (А)
где- номинальное напряжение сети.
=0,38 кВ
Остальные графы таблицы 1 заполняются аналогично первой, по приведенным формулам.
Таблица 1- Электрические нагрузки первого уровня электроснабжения
|
Номер ЭП |
рном.пасп, кВт |
ПВ, отн.ед. |
рном, кВт |
Кза |
сosφном |
tgφном |
Pр1, кВт |
Qр1, кВАр |
Sр1, кВА |
Iр1, А |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
1 |
5,4 |
1 |
5,4 |
1 |
0,89 |
0,51 |
5,4 |
2,75 |
6,06 |
9,18 |
|
2 |
4,4 |
1 |
4,4 |
1 |
0,82 |
0,7 |
4,4 |
3,08 |
5,37 |
8,14 |
Продолжение таблицы 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
3 |
5 |
1 |
5 |
1 |
0,89 |
0,51 |
5 |
2,55 |
5,61 |
12,88 |
|
4 |
10 |
3 |
10 |
1 |
0,89 |
0,51 |
10 |
5,1 |
11,23 |
17,02 |
|
5 |
10 |
1 |
10 |
1 |
0,89 |
0,51 |
10 |
5,1 |
11,23 |
17,02 |
|
6 |
10 |
1 |
10 |
1 |
0,89 |
0,51 |
10 |
5,1 |
11,23 |
17,02 |
|
7 |
7 |
1 |
7 |
1 |
0,8 |
0,75 |
7 |
5,25 |
8,75 |
13,26 |
|
8 |
7 |
1 |
7 |
1 |
0,8 |
0,75 |
7 |
5,25 |
8,75 |
13,26 |
|
9 |
3 |
1 |
3 |
1 |
0,86 |
0,59 |
3 |
1,77 |
3,48 |
5,27 |
|
10 |
9 |
1 |
9 |
1 |
0,89 |
0,51 |
9 |
4,59 |
10,1 |
15,3 |
|
11 |
10 |
1 |
10 |
1 |
0,89 |
0,51 |
10 |
5,1 |
11,23 |
17,02 |
2.2 Расчет второго уровня электроснабжения
Второй уровень – сети, питающие сборки напряжение ниже 1000В, от которых непосредственно питаются электроприемники. К этому же уровню относятся сами сборки и распределительные шинопроводы.
Определим cosφc и Киа ,они определяются по справочным приложениям исходя из вида технологического оборудования и режима его работы.
Киа - коэффициент использования по активной нагрузке
Средняя активная мощность за наиболее загруженную смену находим по формуле:
Pс=Киа·Рном, кВт (6) [10]
Pс=0,2·7 =1,4 (кВт)
Средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену находим по формуле:
Qс= Pс· tgφc, кВАр (7) [10]
где tgφc – коэффициент реактивной мощности средней нагрузки
Qс=1,4·1,17=1,64 (кВАр)
Полную активную мощность находим по формуле:
∑Рном= Рном1+ Рном2+…+ Рном10 (8) [10]
∑Рном= 36(кВт)
Коэффициент расчетной нагрузки Кра для питающих сетей напряжением до 1000В зависит от nэ (эффективного числа ЭП) и от коэффициента использования активной мощности группы ЭП, выбираем по [6, табл.3].
Кра= 2,14
Определим эффективное число электроприемников.
nэ= (9) [10]
Следует отметить, что nэ n всегда. Это значит, что эффективное число электроприемников не может быть больше их реального числа в рассматриваемой группе.
nэ==4,5
Коэффициент расчетной мощности по реактивной мощности рассчитываем по формуле:
Крр≈, (10) [10]
Крр≈1+=1,08
Расчетную активную мощность второго уровня электроснабжения находим по формуле:
Рр2= Кра· Рс, кВт (11) [10]
Рр2=2,14·6,48=13,87 (кВт)
Расчетную реактивную мощность второго уровня электроснабжения находим по формуле:
Qр2= Крр· ∑Qc, кВАр (12) [10]
Qр2=1,08·8,19=8,85 (кВАр)
Полную мощность находим по формуле:
Sр2=, кВА (13) [10]
Sр2==16,45 (кВА)
Расчетный ток второго уровня электроснабжения находим по формуле
Iр2=, А (14) [10]
Iр2==23,77 (А)
где - номинальное среднее напряжение (0,4 кВт).
Остальные графы таблицы заполняются аналогично.
Таблица 2- Электрические нагрузки второго уровня электроснабжения для шинопровода 1,2
|
Название узла нагрузки: шинопровод 1 |
|||||||||||||
|
Исходные данные |
Расчетные величины |
||||||||||||
|
технологические |
справочные |
tgφc |
Pс, кВт |
Qс, кВАр |
nэ, шт. |
Кра |
Крр |
Рр2, кВт |
Qр2, кВАр |
Sр2, кВА |
Iр2 А |
||
|
номер ЭП |
Рном, кВт |
Киа |
cosφc |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
7 |
7 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
1,4 |
1,64 |
|||||||
|
8 |
7 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
1,4 |
1,64 |
|||||||
|
9 |
3 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
0,6 |
0,7 |
|||||||
|
10 |
9 |
0,12 |
0,5 |
1,73 |
1,08 |
1,87 |
|||||||
|
11 |
10 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
2 |
2,34 |
|||||||
|
∑ |
36 |
0,18 |
6,48 |
8,19 |
4,5 |
2,14 |
1,08 |
13,87 |
8,85 |
16,45 |
23,77 |
||
|
Название узла нагрузки: шинопровод 2 |
|||||||||||||
|
1 |
5,4 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
0,76 |
1,31 |
|||||||
|
2 |
4,4 |
0,12 |
0,5 |
1,73 |
0,53 |
0,92 |
|||||||
|
3 |
5 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
1 |
1,17 |
|||||||
|
4 |
10 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
2 |
2,34 |
|||||||
|
5 |
10 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
2 |
2,34 |
|||||||
|
6 |
10 |
0,2 |
0,65 |
1,17 |
2 |
2,34 |
|||||||
|
∑ |
45,8 |
0,18 |
8,29 |
10,42 |
5,6 |
1,85 |
1,02 |
15,34 |
10,6 |
18,66 |
26,97 |
2.3 Расчет электрических нагрузок третьего уровня электроснабжения.
Третий уровень – магистральный шинопровод и сборные шины напряжением 1000В цеховых трансформаторных подстанций.
Расчетную активную мощность третьего уровня электроснабжения находим по формуле:
Рр3=4· (Рр2ш1 + Рр2ш2), кВ (15) [10]
Рр3=4· (13,87 +15,34)=116,84 кВт
Расчетную реактивную мощность третьего уровня электроснабжения находим по формуле:
Qр3=4· (Qр2ш1 + Qр2ш2), кВАр (16) [10]
Qр3=4· (8,85 + 10,63)=77,92 (кВАр)
Полную мощность находим по формуле:
Sр3=, кВА (17) [10]
Sр3==140,44 (кВА)
Расчетный ток третьего уровня электроснабжения находим по формуле
Iр3=, А (18) [10]
Iр3==202,95 (А)
3 ВЫБОР УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Компенсация реактивной мощности является важной задачей при проектирование системы электроснабжения цеха. Компенсация реактивной мощности не только улучшает качество электрической энергии в сетях, но и является одним из способов сокращения потерь электрической энергии.
Под компенсацией реактивной мощности понимается снижение реактивной мощности циркулируемой между источником питания и электрическим приемником, а следовательно и снижение тока в генераторах и сетях.
Проведение мероприятий по КРМ дает значительный технико-экономический эффект, заключающийся в снижении потерь активной мощности, напряжения, в лучшем использование оборудования, увеличение пропускной способности элементов сети по активной мощности.
Во вновь проектируемых электрических сетях компенсация реактивной мощности позволяет снизить число и мощность силовых трансформаторов, сечение проводов линий и габариты аппаратов РУ.
Рассчитываем мощность конденсаторных установок на шинах 0.4 кВ цеховой трансформаторной подстанции.
Производим расчет по следующим формулам:
Qку=Р, кВАр (19) [11]
где Qку- расчетная мощность комплектной конденсаторной установки;
tgφ1, tgφ2 - коэффициент реактивной мощности соответственно фактический и требуемый.
tg (20) [11]
tg=0,67
tg
Рассчитаем общую мощность конденсаторных установок:
Qку=116,84·(0,67-0,29)= 44,39 (кВАр)
Выбираем комплектную конденсаторную установку:
УК2-0,415-40Г3,
где 40 – мощность, кВАр
Компания: торговый дом конденсаторного оборудования «ООО Конденсатор».
Назначение: для повышения коэффициента мощности электрооборудования промышленных предприятий и распределительных сетей на напряжение 0,4 кВ частотой 50 Гц, путем автоматического регулирования реактивной мощности.
Установка состоит из каркаса съемных конденсаторных модулей и регулятора реактивной мощности. В состав съемного конденсаторного модуля входят: конденсаторный блок, предохранители и магнитный пускатель.
Конденсаторная установка выбирается по реактивной мощности, которая находится в разрешенном диапазоне. При этом установку нужно выбрать с автоматическим регулятором, чтобы не переключать ступени в ручную.
4 ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ И ИСХОДНЫЕ ВАРИАНТЫ КОМПЛЕКТНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ
Однотрансформаторные ТП 6-10/0,4 кВ применяется при питании нагрузок, допускающих перерыв в электроснабжении на время не более 1 суток, необходимо для ремонта или замены поврежденного элемента (питания электроприемников 3 категории).
При выборе трансформаторов нужно стараться выбрать их в рамках комплектных ТП, выпускаемых специализированными предприятиями [9, стр. 125-145], - т.к. комплектные ТП более надежны в эксплуатации, компактны, снабжены необходимыми устройствами защиты и автоматики по сравнении с обычными ТП.
В проектной практике трансформаторы ТП часто выбирают по расчетной нагрузке объекта третьего уровня электроснабжения и рекомендуемым коэффициентом экономической загрузке трансформатора.
Расчет коэффициента экономической загрузки трансформатора.
– выбираем по [8, табл. 32] (для однотрансформаторных с нагрузкой 3;2 категории при наличии складского резерва трансформаторов).
(кВА) (21) [11]
где S- номинальная мощность трансформатора.
S´- расчетная мощность третьего уровня с учетом компенсации мощности
(кВА) (22) [11]
кВА
кВА
КТП промышленного типа выпускаются в соответствии с ГОСТ 14695 – 80 мощностью 160 кВА. Поэтому выбираем КТП – 160/10/0.4 У3.
Берем со справочника по электротехнике и электрооборудованию [6]
Таблица 3- Технические характеристики КТП – 160/10/0,4 УЗ
|
Марка |
Мощность кВа |
Напр. первич. кВ |
Напр. втор. кВ |
Напр. к.з. % от номинального |
Мощность потерь, кВт |
Ток х.х. % от номинального |
Габарит, мм. |
Масса, т |
|
|
Холостого хода |
Коротк. замыкания |
||||||||
|
ТМ-160/10 |
160 |
10; 6 |
0,4; 0,69 |
4,5 |
0,565 |
2,65 |
1220×1020:1600 |
2,4 |
5 ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
5.1 Выбор высоковольтного кабеля
Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электроэнергии в электрических сетях напряжением до 500 (кВ). На территории предприятия электроснабжение выполняется с помощью кабелей
За основу возьмем кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена т.к. сшитый полиэтилен идеально подходит для изоляции высоковольтных кабелей.
Достоинства кабелей с СПЭ – изоляцией по отношению кабелей с бумажной изоляцией.
- экологическая безопасность. Отсутствие жидких включений обеспечивает сохранение чистоты окружающей среды, что позволяет прокладывать кабель на любых объектах и эксплуатировать кабельные линии практически без технического обслуживания;
- высокий ток термической стойкости при КЗ;
- небольшая масса, маленький диаметр и, соответственно, радиус изгиба, легкость прокладки как в кабельных сооружениях, так и в земле на сложных трассах;
- низкая повреждаемость кабеля с СПЭ – изоляцией (по зарубежным данным процент электрических пробоев кабелей с СПЭ – изоляцией на два – три порядка ниже, чем кабелей с бумажной изоляцией);
- отсутствие каких – либо жидких компонентов (масел) для усиления диэлектрических свойств изоляции и, как следствие, упрощение монтажного оборудования, что таким образом, уменьшает время и снижает стоимость прокладки и монтажа [8];
а) Выбор кабеля по экономической плотности тока:
( мм) (23) [11]
(24) [11]
=7,45
В соответствии с [7, табл. 35] для металлообрабатывающего завода:
Т= 4300 – 4400
Т - среднее значение продолжительности исполнения максимума нагрузки.
В соответствии с [7, табл. 34] находим экономическую плотность тока. Для кабеля из пластмассовой изоляцией и алюминиевыми жилами
j=1,4 (А/мм)
5,32(мм) – экономически целесообразное сечение.
Выбираем сечение равное 50 мм, как минимально выпускаемое промышленностью.
б) Выбор кабелей по допустимой длительной нагрузке.
Сечение кабеля, выбранное по нормированным значениям плотности тока, должно удовлетворять условиям допустимого нагрева в нормальных и послеаварийных условиях работы.
Фактическую допустимую токовую нагрузку для кабелей в нормальном режиме работы будем определять по выражению:
(25) [11]
где -допустимая длительная токовая нагрузка для прокладки кабелей в земле и расположение фаз треугольником равная 170 (А) по справочнику, а все остальные коэффициенты принимаем равными единицей.
=170 (А)
У нас однотрансформаторная подстанция, поэтому кабель перезагружаться не может.
в) Проверка сечений жил кабеля на термическую стойкость при КЗ.
Таблица 4- Допустимые значения токов к.з. для жил кабеля с СПЭ – изоляцией
|
Жила |
Сечение жилы мм |
||||
|
50 |
70 |
95 |
120 |
150 |
|
|
Алюминиевая |
5,36 |
7,52 |
10,14 |
12,88 |
16,18 |
Рассчитываем действительный ток термической стойкости кабеля исходя из реального времени отключения токов КЗ релейной защиты.
==16,18
Окончательно выходит кабель сечением 150 мм
Выберем марку кабеля. Будем считать что кабель проложен в сухом грунте. Следовательно выбираем марку АПвВ (без покрытия нераспространения горения)
АПвВ 1150/25-10
А - алюминиевая жила
Пв - изоляция из сшитого полиэтилена
В - обмотка из ПВХ пластиката
1- жила
150 мм- сечение
25 - сечение экрана
10- напряжение
5.2 Выбор высоковольтного выключателя
В настоящее время при проектировании и модернизации применяют вакуумные и элегазовые выключатели на напряжение 10кВ.
Вакуумные выключатели.
Достоинства: простота конструкции, высокая надежность, высокая коммутационная износостойкость, малые размеры, взрыво- и пожаробезопасность, отсутствие загрязнения окружающей среды, малые эксплуатационные расходы.
Недостатки: сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения, возможность коммутационных перенапряжений.
Элегазовые выключатели.
Достоинства: взрыво- и пожаробезопасность, быстрота действия, высокая отключаемая способность, малый износ дугогасительных контактов, возможность создания серии с унифицированными узлами (модулями), пригодность для наружной и внутренней установки.
Недостатки: необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки SF6, относительно высокая стоимость SF6.
Я выбираю вакуумные выключатели, так как по сравнению с элегазовыми они дешевле и не имеют необходимости специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки дорогостоящей SF6 [7].
Предварительно выбираем марку выключателя по [9, табл. 1.11.1]. Из предоставленного перечня выключателей выбираем выключатель марки ВВЭ – 10 – 20/630 У3 .
Проверим этот выключатель по основным параметрам.
а) по номинальному напряжению:
где - номинальное напряжение выключателей;
- номинальное напряжение установки, в которой размещается выключатель.
10кВ = 10кВ
Выключатель по номинальному напряжению проходит.
б) По току продолжительного режима:
(26) [11]
где - номинальный ток выключателя
==7,45 (А)
(27) [11]
630А 7,45А
Выключатель по току продолжительного режима проходит.
в) по отключающей способности в отношении периодической составляющей тока КЗ.
(28) [11]
где - номинальный ток отключения выключателя;
– периодическая составляющая тока короткого замыкания в момент времени.
Согласно выбранному выключателя кА, периодическая составляющая тока короткого замыкания из задания.
Поскольку в нашей ситуации шины энергосистемы неизменного напряжения, то
==13кА
20кА>13кА
Выключатель проходит по отключающей способности в отношении периодической составляющей тока к.з.
г) По отключающей способности в отношении апериодической составляющей тока к.з.:
(29) [11]
где -нормированное процентное содержание апериодической составляющей в отключаемых токах равная нулю.
номинальное допустимое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени(t).
апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов.
(30) [11]
где постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.
0,04с
1,75
Слева и справа в неравенстве числа получаются величины близкие к нулю, поэтому эту проверку нужно дополнить следующей:
д) на отключение полного расчетного тока КЗ (суммы периодической и апериодической составляющей тока КЗ)
Эта проверка проводится, если условие < соблюдается, а > не соблюдается условие пункта г.
=+= 28,2818,39
Выключатель проходит.
е) по включающей способности
(31) [11]
где - номинальный ток включения выключателя (действующее значение периодической составляющей принимаем).
20кА>13кА
Выключатель проходит по включающей способности.
ж) по электродинамической стойкости
(32) [11]
где - амплитудное значение тока динамической стойкости
- ударный ток трехфазного КЗ
(кА) (33) [11]
= кА
52 кА
52 кА> кА
Выключатель проходит по электродинамической стойкости.
з) по термической стойкости
где Iтер- ток термической стойкости;
tтер- длительность протекания тока термической стойкости;
Вк- тепловой импульс тока КЗ, он определяется по формуле:
(34) [11]
где Iпо- действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени t=0 от эквивалентного источника, берем из задания на КП;
Та.экв- эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ;
tоткл- расчетная продолжительность КЗ с учетом реальной величины.
0,77
308136,89
Выключатель проходит по термической стойкости
Окончательно выбираем выключатель марки:
ВВЭ – 10 – 20/630 У3
где В – выключатель
В – вакуумный
Э – электромагнитный привод
10 – UН.В. = 10 кВ
20 – IН.ОТКЛ. = 20 кА
630 – номинальный ток
У – умеренный климат
3 – внутренней установки
6 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР НИЗКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
6.1 Предварительный выбор автоматического выключателя
Рассчитаем ток выключателя QF1
I, А (35) [11]
I
Рассчитаем номинальный ток расцепителей автоматического выключателя
I- для линии с одним ЭД;
I - для групповой линии с несколькими ЭД
По результатам расчетов заходим в таблицу А.В. Шеховцова и подбираем стандартное значение I и эти значения заносим в таблицу 5
I для автомата QF1 формула следующая:
I - для линии с очень большим числом двигателей
I
Таблица 5- Предварительный выбор автоматических выключателей
|
Номер QF |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
,А |
231,21 |
23,77 |
26,97 |
17,02 |
15,3 |
5,27 |
13,26 |
13,26 |
12,88 |
|
|
,А |
250 |
31,5 |
31,5 |
20 |
20 |
8 |
20 |
20 |
16 |
|
|
,А |
250 |
100 |
100 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
|
|
12 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
||
|
ПКС,кА |
15 |
5 |
5 |
3 |
3 |
2 |
3 |
3 |
3 |
|
|
Марка QF |
ВА51-35 |
ВА51-31 |
ВА51-31 |
ВА51-25 |
ВА51-25 |
ВА51-25 |
ВА51-25 |
ВА51-25 |
ВА51-25 |
|
|
RQF,мОм |
1 |
2,05 |
2,05 |
25,52 |
25,52 |
25,52 |
25,52 |
25,52 |
25,52 |
|
|
XQF,мОм |
0,5 |
1,2 |
1,2 |
16,88 |
16,88 |
16,88 |
16,88 |
16,88 |
16,88 |
Продолжение таблицы 5
|
Номер QF |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
|
,А |
17,02 |
8,14 |
17,02 |
9,18 |
17,02 |
|
|
,А |
20 |
10 |
20 |
12,25 |
20 |
|
|
,А |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
|
|
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
||
|
ПКС, кА |
3 |
2,5 |
3 |
2,5 |
3 |
|
|
Марка QF |
ВА51-25 |
ВА51-25 |
ВА51-25 |
ВА51-25 |
ВА51-25 |
|
|
RQF, мОм |
25,52 |
25,52 |
25,52 |
25,52 |
25,52 |
|
|
XQF,мОм |
16,88 |
16,88 |
16,88 |
16,88 |
16,88 |
6.2 Предварительный выбор шинопровода.
Шинопровод выбирается по справочным материалам [9, стр. 47].
Выбираем распределительный шинопровод. Шинопровод выбирается по номинальному напряжению и току.
Выбираем: ШРА 4-100-44-У3
100А - Номинальный ток
380/220В – Номинальное напряжение
7кА – электродинамическая стойкость удельного тока к.з.
3,5511,2 – Сечение шин, мм
IP44 – Степень защиты
У3 – Наружная установка
6.3 Предварительный выбор изолированных проводов и кабелей сети 0,4 кВ
Выбираем провод марки АПРТО [10, табл 4.4.1] . Провод с алюминиевой жилой, с резиновой изоляцией в оплетке из хлопчатобумажной пряжи, пропитанный противо гнилостным составом. Он применяется для монтирования вторичных цепей, прокладки в трубах, пустотных каналах несгораемых строительных конструкций и для монтирования силовых и осветительных цепей в машинах и станках.
Сечение токопроводящих жил определяют [8, табл.58]
Выбираем R и X для наших проводов [10,табл.4.4.1]
Длина линий определяется по чертежу.
Таблица 6 - Предварительный выбор изолированных проводов и кабелей сети 0,4 кВ
|
Номер кабеля |
W2 |
W3 |
W4 |
W5 |
W6 |
W7 |
W8 |
W9 |
W10 |
W11 |
W12 |
W13 |
W14 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
Iн.р,А |
23,77 |
26,97 |
17,02 |
15,3 |
5,27 |
13,26 |
13,26 |
12,88 |
17,02 |
8,14 |
17,02 |
9,18 |
17,02 |
|
Iдд,А |
30 |
30 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
|
Число жил* S,мм |
45 |
45 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
|
Условия прокладки |
В ТРУБЕ |
||||||||||||
|
марка |
АПРТО |
||||||||||||
|
R,мОм/м |
5,21 |
5,21 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
|
X,мОм/м |
0,1 |
0,1 |
0,116 |
0,116 |
0,116 |
0,116 |
0,116 |
0,116 |
0,116 |
0,116 |
0,116 |
0,116 |
0,116 |
|
L,м |
Провода должны соответствовать номинальному току расцепителя автомата.
7 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
7.1 Схема замещения
Схема замещения разрабатывается на основе принципиальной электрической схемы.
Шины КТП 0,4 кВ
Рисунок 2 – Схема замещения системы ЭСН.
7.2 Произведем расчет параметров схемы замещения и запишем величины этих параметров в схему замещения
Рассчитаем эквивалентное индуктивное сопротивление энергосистемы приведенное к ступени низшего напряжения сети, по формуле:
,Ом (36) [11]
где Uср.ном.н – среднее номинальное напряжение сети, подключенной к обмотке низшего напряжения трансформатора;
Uср.ном.в.- среднее номинальное напряжение сети, к которой подключена обмотка высшего напряжения трансформатора;
- действующее значение периодической составляющей тока, при трёхфазном КЗ на шинах ГПП 10 кВ.
(мОм)
Рассчитаем активное и индуктивное сопротивление кабельной линии 10 кВ W1 по формулам:
, Ом (37) [11]
,Ом (38) [11]
где Rw1 и Xw1 – сопротивление кабеля W1 приведенное к стороне низкого напряжения, мОм.
Rw1 и Хw1 – удельное сопротивление кабеля W1, мОм/м. Определяем по [8, стр. 403, табл. 8.2.13.и 8.2.15];
lw1 – длинна кабеля, км
(мОм)
(мОм)
Определяем сопротивление трансформатора по [6, с. 22, по табл.32]
Таблица 7 - Сопротивление трансформатора
|
Мощность тр-ра, кВА |
X1T = Х2T, мОм |
XOT, мОм |
R1T = R2T, мОм |
ROT, мОм |
|
160 |
43 |
43 |
19,3 |
19,3 |
R1T, X1T - активное и индуктивное сопротивление прямой последовательности
R2T, Х2T - активное и индуктивное сопротивление обратной последовательности
ROT, XOT - активное и индуктивное сопротивление нулевой последовательности
Сопротивление QF1 берём из таблицы 5 пункта 6.
RQF1= Rа+Rп, мОм (39) [11]
XQF1= Xа , мОм (40) [11]
RQF1 = 1 мОм
XQF1 = 0,5 мОм
8 ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПО ПОТЕРЯМ НАПРЯЖЕНИЯ В НОРМАЛЬНОМ УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ
Приемники электроэнергии и аппараты, присоединенные к электрическим сетям, предназначены для работы при определенных номинальных параметрах.
Среди основных показателей качества электроэнергии очень важным является установившиеся отклонение напряжения.
Потери напряжения в цеховых трансформаторах определяются либо по таблицам справочных данных, либо по формуле:
(41) [11]
где P и Q – активная и реактивная нагрузка трансформатора;
U – напряжение на шинах 0,4 кВ;
RT, XT – активное и реактивное сопротивление трансформатора, приведенное к стороне низшего напряжения.
(В)
9 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1кВт
Рассчитаем ток трех, двух и однофазного КЗ на шинах 0,4кВ подстанции.
При электроснабжении электроустановки от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ , кА, без учета подпитки от электродвигателей рассчитывают по формуле:
=, кА (42) [11]
где R1∑, X1∑ - соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивление прямой последовательности цепи КЗ, мОм.
Сопротивления R1∑ и X1∑ соответственно равны:
R1∑ =Rт+RQF+Rw, (43) [11]
X1∑=Xc+Xт+XQF+Xw, (44) [11]
где Xc– эквивалентное индуктивное сопротивление энергосистемы, мОм, приведенное к ступени низшего напряжения;
Rт, Xт – активное и индуктивное сопротивление прямой последовательности понижающего трансформатора, мОм, приведенные к ступени нижнего напряжения сети;
RQF, XQF – активное и индуктивное токовых катушек и переходных сопротивлений подвижных контактов автоматических выключателей, мОм;
Rw, Xw – активное и индуктивное сопротивление, мОм, кабельных линий напряжением 0,4 кВ, а также приведенные к ступени низшего напряжения сопротивление КЛ напряжением 10 кВ.
R1∑=1,395+19,3+1=21,695 (мОм)
X1∑=0,274+43+0,5+0,678=44,452 (мОм)
==6,15 (кА)
При электроснабжении электроустановки напряжением до 1 кВ от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное значение периодической составляющей тока двухфазного КЗ , кА, определяют по формуле:
(45) [11]
(кА)
Если электроснабжение электроустановки напряжением до 1 кВ осуществляется от энергосистемы через понижающий трансформатор, то начальное действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ от системы , кА, рассчитывают по формуле:
=, кА (46) [11]
где R0∑, X0∑ - соответственно суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивление нулевой последовательности расчетной схемы относительно точки КЗ, мОм.
Сопротивления R0∑ и X0∑ соответственно равны
R0∑=Rот+RQF, (47) [11]
X0∑=Xот+XQF, (48) [11]
где Rот и Xот– активное и индуктивное сопротивление нулевой последовательности понижающего трансформатора, приведенные к степени низшего напряжения, мОм.
R0∑=19,3+1=20,3 (мОм)
X0∑=43+0,5=43,5 (мОм)
==4,71 (кА)
10 ПРОВЕРКА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТОКОВЫХ ЗАЩИТ СЕТИ 0,4 кВ
Воспользуемся [2, табл.52]- Чувствительность токовых защит. У нас выбран автоматический выключатель, тогда чувствительность токовых защит определяем по формуле. [3, табл.52]. Рассчитаем чувствительность токовой защиты автоматического выключателя QF1 для двух и однофазного КЗ.
К=
где К, К- коэффициент чувствительности токовых защит при однофазном и двухфазном КЗ соответственно;
Кр – коэффициент разброса срабатывания отсечки по току (определяется по справочным данным по выключателям).При отсутствии справочных данных по Кр для автоматических выключателей с номинальным током до 100А – 1,1, а для автоматических выключателей с номинальным током более 100А – 1,1 В нашем случае автоматический выключатель QF1 с номинальным током 630А более 100А, поэтому 1,1
1,57
К= 1,35>1,25
Выключатель проходит по чувствительности токовых защит.
11 ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР электрооборудования и аппаратов защиты сети 0,4 кв
Окончательный выбор производится по результатам расчета токов КЗ, поскольку токи КЗ. рассчитаны только на шинах 0,4кВ, то окончательно можем проверить только автомат QF1. Автомат QF1 проверяем по предельной коммутационной способности.
(49) [11]
I=
15 кА >6,15 кА
Автомат проходит по ПКС, по чувствительности автомат прошел в соответствии с пунктом(10)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном курсовом проекте разработана магистральная система электроснабжения цеха на основе однотрансформаторной КТП, при этом все электроприемники подключаются непосредственно к шинам КТП. В рамках этой системы выбрано низковольтное и высоковольтное электрооборудование: шинопроводы марки ШРА 4-100-44-У3,комплектная трансформаторная подстанция марки КТП – 160/10/0,4 У3, высоковольтный выключатель марки ВВЭ-10-20/630-У3,высоковольтный кабель марки АПвВ с СПЭ – изоляцией, автоматические выключатели марки ВА, изолированные провода марки АПРТО. Разработана схема замещения электрической сети участка. Рассчитаны токи КЗ на шинах КТП, потери напряжения и проверена чувствительность токовой защиты автомата трансформатора.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 2.104—68 ЕСКД. Основные надписи
2. ГОСТ 2.106—68 ЕСКД. Текстовые документы
3. ГОСТ 2.109—73 ЕСКД. Основные требования к чертежам
4. ГОСТ 2.301—68 ЕСКД. Форматы
5. ГОСТ 2.304—81 ЕСКД. Шрифты чертежные
6. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учеб. пособие для ВУЗов. – 3-е изд., испр. – М.: высш. Шк., 2002. – 255с.
7. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: Учеб. Пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2006. – 480с.
8. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2003. – 214с.
9. Электроснабжение отрасли. Справочные материалы к методическим указаниям по выполнению курсового и частей дипломного проекта по специальности 140613 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования». Составил: И.Ю. Камардин. – Бежецк, БПЭК,2007.
10. Электроснабжение отрасли. Методическое пособие по выполнению курсового проекта для студентов специальности 140613 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования» Часть I. Составил: И.Ю. Камардин. – Бежецк, БПЭК,2007.
11. Электроснабжение отрасли. Методическое пособие по выполнению курсового проекта для студентов специальности 140613 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования» Часть II. Составил: И.Ю. Камардин. – Бежецк, БПЭК, 2007.