|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯСтр 1 из 15Следующая ⇒
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Системы электроснабжения городов и промышленных предприятий» для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Курган 2018
Кафедра: «Энергетика и технология металлов»
Дисциплина: «Системы электроснабжения городов и промышленных предприятий»
Составили: канд. техн. наук, доц. В. И. Мошкин, доц. Н. С. Деркач
Составлены на основе переработанных методических указаний к курсовому проектированию по дисциплине «Системы электроснабжения» / Мошкин В. И., Деркач Н. С., Стрижова Т.А. Часть 1 и 2. – Курган: Изд-во КГУ. – 2005. – 55 с.
Утверждены на заседании кафедры « » 2017 г.
Рекомендованы методическим советом университета « » 2017 г.
ВВЕДЕНИЕ Развитие народного хозяйства и требования научно-технической революции диктуют необходимость совершенствования промышленной энергетики: создания экономически надежных систем электроснабжения промышленных предприятий, автоматизированных систем управления технологическими процессами. Электрическая энергия занимает первое место по своему влиянию на технологический процесс, на качество и количество выпускаемой продукции. Одной из важнейших задач развития энергетики является разработка и построение рациональных систем электроснабжения. К этой задаче имеет непосредственное отношение курсовое проектирование системы электроснабжения предприятия, которое включает в себя рациональный выбор всех элементов системы электроснабжения, выбор рационального напряжения систем внешнего и внутреннего электроснабжения, нахождение рационального места расположения главной распределительной подстанции и компенсирующих устройств; выбор схемы питания и аппаратуры с учетом надежности электроснабжения. Система электроснабжения на основе технико-экономических расчетов является одним из существенных резервов повышения эффективности капиталловложений и должна удовлетворять ряд требований: высокой надежности и экономичности, удобству и безопасности эксплуатации, должна обеспечивать требуемое качество электроэнергии, соответствующие уровни напряжения и т.п. Курсовой проект по электроснабжению промышленных предприятий является итоговым этапом изучения целого ряда общепрофессиональных и специальных дисциплин. При курсовом проектировании студенту приходится самостоятельно ставить и решать вопросы, не имеющие однозначного ответа. Перед началом работы над курсовым проектом руководителем выдается задание на проектирование. Во время работы с проектом студенты обязаны регулярно посещать консультации. На консультации руководитель просматривает выполненные разделы проекта и подтверждает или корректирует принимаемые технические решения. Студент полностью отвечает за принятые в проекте решения, правильность расчетов и грамотность изложения текста пояснительной записки. Законченный проект, подписанный студентом и руководителем, представляется на защиту преподавателю, ведущего курсовое проектирование. При защите студент должен четко в течение 5-7 минут дать краткую характеристику, отметить основные принятые в проекте технические решения, а также ответить на вопросы. При выставлении оценки учитывается не только качество выполнения проекта, но и знание студентом вопросов проектирования, устройства и особенностей примененного электрооборудования, вопросов эксплуатации и техники безопасности, а также умение аргументированно отстаивать принятые решения.
СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Исходными данными для курсового проекта служат генплан промышленного предприятия, установленные мощности по цехам (укрупненные данные) и по подробно рассчитываемому цеху, характеристики источников питания, заданные район расположения предприятий и вид грунта на его территории. Введение. РАЗДЕЛЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Технический паспорт проекта
В паспорт включаются исходные данные и основные характеристики спроектированной системы электроснабжения предприятия: - суммарная установленная мощность электроприемников предприятия (цеха) напряжением ниже 1000В; - суммарная установленная мощность электроприемников предприятия (цеха) напряжением выше 1000В с указанием типа, количества и мощности отдельных электроприемников; - категория основных потребителей по надежности электроснабжения (I, II, III); - полная расчетная мощность на шинах ГПП (МВА); - предельные значения коэффициента реактивной мощности (tgj); - напряжение внешнего электроснабжения (кВ); - мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме питающих предприятие линий (МВА); - расстояние от предприятия до питающей подстанции энергосистемы, тип и сечение питающей линии (км); - количество, тип и мощность трансформаторов ГПП; - напряжение внутреннего электроснабжения предприятия (цеха) (кВ); - типы принятых ячеек распределительных устройств ГПП и высоковольтных РП предприятия; - количество цеховых ТП, типы и мощность их трансформаторов; - типы и сечение кабельных линий, токопроводов.
Введение
Во введении должны быть отражены требования, предъявляемые к системе электроснабжения и являющиеся основой при проектировании. Объем раздела не должен превышать 1 листа.
Характеристика производства
В разделе кратко описывается технологический процесс, дается характеристика режимов работы основных электроприемников и определяются необходимые требования к надежности питания цехов предприятия. Приводится характеристика рода тока и классов напряжения основных групп электроприемников предприятия, при этом обязательно отмечаются электроприемники напряжением выше 1000В; дается характеристика окружающей среды (выбросы в атмосферу пыли, газа, химически активных паров) как в производственных помещениях, так и на территории предприятия; указывается влияние среды на выбор электрооборудования и, в частности, на его изоляцию, а также учитываются зависимость условий прокладки кабельных линий и выбираемых типов кабелей от типа грунта и видов коммуникаций на территории предприятия. Объем раздела 1 лист.
Общие положения Определение расчетной нагрузки на разных ступенях системы электроснабжения рекомендуется проводить по методу упорядоченных диаграмм или по методу расчетных коэффициентов. Расчетная активная нагрузка группы трехфазных электроприемников на всех ступенях СЭС находится по средней нагрузке и коэффициенту максимума где
Расчетная реактивная нагрузка группы электроприемников равна при
при n э >10
где Полная расчетная нагрузка группы трехфазных электроприемников определяется выражением:
Нахождение расчетных нагрузок по уравнениям (3.1-3.4) возможно только при числе приведенных электроприемников n э>4, так как зависимости При приведенном числе электроприемников Определение расчетной нагрузки для однофазных электроприемников в курсовом проекте не проводится, условно считают, что все электроприемники трехфазные. С целью упрощения расчетов электроприемники разделяются на группы А и Б, соответственно с переменными ( Дополнительно с целью упрощения допускается: если номинальная мощность электроприемников групп А или Б составит менее 25% суммарной мощности всех электроприемников рассматриваемого узла , то общую расчетную нагрузку можно определить соответственно как для электроприемников группы Б или группы А. При промежуточном соотношении мощностей следует выделять группы А и Б. Расчетная нагрузка осветительных электроприемников определяется по удельной осветительной нагрузке на единицу производственной поверхности пола с учетом коэффициента спроса:
где Информация о коэффициентах использования Расчетные кривые и таблицы для определения коэффициента максимума Информация об удельной осветительной нагрузке
Таблица 3.3 – Пример расчета электрических нагрузок по цеху
Окончание таблицы 3.3
По справочникам находятся коэффициенты использования Для каждого цеха, входящего в группу А, вычисляются средние активная После нахождения нагрузок всех цехов, отнесенных к группе А, рассчитывается строка «Итого по группе А 0,4 кВ», в которой суммируются по колонкам номинальные активные мощности Далее вычисляются коэффициенты Для каждого цеха, входящего в группу Б, коэффициент максимума К группе Б предприятия следует отнести также электроприемники группы Б подробно рассчитываемого цеха (переписывается строка «Итого по группе Б цеха», которая дополняется расчетными данными осветительной нагрузки) и освещение территории предприятия. В конце расчета группы Б по предприятию заполняется строка «Итого по группе Б 0,4 кВ». Расчет низковольтных электроприемников предприятия заканчивается строкой «Итого по нагрузке 0,4 кВ», в которой суммируются из итоговых строк номинальные активные мощности, средние и расчетные активные (без учета и с учетом осветительной нагрузки) и реактивные нагрузки, осветительная нагрузка, а также вычисляются средние значения коэффициентов Для расчета электрических нагрузок высоковольтных электроприемников необходимо по заданной в варианте их суммарной номинальной мощности подобрать конкретные синхронные и асинхронные двигатели, различного рода электротехнологические установки (трансформаторы дуговых электропечей, электролизные установки и т.д.), которые выбираются в соответствии с технологией производства предприятия. При этом возможно незначительное изменение заданной в варианте номинальной мощности с учетом мощности выбранных электроприемников (21). Определение расчетной нагрузки высоковольтных электроприемников производится так же, как и низковольтных. Методика расчета зависит от числа электроприемников, режима их работы, соотношения номинальных мощностей отдельных электроприемников (см. п. 3.4.1). Расчетная реактивная нагрузка от синхронных двигателей принимается равной средней за наиболее загруженную смену, а от статических конденсаторов - номинальной мощности с пересчетом последней на фактическое напряжение сети. Реактивные нагрузки синхронных двигателей (в данном курсовом проекте) принимаются в расчете, как работающие с опережающим током и должны вычитаться из общей реактивной высоковольтной нагрузки предприятия. Особенности расчета нагрузок электроприемников большой мощности с резкопеременными графиками нагрузок (дуговые сталеплавильные печи, крупные сварочные установки, прокатные станы и др.) рассматриваются в специальной литературе (5). В общем случае для высоковольтных электроприемников должны быть получены три итоговые строки: «Итого по группе А», «Итого по группе Б» и «Итого по высоковольтной нагрузке». Таблицу заканчивает строка «Итого по предприятию», в которой записываются суммарные данные по низковольтным и высоковольтным электроприемникам: номинальная активная мощность, средние и расчетные активные и реактивные нагрузки, полная расчетная нагрузка, а также средние для всего предприятия значение коэффициентов Пример расчета электрических нагрузок по предприятию дан в таблице 3.4. Расчетные данные по отдельным цехам в дальнейшем используются при выборе числа и мощности цеховых понижающих трансформаторов и затем с учетом потерь мощности в указанных трансформаторов – для расчета питающих линий. Расчетные данные по предприятию в целом с учетом потерь мощности в цеховых трансформаторах используются при выборе трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП) и расчете схем внешнего электроснабжения предприятия. Таблица 3.4
Выбор напряжения
Выбор величины напряжения распределительных сетей предприятия зависит от величин нагрузок на напряжениях 6 и 10 кВ. Критерием выбора являются технико-экономические показатели, в первую очередь приведенные затраты, которые рассчитываются как для сети, так и для понижающих подстанций. Во всех случаях рациональное напряжение ( 1. Согласно «Инструкции по проектированию электроснабжения промышленных предприятий. СН 174-75» для распределительных сетей следует применять, как правило, напряжение 10 кВ. Это решение однозначно принимается при отсутствии электроприемников на напряжение 6 кВ. 2. При установке на ГПП трансформаторов мощностью 25 МВ×А и более и наличии нагрузки электроприемников на напряжение 6 кВ, составляющей 40... 60% общей нагрузки предприятия, наиболее экономичной является схема электроснабжения с использованием трансформаторов с расщепленными вторичными обмотками на 10 и 6 кВ и распределительной сетью на два напряжения. При меньшей доле нагрузки электроприемников напряжением 6 кВ целесообразно принимать трансформаторы с расщепленными вторичными обмотками на напряжение 10 кВ, а электроприемники напряжением 6 кВ запитывать от групповых или индивидуальных трансформаторов, понижающих напряжение с 10 кВ до 6 кВ. 3. При установке на ГПП трансформаторов мощностью 16 МВ×А и менее с нерасщепленными обмотками и наличии электроприемников напряжением 6кВ практически во всех случаях целесообразно выбирать напряжение 6 кВ, так как иначе в общей стоимости расчетных затрат удельный вес согласующих трансформаторов 10/6 кВ будет значительным (8). 4. Если мощность электроприемников напряжением 6 кВ составляет менее 10-15% от суммарной расчетной мощности предприятия, то принимается Расчет питающих линий
Сечение кабелей напряжением 6...10 кВ определяется по экономической плотности тока и проверяется по допустимому току кабеля в нормальном режиме работы с учетом условий его прокладки, по току перегрузки, потере напряжения в послеаварийном режиме и термической стойкости к токам короткого замыкания. Весь расчет сводится в таблицу 3.13. Расчетный ток в кабельной линии в нормальном режиме Ip,k = S p,k / где S p,k - полная мощность, которая должна передаваться по кабельной линии в нормальном режиме. Например, при питании однотрансформаторной цеховой подстанции S p,k - это расчетная нагрузка трансформатора подстанции, при питании двухтрансформаторной подстанции - расчетная нагрузка, приходящаяся на один трансформатор, а при питании распределительного устройства 6, 10 кВ -нагрузка, потребляемая одной секцией сборных шин. Для магистральной линии мощность S p,k должна определяться для каждого участка путем суммирования расчетных нагрузок соответствующих трансформаторов, питающихся по данному участку магистральной линии. Сечение кабельной линии, определяемое по экономической плотности тока Fэ = Ip,k / jэ , (3.34 ) где jэ – экономическая плотность тока, зависящая от типа кабеля и продолжительности использования максимума нагрузки (2, таблица 2-35]. По результату расчета выбирается кабель, имеющий ближайшее меньшее стандартное сечение по отношению к Fэ. При выборе типа исполнения кабеля должны учитываться условия окружающей среды (3, табл 2-36). Для выбранного кабеля по таблицам находят длительно допустимый ток Iдоп (3; 18; 29). Допустимый ток кабеля с учетом условий его прокладки рассчитывается по формуле I¢доп = Кп ∙ Кt ∙ Iдоп > Ip,k / nk , (3.33) где Кп - поправочный коэффициент на число параллельно прокладываемых кабелей 2; 4); Кt - поправочный коэффициент на температуру среды, в которой прокладывается кабель (2); nk - число запараллеленых кабелей в кабельной линии. Согласно ПУЭ для кабельных линий, прокладываемых по трассам с различными условиями охлаждения, сечения кабелей должны выбираться по участку трассы с худшими условиями охлаждения, если длина его составляет более 10 м. Например, при прокладке кабеля в траншее и кабельном канале цеха коэффициент Кt берется по температуре цеха не ниже +20..25°С. Под послеаварийным режимом кабельной линии следует понимать режим, когда выходит из строя одна из двух кабельных линий, питающих потребители 1-й и 2-й категории. При этом нагрузка на линию удваивается, т.е. IАБ =2·Ip,k. Допустимая перегрузка кабеля в указанном режиме I¢AB = KAB ∙ I¢доп > IАВ / nk , (3.36) где KAB – коэффициент аварийной перегрузки (4; 6).
          
Потеря напряжения в кабельной линии
где Рр ,Qp - расчетные активная и реактивная нагрузки; Хо ,Rо- удельные индуктивные и активные сопротивления кабеля (12). На этом предварительный расчет кабельных линий для номинального и аварийного режимов заканчивается. Полученные сечения кабелей используются при расчете токов короткого замыкания, после которого определяется сечение кабеля fТс по термической стойкости к токам к.з. и, если выбранное в данном разделе сечение кабеля оказывается меньше ft.с , производится его соответствующее уточнение в таблице 3.13. Положения по расчету и выбору токопроводов на напряжение 6, 10, 35 кВ приведены в справочниках (2).
Таблица 3.13 – Расчет кабельных линий
Общие положения
Наиболее распространены следующие способы расчета токов короткого замыкания (КЗ): - расчет токов КЗ в относительных единицах, при котором все расчетные данные приводят к базисному напряжению и базисной мощности; - расчет токов КЗ в именованных единицах (Ом); - определение токов КЗ по типовым расчетным кривым. Расчет токов КЗ производится для выбора высоковольтных и низковольтных аппаратов, шин, кабелей и другого электрооборудования системы электроснабжения промышленного предприятия. При этом считается достаточным рассмотреть ток трехфазного КЗ в характерных точках системы электроснабжения предприятия и определить периодическую составляющую этого тока для наиболее тяжелого режима работы сети. Учет апериодической составляющей может производиться приближенно и допускается, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой точке электрической сети (11, 15, 23, 28). Для практических расчетов токов КЗ при выборе и проверке электрооборудования системы электроснабжения промышленного предприятия необходимо учитывать следующие положения: 1. В электроустановках напряжением выше 1000 В нужно учитывать индуктивные сопротивления всех элементов системы электроснабжения. 2. В электроустановках напряжением ниже 1000 В нужно учитывать как индуктивные, так и активные сопротивления всех элементов системы, в также сопротивления переходных контактов и пр. 3. Допускается не учитывать сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания токов КЗ и действительные значения коэффициентов трансформации трансформаторов. 4. Величина токов КЗ в системы электроснабжения предприятия определяется энергосистемой, синхронными компенсаторами, синхронными и асинхронными электродвигателями. Влияние асинхронных двигателей на токи КЗ можно не учитывать при их мощности до 100 кВт в единице, если двигатели отделены от места КЗ двумя и более ступенями трансформации. С учетом того, что мощность КЗ энергосистемы в месте присоединения питающей промышленное предприятие линии, как правило в десятки раз превышает мощность, потребляемую данным предприятием, в курсовом проекте с целью упрощения расчетов допускается принимать периодическую составляющую тока КЗ от энергосистемы неизменной во времени:
К особенностям расчета токов КЗ в электрических сетях напряжением ниже 1000 В необходимо отнести учет активных сопротивлений всех участков сети, включая не только сопротивления проводов и шин, а также всех переходных болтовых соединений и сопротивление дуги в самой точке К3[6, 7].
Выбор расчетной схемы
Для расчета токов КЗ составляется исходная расчетная электрическая схема, на которой показываются источники питания точек КЗ (энергосистема, синхронные компенсаторы, синхронные и асинхронные двигатели и т.д.), расчетные точки КЗ и связи между ними (воздушные и кабельные линии, трансформаторы, реакторы и пр.). При выборе расчетной схемы для определения токов КЗ должны рассматриваться вероятные режимы, при которых воздействие токов КЗ на систему электроснабжения является наиболее тяжелым. Таким характерным режимом системы электроснабжения промышленного предприятия является состояние схемы электроснабжения, при котором один из трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП) отключен для проведения профилактических мероприятий или аварийного ремонта и включены секционные выключатели в распределительном устройстве напряжением 6 или 10 кВ ГПП, то есть все электроприемники питаются от одного трансформатора (послеаварийный режим). В этом случае все синхронные и асинхронные двигатели будут влиять на величину тока КЗ. На рисунке 3.4 приведена схема электроснабжения промышленного предприятия, для которой производится расчет токов КЗ. Наиболее тяжелым режимом является питание предприятия через один трансформатор ГПП (например, Т1), вводные выключатели Q6 и Q8 второго трансформатора Т2 ГПП отключены и включены секционные выключатели Q9 и Q10. Секционные выключатели высоковольтных распределительных пунктов (РП), как правило, остаются отключенными. Для выбора электрооборудования системы электроснабжения промышленного предприятия производится расчет токов КЗ в следующих точках: К1 и К2 – в схеме внешнего электроснабжения; К3 – в РУ напряжением 6 или 10 кВ ГПП; К4 – в электрической сети напряжением 0,38 или 0,66 кВ ремонтно-механического, электроремонтного или другого цеха, для которого был подробно проведен расчет электрических нагрузок. По токам КЗ, определенным в точках К1 и К2, производится выбор электрооборудования, устанавливаемого соответственно на подстанции энергосистемы и стороне высшего напряжения ГПП предприятия.
Рисунок 3.4 – Пример принципиальной электрической схемы системы электроснабжения промышленного предприятия
В курсовом проекте с целью сокращения расчетов при определении токов КЗ в точках К1 и К2 подпитку от высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, установленных на стороне низшего напряжения ГПП, можно не учитывать. Однако следует отметить, что крупные синхронные двигатели могут обуславливать значительный ток КЗ в точке К2 (при учете сопротивления силового трансформатора ГПП). В подпитке точки К3 участвуют все синхронные и асинхронные двигатели, подключенные ко всем 4-м секциям (рис 3.4.). Двигатели, соединенные с 1-й и 2-й секциями сборных шин (с.ш.) ГПП, подпитывают эти точки через свои кабели, реакторы, согласующие трансформаторы 10/6 кВ, а двигатели, соединенные с 3-й и 4-й секциями с.ш. ГПП, подпитывают эти точки через свои кабели, реакторы, согласующие трансформаторы 10/6 кВ и дополнительно через вторичные обмотки трансформатора Т1. С целью уменьшения объема расчетов допускается расчет токов КЗ проводить только для точки К3 и по найденному значению тока КЗ в данной точке производить выбор всего электрооборудования схемы внутреннего электроснабжения напряжением 6, 10 кВ. При определении тока КЗ в точке К4 в качестве источника рассматривается только энергосистема, а подпитка от электродвигателей напряжением 6, 10 кВ не учитывается по тем же соображениям, что и для точки К2. По току КЗ точки К4 производится выбор только вводных и секционных автоматических выключателей, устанавливаемых на стороне низшего напряжения этой ТП. Выбор электрооборудования низковольтных распределительных пунктов (РПН) напряжением 0,38 или 0,66 кВ по токам КЗ в курсовом проекте не проводится, оно выбирается только по токам нагрузки в нормальном и утяжеленном режимах.
Порядок выполнения расчетов
Для расчета токов КЗ по схеме электроснабжения промышленного предприятия составляется схема замещения, в которой источники питания заменяются соответствующими ЭДС (энергосистема Ес = 1, синхронные двигатели – Е = 1,1, асинхронные двигатели – Е = 0,9) со своими сверхпереходными сопротивлениями. Линии и связи заменяются соответствующими индуктивными или комплексными сопротивлениями [23]. Далее путем преобразований схему замещения приводят к виду, где каждый источник или группа источников с результирующей ЭДС должны быть связаны с расчетной точкой КЗ одним результирующим сопротивлением. Поскольку в системе электроснабжения промышленного предприятия рассчитываются токи для нескольких точек КЗ, то для каждой из них проводятся свои преобразования. Сопротивления элементов, приведенные к базисным условиям, указывают на схеме замещения. Каждый элемент обозначают дробью: в числителе – Х с порядковым номером элемента, в знаменателе – численное значение относительного сопротивления (рисунок 3.5). При последовательных преобразованиях схемы замещения все элементы должны иметь сквозную нумерацию. После преобразований, пользуясь методом типовых кривых, находят периодические и апериодические составляющие тока КЗ. Итоговые расчеты по всем точкам КЗ сводят в таблицу по форме 3.14.
Таблица 3.14
Рисунок 3.5 – Пример схемы замещения для принципиальной электрической схемы системы электроснабжения промышленного предприятия, изображенной на рисунке 3.4
Для оценки теплового импульса воздействия тока КЗ на отдельные элементы с системы электроснабжения промышленного предприятия необходимо найти время отключения КЗ. С этой целью строят диаграмму селективности действия максимальной токовой защиты. Для применяемых реле и выключателей ступень времени может находиться в пределах 0,35…0,6 с. В курсовом проекте эту ступень времени можно принять равной 0,5 с. На рисунке 3.6 приведен фрагмент схемы электроснабжения предприятия с указанием выдержек времени устройств максимальной токовой защиты, установленных на выключателях отдельных присоединений, линий связи и т.п.
Рисунок 3.6 – Фрагмент схемы электроснабжения с указанием выдержек времени максимальной токовой защиты Пример расчета токов короткого замыкания по выбранной схеме системы электроснабжения промышленного предприятия в точках (рисунок 3.7).
Рисунок 3.7 – Расчетная схема электроустановки
Исходными данными для расчета являются: 1 За базисные величины принимаем Расчет ведем в относительных единицах (о.е.) при приближенном приведении параметров. Расчетная схема имеет три ступени напряжения: 110 кВ, 10 кВ и 0,38 кВ, следовательно, при таком приведении на этих ступенях принимаем средненоминальные значения: 115 кВ, 10, 5 кВ и 0,4 кВ. Произвольно прием в качестве базисной мощности
2 Составим схему замещения электроустановки. Так как расчет ведем в о.е., то относительные сопротивления элементов на этой схеме будут соответствовать одновременно всем трем напряжениям. Абсолютные значения этих сопротивлений найдем через соответствующие базисные сопротивления по формулам:
Схема замещения представлена на рисунке 3.8.
Рисунок 3.8 – Схема замещения электроустановки для момента времени t=0 3 Находим сопротивления схемы замещения в о.е. 3.1 Система С: 3.2 Одноцепная ВЛ W1: 3.3 Трансформатор Т1: 3.4 Сопротивления каждого из кабелей
3.5 Сопротивления каждого из трех синхронных двигателей М1…М3 напряжением 10 кВ:
где 3.6 Сопротивление трансформатора Т3: 3.7 ЭДС и сопротивление нагрузки. Примем мощность нагрузки, равную мощности трансформатора Т3, т.е. 3.8 Находим ЭДС синхронных двигателей. Считаем, что все они работают в перевозбужденном режиме, поэтому принимаем ЭДС 4 Расчет токов к.з. 4.1 При расчетах токов к.з. в точках К1 и К2 подпитку места к.з. от синхронных двигателей 10 кВ как и подпитку со стороны нагрузки 0,4 кВ, допустимо не учитывать из-за значительной удаленности их от точек К1 и К2. Тогда для начального момента времени t=0 сверхпереходные и ударные точки будут: - для точки К1 суммарное сопротивление
ударный ток к.з. в т. К1:
где Расчет токов к.з. для точки К2 производим аналогично. Суммарное сопротивление относительно т. К2 будет:
ударный ток к.з. в т. К1:
где 4.2 При расчете тока к.з. в точке К3 (рисунок 3.7) необходимо учесть подпитку этой точки со стороны двигателей М1…М3 10 кВ, тогда как подпитку со стороны нагрузки 0,4 кВ не будем учитывать из-за ее значительной удаленности. По найденному значению тока к.з. уточняем выбор всего электрооборудования для схемы внутреннего электроснабжения напряжением 10 кВ. Поскольку сопротивления кабельных линий, питающих двигатели М1…М3 10 кВ, одинаковы, мощности двигателей одинаковы и они работают с одинаковой нагрузкой, то эквивалентная ЭДС двигателей совместно с кабельными линиями W4¼W6 эквивалентное сопротивление всего это участка будут:
Тогда периодическая составляющая тока к.з. в точке К3 определяется как сумма двух токов (от системы С и со стороны двигателей М1…М3 10 кВ) и найдется по закону Ома (рисунок 3.8):
Видим, что подпитка точки К3 невелика и составляет около 3%, следовательно, ее можно не учитывать в расчетах.
где 4.3 При расчете тока к.з. в точке К4 на стороне 0,4 кВ (рисунок 3.7) учитываем подпитку этой точки со стороны нагрузки
где Результаты расчетов по всем точкам к.з. сводим в таблицу 3.14а
Таблица 3.14а – Результаты расчетов токов к.з.
По рассчитанным токам к.з. (таблица 3.14а) для подстанции выбирается электрооборудование (выключатели, разъединители, трансформаторы тока, комплектные распредустройства). По току к.з. точки К4производится выбор только вводных и секционных автоматических выключателей, устанавливаемых на стороне низшего напряжения этой ТП. РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В целях снижения потерь мощности и электроэнергии в электрических сетях рекомендуется рассматривать целесообразность установки дополнительных компенсирующих устройств реактивной мощности, главным образом непосредственно у потребителей на напряжение 0,4 ÷ 10 кВ. Основными источниками реактивной мощности в электрических сетях промышленного предприятия (в целях компенсации) являются конденсаторные установки, которые значительно снижают потребление реактивной мощности и регулируют коэффициент реактивной мощности ( При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий расчет и выбор компенсирующих устройств (батарей статических конденсаторов) необходимо проводить с соблюдением установленных предельных величин коэффициента реактивной мощности в точках присоединения к электрической сети напряжением 0,4 и 6–10 кВ. В качестве заданного энергоснабжающей организацией принимаются предельно допустимые значения коэффициента реактивной мощности ( Наиболее выгодный способ компенсации реактивной мощности (КРМ) на промышленном предприятии – это установка статических конденсаторов (КУ) в распределительных сетях напряжением 0,22-10кВ в непосредственной близости к месту потребления реактивной мощности. На промышленном предприятии в режиме минимальных нагрузок (с 23-00 до 7-00) возможна перекомпенсация реактивной мощности, которая вызовет повышение напряжения и дополнительные потери в сети. Поэтому есть необходимость установки регулируемой комплектной конденсаторной установки (ККУ), в которой в зависимости от режима параметра сети происходит отключение или включение количества банок конденсаторов автоматически или вручную (одно- и многоступенчатое регулирование). Для расчета предлагается два варианта централизованной компенсации реактивной мощности (14, 24): – на шинах 0,4 кВ цеховых ТП (что дает снижение реактивной мощности в распределительных электрических сетях 6–10 кВ, включая разгрузку трансформатора в ТП); – на шинах 6–10 кВ ГПП (РП) (достигается применение наименьшего количества КУ и низкая стоимость 1 квар установленной мощности конденсаторов). При установке КУ на шинах 0,4 кВ цеховых ТП или на шинах 6÷10 кВ ГПП дает наибольший эффект по использованию установленной мощности конденсаторных батарей в сравнении с индивидуальной или групповой компенсацией [21]. Компенсация реактивной мощности ниже предельных значений приводит к затратам на компенсирующие устройства, большим, чем снижение тарифа за счет снижения потерь, а потребление реактивной мощности сверх указанных предельных значений приводит к большому увеличению тарифа, чем экономия на компенсирующих устройствах. Расчет фактического
Рисунок 3.9 – Схема централизованной компенсации реактивной мощности
После определения фактического расчетного В случае
При окончательном выборе компенсирующих устройств необходимо учесть величину реактивной мощности (
По справочнику выбирается тип конденсаторной установки, мощность батарей статических конденсаторов и их количество [21]. Пример расчета и выбора компенсирующих устройств на шинах 0,4 кВ двухтрансформаторной ТП. Исходные данные:
Проверяем трансформаторы 10 кВ на возможность пропуска реактивной мощности в сеть 0,4 кВ и определяем необходимость компенсации
Производим расчет
Получилось Для компенсации определяем дополнительную реактивную мощность с учетом соблюдения
По справочнику выбираем две регулируемые установки конденсаторных батарей (ККУ) УКМ-58-0,4-268-67 УЗ на каждую секцию шин трансформаторов. Расчет
Примечание: Потери мощности в линиях электропередач напряжением 10(6) кВ в расчетах Полученная величина расчетного При Данные по расчету Примечание: При значительном снижении потребляемой реактивной мощности цеховыми трансформаторами (за счет установки конденсаторных установок), возникает необходимость корректировки номинальной мощности выбранных силовых трансформаторов в сторону уменьшения (таблица 3.9 а глава 3.5).
Таблица 3.25 – Расчетные данные для выбора конденсаторных установок на цеховых ТП
Пример расчета и выбора компенсирующих устройств на шинах 10кВ ГПП. Исходные данные:
Расчет: 1 2
3 В результате
4 Выбираем по справочнику две конденсаторные установки УКЛ-57-10,5-1350-УЗ для установки на шинах 10 кВ. Когда расчетный коэффициент реактивной мощности в точках присоединения напряжением 0,4 и 10(6) кВ не превышает предельную величину 0,35 и 0,4 соответственно, дополнительной компенсации реактивной мощности не требуется. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Справочник по проектированию электроснабжения. Электроустановки промышленных предприятий [Текст] / под ред. В. И. Круповича, Ю. Г. Барыбина, М.Л. Самовера. – М. : Энергия, 1980. – 456 с. 2 Справочник по проектированию электрических сетей и электроборудования. Электроустановки промышленных предприятий [Текст] / под ред. В. И. Круповича, Ю. Г. Барыбина, М. Л. Самовера. – М. : Энергоатомиэдат, 1981. – 406 с. 3 Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети [Текст] / под ред. А. А. Федорова и Г. Б. Сербиновского. – М. : Энергия, 1980. – 576 с. 4 Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация [Текст] / под ред. А. А. Федорова и Г. И. Сербиновского. – М. : Энергия, 1981. – 624 с. 5 Электроснабжение промышленных предприятий [Текст]: учебное пособие к дипломному проектированию для студентов специальности 0303/ под ред. О. А. Петрова. – Челябинск: ЧПИ, 1983. – 75 с. 6 Электротехнический справочник: в 4-х т. T.I. Общие вопросы. Электротехнические материалы [Текст] / под общ. ред. профессоров В.Г. Герасимова и др. – 8-е изд. – М.: Издательство МЭИ, 1998. – 518 с. 7 Справочник по проектированию электроснабжения [Текст] / под ред. Ю. Г. Барыбина и др. – М. : Энергоатомиздат, 1990. – 576 с. 8 Ермилов, А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий [Текст] / А. А. Ермилов – М. : 1983. – 228 с. 9 Ершов, А. М. Электроснабжение промышленных предприятий [Текст]: Учеб. пособие к курсовому проекту / А. М. Ершов, О. А. Петров, Ю. В. Ситчихин. Ч. I. – Челябинск: ЧПИ, 1985. – 57 с. 10 ГОСТ 14209-89. Трансформаторы силовые, масляные, общего назначения. Допустимые нагрузки [Текст]. – М. : Изд-во стандартов. – 38 с. 11 Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования [Текст] / под ред. Б. Н. Неклепаева. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. – 152 с. 12 Алиев, И. И. Кабельные изделия [Текст]: Справочник / И.И. Алиев. – 2-е изд. – М.: Высшая школа, 2004. – 230 с. 13 Кудрин, Б. И. Электроснабжение промышленных предприятий [Текст]: учебник для вузов / Б. И. Кудрин, 2007. – 672 с. 14 Конюхова, Е. А. Электроснабжение [Текст]: учебник для вузов / Е.А. Конюхова. – Изд-во дом МЭИ , 2014. – 510с. 15 Рожкова, Л. Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций [Текст]: учебник / Л. Д. Рожкова, Л. К. Корнеева, Т. В. Чиркова. – Допущено Минобразованием России. – 2005. – 448 с. 16 Шеховцев, В. П. Расчет и проектирование схем электроснабжения [Текст]: методическое пособие для курсового проектирования / В. П. Шеховцев. – М.: Москва, Форум ИНФРА. 2005. – 214 с. 17 Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35 – 750 кВ (НТП-ПС) (приложение к приказу ОАО «ФСК-ЕЭС» от 13.04.2009 №136) [Текст]. – Москва, 2009. – 97 с. 18 Правила устройства электроустановок [Текст]. – 6-е издание переработанное. – Красноярск, 1998. – 656 с. 19 Задание и методические указания к курсовому проекту «Системы электроснабжения промышленного предприятия» [Текст] / сост. Н. С. Деркач. – Курган: Изд-во КГУ, 2018. – 117 с. 20 Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Системы электроснабжения» [Текст] / сост.: В. И. Мошкин, Н. С. Деркач, Т. А. Стрижова. – часть 1 и 2. – Курган: Изд-во КГУ, 2005. – 55 с. 21 Гамазин, С. И. Справочник по энергоснабжению и электрооборудованию промышленных предприятий и общественных зданий [Текст] / С. И. Гамазин, Б. И. Кудрин, С. А. Цырук. – М. : Издательский дом МЭИ, 2010. – 745 с. 22 Приказ Министерства промышленности и энергетики Р.Ф. от 22.02.2007, № 49. 23 Расчет токов короткого замыкания. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Переходные процессы в системах электроснабжения» [Текст] / сост. В. И. Мошкин. – Курган: Изд-во КГУ. – 2005 г. 24 Компенсация реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий. Методические указания к курсовому проектированию «Системы электроснабжения городов и промышленных предприятий» [Текст] / сост. Н. С. Деркач. – Курган: Изд-во КГУ. – 2016 г. 25 Методические указания к выполнению электрических схем «Условно-графические и буквенно-цифровые обозначения в электрических схемах» [Текст] / сост. В. И. Мошкин, В. А. Медведев. – Курган: Изд-во КГУ. – 2013 г. 26 Методические рекомендации по проектированию развития энергоснабжения [Текст]. – СО-153-34.20.118-2003. – НТЦ «Промышленная безопасность». – 2006 г. 27 Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций напряжением 35 – 750 кВ. Типовые решения [Текст]. – Энергосетьпроект, 2006 г. 28 Крючков, И.П. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования [Текст]: учеб. пособие / И. П. Крючков и др; под. ред. И. П. Крючкова и А. А. Старшинова. – М.: Изд-во МЭИ, 2005. – 416 с. 29 Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные и методические материалы для выполнения квалификационных работ [Электронный ресурс] : учебно-справочное пособие для вузов / И.П. Крючков, М.В. Пираторов, В.А. Старшинов; под ред. И.П. Крючкова. – М. : Издательский дом МЭИ, 2015. – http://www/studentlibrary.ru/book/ISBN978538300981.html
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Коэффициенты максимума Км для различных коэффициентов использования Ки в зависимости от nэ
Примечание. При nэ > 200 значение Км принимают равным единице.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Типовая однолинейная схема электроснабжения предприятия
 
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Значение номинальных токов плавких предохранителей для защиты трехфазных силовых трансформаторов 10/0,4 кВ
СОДЕРЖАНИЕ
Мошкин Владимир Иванович Деркач Николай Семенович
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Системы электроснабжения городов и промышленных предприятий» для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Редактор
Подписано в печать Формат 60 × 84 1/16 Бумага 65г/м2 Печать цифровая Усл. печ. л. 4,6 Уч.-изд. л. 4,6 Заказ Тираж Не для продажи РИЦ Курганского государственного университета. 640000, г. Курган, ул. Советская, 63/4. Курганский государственный университет. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-03-22; Просмотров: 495; Нарушение авторского права страницы
или по коэффициенту 
. Ниже расчет ведем по первому методу.
, (3.1)
– средняя активная нагрузка группы за наиболее загруженную смену;
– коэффициент использования;
–номинальная активная мощность этой группы.
, (3.2)
, (3.3)
– коэффициент реактивной мощности рассматриваемой группы электроприемников; 
– средняя реактивная нагрузка.
. (3.4)
определены только для указанного числа электроприемников.
и числе фактических электроприемников, n э >3 а также при 
рекомендуются упрощенные методы расчета (3).
) графиками нагрузок. Для группы А расчетные активная и реактивная нагрузки определяются по выражениям (3.1-3.3). Для группы Б коэффициент максимума 
принимается равным единице, а расчетные активная 
и реактивная 
нагрузки соответственно приравниваются средним 
и 
, (3.5)
- коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки; 
- удельная осветительная нагрузка на 1 
производственной поверхности пола цеха; 
- поверхность пола цеха, 
как для отдельных электроприемников, так и для характерных цехов по отраслям промышленности приводится в справочниках (1; 3; 7). Из-за большого разнообразия наименований электроприемников и цехов не для всех них можно найти данные о 
, определяемому по справочникам). В этом случае они принимаются равными соответствующим данным для электроприемников и цехов, схожих по режиму работы.
приводятся в тех же справочниках (2; 4; 11) .
дана в справочнике (3), а о коэффициентах спроса 
- в справочнике (1; 7).
п/п
, кВт
, квар
,
кВт
,
квар
,
кВ×А
и мощности 
и производится разделение цехов на группы А и Б (электроприемники цехов относят к соответствующим группам) в зависимости от коэффициента 
и реактивная 
нагрузки. Затем с использованием значений 
и 
по кривым или таблицам находится коэффициент максимума 
и определяются расчетные активная 
и реактивная 
(с учетом величины числа 
цеха вычисляется по выражению (3.5) с учетом площади производственной поверхности пола 
цеха, определяемой по генплану предприятия, а также удельной осветительной нагрузки 
и коэффициента спроса на освещение 
. После суммирования нагрузок 
. В группу А предприятия включают также электроприемники группы А подробно рассчитываемого цеха. Для этого из таблицы расчета электрических нагрузок цеха переписывается строка «Итого по группе А цеха» (без осветительной нагрузки).
, средние активные 
нагрузки и расчетные осветительные нагрузки 
.
, приведенное число электроприемников 
) и реактивная 
.
. Остальные расчеты аналогичны.
, и полная расчетная нагрузка.
.
,
кВт
,
кВт
,
квар
,
,
Вт/ 
,
кВт
,
кВт
,
квар
,
кВ×А
3
8
17
) 6 или 10 кВ следует принимать на основе технико-экономических расчетов. Однако в курсовом проекте предлагается только техническое обоснование величины напряжения, при этом следует рассмотреть несколько практических вариантов.
, а электроприемники 6 кВ запитывают от понижающих трансформаторов 10/6 кВ.
∙ UH , (3.33)
% 
100%£ 
=10%, (3.33)
п/п
.
Uср Iпо ,
и 
– внешнего электроснабжения (110 кВ);
– внутреннего электроснабжения (шины 10 кВ ГПП);
– в электрической сети 0,38 кВ цеха.
; 
; 
км.
мВ·А; и средненоминальные напряжения 
кВ; 10,5 кВ; 0,4(КВ). Тогда относительное напряжение источника на любой ступени напряжения будет: 
мощность одного из силовых трансформаторов, то есть 
кА; 
кА; 
кА.
; 
; 
.
будет: 
, где 
[1].
,
- переходное сопротивление синхронного двигателя [1].
, тогда 
; 
[1].
[1].
, тогда ток к.з. (начальное значение периодичной составляющей):
;
,
– ударный коэффициент (на шинах энергосистемы) [1].
;
,
[1].
,
[1].
(поскольку к.з. произошло непосредственно на ее шинах) и энергосистему С (рисунок 3.7). Однако подпитка со стороны двигателей М1…М3 10кВ (рисунок 3.7) не учитывается из-за их удаленности от точки К4. Поэтому периодическая составляющая тока к.з. в точке К4 находится как сумма двух токов (от системы С и от нагрузки 
) и найдется по закону Ома (рисунок 3.8).
Ударный ток к.з. в точке К4
,
[1].
, кА
, МВ·А
).
) указанные в таблице 3.12 гл. 3,5 [22].
, (3.37)
, 
– низковольтная реактивная и активная нагрузки, подключенные к цеховому трансформатору или ТП (данные определены в таблице №3.9 главы 3.5).
по каждому трансформатору (ТП), произвести сравнение полученной величины с предельной величиной коэффициента реактивной мощности в точке присоединения потребителей напряжением 0,4 кВ – ( 
=0,35).
> 
квар (3.38)
– коэффициент, учитывающий КРМ естественным путем;
), необходимой для пропуска в цеховых трансформаторах 6,10 кВ в сеть напряжением 0,4 кВ (таблица 3,9 а, глава 3.5).
. (3.39)
.
.
и определяем необходимость установки конденсаторных батарей
.
(1,25>0,35).
) по формуле:
, (3.40)
– суммарная расчетная реактивная мощность электроприемников предприятия на шинах 10(6) кВ ГПП(РП);
(3.41)
– суммарная расчетная низковольтная реактивная мощность электроприёмников предприятия (данные таблицы 3.9 б глава 3.5), сниженная на величину дополнительной мощности при проведении компенсации на стороне 0,4 кВ цеховых ТП (таблица 3.11).
– суммарные потери реактивной мощности в трансформаторах цеховых ТП (таблица 3.9 б глава 3.5).
– суммарная расчетная активная нагрузка электроприемников предприятия на шинах 10(6) ГПП (РП).
(3.42)
– суммарная расчетная низковольтная активная нагрузка электроприемников предприятия с учетом нагрузки освещения (таблица №3.9, гл. 3.5);
– суммарные потери активной мощности в трансформаторах цеховых ТП (таблица 3.9 б глава 3.5).
и выбору батарей статических конденсаторов для установки в цеховых ТП на стороне 0,4 кВ приведены в таблице 3.25.
)
(квар)
на стороне 0,4 кВ цеховых ТП
) квар
с учетом 
=-0,6 мвар;
=1,8 мвар или (2,4 мвар – 0,6 мвар);
=0,8 мвар;
=10 мВт; 
=2,6 мВт;
=0,2 мВт.
=6 мвар+(2,4 мвар – 0,6 мвар)+0,8 мвар=8,6мвар;
= 10 мВт+2,5 мВт+0,2 мВт=12,8 мВт,
;
, 0,67>0,4. Определяем 
для компенсации реактивной мощности до предельной величины 
=12,8(0,67-0,4)·0,8=2,77 мвар или 2770 квар.