Вибір апаратури й устаткування розподільних пристроїв і трансформаторних підстанцій

Вибір апаратури й устаткування розподільних пристроїв і трансформаторних підстанцій

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

Тема: "Вибір апаратури й устаткування розподільних пристроїв і трансформаторних підстанцій".

Зміст

Введення

1. Пояснювальна записка

1.1 Вибір роду струму й напруги

1.2 Вибір схеми зовнішнього й внутрішнього електропостачання

2. Розрахункова частина

2.1 Визначення розрахункових електричних навантажень

2.2 Вибір числа й потужності цехових трансформаторів і підстанції

2.3 Розрахунок втрат потужності в трансформаторах

2.4 Вибір марки й перетину кабелів

2.5 Розрахунок струмів короткого замикання

2.6 Перевірка обраних кабелів на термічну стійкість

2.7 Вибір апаратури й устаткування розподільних пристроїв і трансформаторних підстанцій

2.8 Компенсація реактивної потужності

Література

Введення

Розвиток промисловості забезпечується впровадженням новітніх технологій.

Перше місце по кількості споживаної електроенергії належить промисловості, на частку якої доводиться більше шістдесятьом відсоткам всієї вироблюваної в країні електроенергії. За допомогою електричної енергії приводяться в рух мільйони верстатів і механізмів, висвітлюються приміщення, здійснюється автоматичне керування виробничими процесами. Зараз існують технології, де електроенергія є єдиним енергоносієм.

Промислові підприємства з потужністю вище 1000 кВ становлять дев'яносто сім відсотків. Установлена потужність електроустаткування сучасних металопрокатних цехів досягає 150-200 мВт біля п'ятнадцяти відсотків від потужності електростанції. Енергоємні підприємства мають високий ступінь енергооснащеності й автоматизації. Основою розвитку електроенергетики є спорудження електростанцій великої потужності. У Російській федерації працюють електростанції з потужністю вище 1000 Мвт кожна.

В умовах прискорення науково-технологічного прогресу споживання електроенергії в промисловості значно збільшується завдяки створенню гнучких автоматизованих виробництв, так званих безлюдних технологій. Робототехніка використовується найчастіше на тих ділянках промислового виробництва, які становлять небезпеку для здоров'я людей, а також на допоміжних і підйомно-транспортних роботах.

В 1920 році за завданням В. И. Леніна Державною комісією з електрифікації Росії був розроблений перший єдиний державний перспективний план відновлення й розвитку народного господарства. Планом ГОЕЛРО на п'ятнадцять років було намічене будівництво великих підприємств і більше тридцяти районних електростанцій. В 1935 році план був перевиконаний за всіма показниками.

Війна 1941-1945 років принесла величезний збиток народному господарству, але завдяки самовідданій праці уже к 1946 року потужність електростанцій СРСР досягла рівня 1940 року.

СРСР є батьківщиною ядерної енергетики. В 1954 році дала струм перша у світі атомна електростанція біля міста Обнинська потужністю п'ять мега ват. Через двадцять років потужність одного блоку Ленінградської АЕС перевищила потужність електростанції в Обнинську у двісті разів. Такі блоки потужністю в 1000 Мвт сталі серійними для багатьох АЕС країни. Одночасно з атомними електростанціями будуються приливні геотермальні, вітрові, сонячні електростанції.

Виробництво електроенергії в нашій країні базується, головним чином, на роботі атомних і теплових електростанцій.

1. Пояснювальна записка

1.1           Вибір роду струму й напруги

Економічно доцільно для харчування заводу використовувати лінії зі змінним струмом, а не з постійним, тому що для харчування заводу постійним струмом потрібне додаткове встаткування, що збільшує витрати на виробництво електроенергії. Двигуни постійного струму на заводі не застосовується тому-те немає необхідності регулювати частоту обертання в більших межах.

Завод можна живити напругою 6 і 10 кВ, але тому що відстань від ГПП К заводу два кілометри чотириста метрів, економічно доцільно використовувати напругу лінії 10 кВ при цьому втрати електроенергії будуть менше ніж при напруга 6 кВ.

На заводі присутні високовольтні двигуни напругою 10 кВ мінімальної потужності. 800 кВт, а в завдання сказано, що мінімальна потужність двигунів менше 800 кВт.

Низьковольтні двигуни добре запитувати від мережі напругою 380 і 660 У. У двигунів напругою 660 У мінімальна потужність 200кВт. У завдання максимальна потужність не перевищує 100 кВт звідси треба, що для харчування низьковольтних двигунів приймемо напругу 380 У від цієї ж мережі будемо живити освітлювальне навантаження.

1.2 Вибір схеми зовнішнього й внутрішнього електропостачання

У завдання говориться, що завод є споживачем першої категорії. Із цього треба, що харчування буде виробляється по двох лініях електропередач, від ГПП, де встановлені два трансформатори, економічно доцільно використовувати кабельні лінії прокладені в землі, тому що відстань від ГПП К розподільної підстанції менше 10 кілометрів. Кожний трансформатор підключений К окремої лінії, це пов'язане з тим, що при аварії на першій лінії робота буде продовжаться, тому що друга візьме на себе все навантаження.

Для внутрішнього електропостачання цехів. Харчування високовольтні двигуни від трансформаторів з напругою первинної обмотки 10 кВ вторинної 6 кВ, а для низьковольтних двигунів і освітлювального навантаження встановлюємо трансформатор з напругою первинної обмотки 10 кВ вторинної 0,4 кВ.

2. Розрахункова частина

2.1 Визначення розрахункових електричних навантажень

а) Визначимо розрахункові електричні навантаження для першої підгрупи.

U ном = 6 кВ

Р ном = 380 кВт

Кu = 0.63

Cos( = 0.82

( = 0.87

n = 26

Тут і далі по тексту формул використані скорочення:

U ном - номінальна напруга мережі.

Р ном - номінальний потужність двигуна.

Кu - коефіцієнт використання активної потужності.

Cos( - коефіцієнт потужності.

(- коефіцієнт корисної дії.

n - кількість двигунів.

S - повна потужність.

Q - реактивна потужність.

I - струм.

(P ном. - алгебраїчна сума активних потужностей.

Знайдемо номінальний струм.

Знайдемо число приймачів електроенергії.

Знаючи число приймачів електроенергії знайдемо коефіцієнт максимуму по таблиці.

Знайдемо середню потужність із формули

.

Знаючи середню потужність, визначимо максимальну.

Знайдемо повну потужність.

Знаючи повну потужність визначимо реактивну.

Знайдемо максимальний струм.

б) Визначимо розрахункові електричні навантаження для другої підгрупи.

U ном = 0,4 кВ

Р ном = 20 Квт

Кu = 0,46

Cos( = 0,86

( = 0,87

n = 84

Знайдемо номінальний струм.

Знайдемо число приймачів електроенергії.

Знаючи число приймачів електроенергії, знайдемо коефіцієнт максимуму по таблиці.

Знайдемо середню потужність із формули

.

Знаючи середню потужність, визначимо максимальну.

Знайдемо повну потужність.

Знаючи повну потужність, визначимо реактивну.

Знайдемо максимальний струм.

в) Визначимо розрахункові електричні навантаження для третин підгрупи.

U ном = 0,4 кВ

Р ном = 16 Квт

Кu = 0,54

Cos( = 0,82

( = 0,86

n = 82

Знайдемо номінальний струм.

Знайдемо число приймачів електроенергії.

Знаючи число приймачів електроенергії, знайдемо коефіцієнт максимуму по таблиці.

Знайдемо середню потужність із формули

.

Знаючи середню потужність, визначимо максимальну.

Знайдемо повну потужність.

Знаючи повну потужність, визначимо реактивну.

Знайдемо максимальний струм.

г) Визначимо розрахункові електричні навантаження для четвертої підгрупи.

U ном = 0,4 кВ

Р ном = 70 Квт

Кu = 0,52

Cos( = 0,87

( = 0,83

n = 35

Знайдемо номінальний струм.

Знайдемо число приймачів електроенергії.

Знаючи число приймачів електроенергії, знайдемо коефіцієнт максимуму по таблиці.

Знайдемо середню потужність із формули

.

Знаючи середню потужність, визначимо максимальну.

Знайдемо повну потужність.

Знаючи повну потужність, визначимо реактивну.

Знайдемо максимальний струм.

д) Визначимо розрахункові електричні навантаження для п'ятої підгрупи.

Р ном = 120 Квт

Cos( = 0,89

U ном = 0,4 кВ

Приймаємо Кu = 1, Кmax = 1.

Знайдемо середню потужність із формули

.

Знаючи середню потужність, визначимо максимальну.

Знайдемо повну потужність.

Знаючи повну потужність, визначимо реактивну.

Знайдемо максимальний струм.

Всі вихідні й отримані дані заносимо в таблицю

Таблиця №1.

2.2 Вибір числа й потужності цехових трансформаторів і підстанцій

Вибираємо число підстанцій і потужність трансформаторів для харчування споживачів U=0.4 кВ, якщо встановлена потужність на підприємстві S=3776,у складі підприємства є споживачі першої категорії, тому що в складі підприємства є споживачі першої категорії, то для забезпечення надійності й безперебійності електропостачання на кожній трансформаторній підстанції необхідно передбачити установку двох однакових по потужності трансформаторів, завантаження трансформаторів потрібно робити так: у нормальному режимі кожний трансформатор повинен працювати в економічно доцільному режимі, тобто із завантаженням 60-70% від його номінальної потужності. В аварійному режимі, коли один трансформатор відключився, а трансформатор, що залишився в роботі, взяв би на себе навантаження трансформатора, що відключився, і його перевантаження становило 20-40%. для харчування низьковольтного навантаження будемо використовувати трансформаторні підстанції, на яких установлюються спеціальні силові трансформатори ТМЗ.

Ці трансформатори випускають напругою на первинної обмотки 6-10 кВ, а вторинної 0,4 кВ. Номінальної потужності 630, 1000, 1600 кВа.

Допустимо, що в нормальному режимі кожний трансформатор на підстанції працює з коефіцієнтом завантаження 0,65. Коли в аварійному режимі один трансформатор бере на себе подвійне завантаження коефіцієнт завантаження 1,3. Тому що жоден із трансформаторів, що випускаються, ТМЗ із урахуванням припустимих перевантажень не може взяти на себе все навантаження підприємства те необхідно вибрати кілька трансформаторних підстанцій.

Тут і далі по тексту формул використані скорочення:

S max - максимальна повна потужність.

S п/ст. - потужність підстанції.

n - кількість підстанцій.

S тр. - потужність трансформатора.

К з.а - коефіцієнт завантаження в аварійному режимі.

К з.н - коефіцієнт завантаження в нормальному режимі.

Знайдемо необхідне число підстанцій.

1)                Визначаємо потужність для двох підстанцій.

Визначаємо орієнтовну потужність трансформатора, уважаючи, що в аварійному режимі його коефіцієнт завантаження повинен бути 1,3.

Визначимо коефіцієнт завантаження в нормальному режимі для кожного під варіанта.

1а) Трансформатор потужністю 1000 кВа.

1б) Трансформатор потужністю 1600 кВа.

2) Визначаємо потужність для трьох підстанцій.

Визначаємо орієнтовну потужність трансформатора, уважаючи, що в аварійному режимі його коефіцієнт завантаження повинен бути 1,3.

Визначимо коефіцієнт завантаження в нормальному режимі для кожного під варіанта.

2а) Трансформатор потужністю 630 кВа.

2б) Трансформатор потужністю 1000 кВа.

Висновок: Із всіх варіантів вибираємо 2б. Орієнтовна потужність трансформатора 630 кВа, уважаємо, що в аварійному режимі його коефіцієнт завантаження повинен бути від 0,6 К 0,7.

Марка трансформатора ТМЗ-1000/10-65 первинна обмотка напругою 10 кВ вторинна 1 кВ.

(Р х.х = 3,3 кВа

(Р к.з =12,3 кВа

U к.з = 5,5 %

I х.х = 2,8 %

Для високовольтної лінії беремо одну трансформаторну підстанцію, в аварійному режимі трансформатор візьме на себе все навантаження й буде перевантажений на 30%, тобто буде працювати з коефіцієнтом завантаження 1,3.

Визначаємо орієнтовну потужність трансформатора.

Визначимо коефіцієнт завантаження.

а) Трансформатор потужністю 6300 кВа.

б) Трансформатор потужністю 10000 кВа.

Висновок: Із всіх варіантів вибираємо 2а. Орієнтовна потужність трансформатора 630 кВа вважаючи, що в аварійному режимі його коефіцієнт завантаження повинен бути від 0,6 К 0,7.

Марка трансформатора ТМ-6300/10 первинна обмотка напругою 10 кВ вторинна 6,3 кВ.

( Р х.х = 12,3 кВа

( Р к.з = 46,5 кВа

U к.з = 6,5 %

I х.х = 3 %

2.3 Розрахунок втрат потужностей у трансформаторах

Тут і далі по тексту формул використані скорочення:

Q - реактивна потужність.

X - індуктивний опір.

P - активна потужність.

U - напруга.

Розраховуємо втрати потужності в силовому трансформаторі марки

ТМ-6300/10 напруга живильного ланцюга 10 кВ.

S max = 417 кВа,

Знайдемо втрати потужності холостого ходу.

Знайдемо втрати потужності при короткому замиканні.

Визначимо індуктивний опір.

Знаючи індуктивний опір визначимо реактивні втрати трансформатора.

Знайдемо втрати потужності в трансформаторі.

Знайдемо втрати повної потужності в трансформаторі.

Визначаємо повну потужність.

Знаючи повну потужність, знайдемо струм.

Розраховуємо втрати потужності в силовому трансформаторі марки

ТМ-1000/10 напруга живильного ланцюга 10 кВ.

Знайдемо втрати потужності холостого ходу.

Знайдемо втрати потужності при короткому замиканні.

Визначимо індуктивний опір.

Знаючи індуктивний опір, визначимо реактивні втрати трансформатора.

Знайдемо втрати потужності в трансформаторі.

Знайдемо втрати повної потужності в трансформаторі.

Визначаємо повну потужність.

Знаючи повну потужність, знайдемо струм.

Всі вихідні й отримані дані заносимо в таблицю №2.

Таблиця №2.

Страницы: 1, 2