Целью курсового проекта являлась разработка типовой системы электроснабжения цеха промышленного предприятия. В процессе выполнения курсового проекта решались следующие задачи:
- определение расчетных электрических нагрузок отдельных потребителей (единиц электрооборудования) и цеха в целом;
- выбор мощности трансформатора цеховой понизительной подстанции;
- разработка общей схемы СЭС цеха;
- расчёт цеховой электрической сети и определение центра электрических нагрузок.
1. Определение электрических нагрузки единиц оборудования и цеха в целом
Исходные данные для расчета электрических нагрузок:
Таб.1
ном , кВтсosjUном, кВПрим. Кол. 110,50,920,3820
Таб.2
Асинхронные двигатели№ гр. р ном, кВтсosjUном, кВТип (серия) Кол. 22,20,80,384А1052,20,80,384А20740,840,384А2085,50,860,384А10
Таб.3
ном , кВтсosjUном, кВPвоз, кВтКол. 313,20,80,381,22
Таб.4
ном, кВтсosjUном, кВТип (серия) Кол. 42.50,460,38СТФ10
Таб.5
ном, кВтСил. преоб. Uном, ВТип (серия) Кол. 61,15380В, 50Гц110ПН5
При расчете электрических нагрузок следует считать в соответствии с данными задания режим работы оборудования односменным с ПВ=0,8, а график загрузки оборудования — равномерным. Принимая во внимание рекомендации [1] принимаем коэффициент спроса для всего оборудования — 0,8.
При определении полных величин нагрузок групп потребителей для приемников повторно-кратковременного режима работы номинальную мощность определяют по паспортной мощности путем приведения ее к длительному режиму работы (ПВ=1) в соответствии с формулами [2]:
для электродвигателей ,
Условия правильной эксплуатации электрического и электромеханического ...
... последовательность приемки электрооборудования Новые или реконструированные электроустановки должны быть приняты в эксплуатацию в порядке, изложенном в Правилах Технической Эксплуатации: - При организации эксплуатации конкретного вида переносных, передвижных электроприемников (электроинструмент, электрические машины, ...
для трансформаторов .
Определяем полные величины нагрузок для 1 группы потребителей:
;
Приводим к ПВ=1:
;
Расчетные величины нагрузок с учетом коэффициента спроса:
;
Вычислим реактивную мощность группы:
;
;
электроснабжение цех промышленный трансформатор
Полная расчетная мощность электропечей:
;
;
Данные расчеты необходимо произвести для каждой группы потребителей.
Определяем полные величины активных нагрузок для асинхронных двигателей 2,5,7,8 группы потребителей:
;
;
;
Приводим к ПВ=1:
;
;
;
Расчетные величины нагрузок с учетом коэффициента спроса:
;
;
;
Вычислим реактивные мощности групп:
;;
;.
Полная расчетная мощность АД:
;;
;.
Определяем полные величины активных нагрузок для синхронных двигателей — 3 группа потребителей:
Приводим к ПВ=1:
Расчетные величины нагрузок с учетом коэффициента спроса:
Вычислим реактивные мощности группы:
Полная расчетная мощность СД:
Определяем полные величины активных нагрузок для двигателей постоянного тока — 6 группа потребителей:
Приводим к ПВ=1:
Расчетные величины нагрузок с учетом коэффициента спроса:
Определяем полные величины активных нагрузок для сварочных трансформаторов — 4 группа потребителей:
Приводим к ПВ=1:
Расчетные величины нагрузок с учетом коэффициента спроса:
Для наглядности сведем все результаты в таблицу 6.
Таб.6
№ гр. 1150,26112,7187,83215,7411,8119,68320,6115,4625,7648,2315,8917,89531,4823,6139,3564,1104,11757,243768,16839,3523,3545,76
2. Определение центра электрических нагрузок
Р, Q, X, Y.
Таб.7
№ гр. 1150,26112,726215,7411,8176320,6115,4611,5648,2315,891,52,8531,4823,6151,864,1108,72,8757,2437131,8839,3523,3516,54,5
С помощью следующих формул находим координаты центра активных и реактивных нагрузок:
; ;
; .
; ;
; .
Координаты центра активных нагрузок: ; , а центр реактивных нагрузок: ; .
Для наглядности представим графически полученные результаты:
Рис. 1 Центр реактивных нагрузок.
Рис. 2 Центр активных нагрузок.
3. Выбор рационального напряжения, числа, типа и мощности трансформаторов цеховой ТП
Расчет параметров силового трансформатора
... данной курсовой работе выполнено описание силового трансформатора с заданной, согласно варианта, мощностью. Указаны типы выпускаемых трансформаторов данной мощности, их особенности по конструкции, назначению, маркировке. Выполнен расчет силового трансформатора. И расчет распределения нагрузки между ...
Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для цеховых трансформаторных подстанций промышленных предприятий должен быть правильным, технически и экономически обоснованным, так как он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. Цеховые трансформаторы, как правило, не должны иметь распределительного устройства на стороне высшего напряжения. Следует применять непосредственное (глухое) присоединение питающей кабельной линии к трансформатору. Число трансформаторов на ЦТП определяется требованиями надёжности электроснабжения. Объективная оценка при выборе числа трансформаторов должна быть произведена с учётом фактора надёжности.
Исходными данными для выбора являются расчетные нагрузки соответствующего участка, цеха:
;
Номинальная мощность трансформатора ТП определяется по формуле [2]:
;
— Так как основная масса потребителей на производстве относится ко второй группе (длительные перебои питания приводят к большим материальным затратам), выбираем два трансформатора для установки на ЦТП. Номинальная мощность каждого из них определяется по условию:
В соответствии с выше приведенной формулой номинальная мощность трансформаторов равна (для оборудования на ), в связи с тем, что на такую мощность трансформатора нет то выбираем из стандартного ряда мощностей [4].
Экономически выгодно заказывать уже готовые трансформаторные подстанции, которые называются КТП. Выбираем подходящую КТП из таблицы 27.24 [3] — КТП-250-6/0,4 на .
В аварийных условиях оставшийся в работе трансформатор должен быть проверен на допустимую перегрузку [2] по формуле:
; .
Выше приведенное условие выполняется.
4. Расчет номинального тока, выбор сечений проводов и жил кабелей силовых приемников
Выбор сечений проводов, жил кабелей и шин производится по следующим техническим и экономическим показателям:
1) по нагреву длительно допустимым (расчётным) током;
2) по нагреву от кратковременного выделения тепла током КЗ
3) по потере напряжения в проводах и жилах кабелей от проходящего по ним тока в нормальном и аварийных режимах;
4) по механической прочности — устойчивости к механической нагрузке;
5) по экономической плотности тока.
Для выбора сечений необходимы следующие данные.
Номинальный ток трансформатора:
; .
Номинальные токи потребителей:
; .
Рассчитаем ток для отдельных групп потребителей:
;
; ;
; ;
; ;
; .
Выбор сечений проводов и жил кабелей по наибольшему длительно допустимому току выполняют по таблицам ПУЭ. Выбранные сечения проверяют сточки зрения их защиты автоматическими выключателями или плавкими предохранителями. Температура окружающей среды 25С.
Цеховые электрические сети выполняются радиальными, магистральными, и смешанными. В цеховые сети закладывается большое количество проводникового материала и электрической аппаратуры, поэтому выбор схемы питания определяет не только качество и особенности работы электрооборудования, но и технико-экономические показатели всей системы электроснабжения.
С точки зрения надёжности радиальные сети имеют преимущество перед магистральными. Выбираем радиальную схему снабжения, т.к. цех имеет довольно малую площадь. В радиальной сети, от распределительного щита КТП отходят питающие магистрали к силовым щитам отдельных групп потребителей. Выберем сечение жил кабелей для 8-ми групп, к каждой из которых подведен отдельный четырехжильный кабель. Выбираем исходя из длительно допустимых токов, рассчитанных ранее. Принимаем во внимание то, что кабель в лотках, закрепленных на стенах.
Выпускной квалификационной работы «Разработка проекта электроснабжения ...
... работ, таких как: перегрузка сети, повышенное или пониженное напряжение и, пожалуй, самое распространенное и опасное - короткое замыкание (КЗ). Для защиты в жилых домах, а именно в квартирах, ... любой системы электроснабжения и производится с целью выбора и проверки ... = , (5) √3∙????ℎ где ???????? - максимальный ток нагрузки, А; 10 БР.44.03.04.686.2018 ???????? - полная расчетная мощность, кВА; ...
Сведем все данные в таблицу 8.
Таб.8
2 12551852271033510461055316624107933586216
5. Расчет токов короткого замыкания
В системах электроснабжения промышленных предприятий электрические сети до 1 кВ имеют наибольшую протяженность, поэтому на них приходится большая доля возникающих КЗ. В связи с этим электрооборудование устанавливаемое в системах электроснабжения должно быть устойчиво к токам короткого замыкания. Основными причинами возникновения токов короткого замыкания в сети могут быть: повреждение изоляции отдельных частей электроустановок, неправильные действия обслуживающего персонала, т.д.
При расчете токов короткого замыкания важно правильно составить расчетную схему, т.е. определить, что находится между точками короткого замыкания. В расчетной схеме учитывают сопротивление питающих генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий (воздушных и кабельных), реакторов.
По расчетной схеме составляют схему замещения, в которой указывают сопротивление источников и потребителей, а так же намечают точки короткого замыкания.
Для генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий и коротких участков распределительной сети обычно учитывают только индуктивное сопротивление.
При значительной протяженности сети (кабельной и воздушной линии), учитывают так же их активные сопротивления, так как в удаленных точках короткого замыкания сказывается снижение ударного коэффициента.
В курсовом проекте точки короткого замыкания берем только на стороне 0,4 кВ т.е. непосредственно у потребителя.
Расчёт токов короткого замыкания позволяет получить необходимые данные для выбора электрооборудования СЭС, средств защиты и ограничения токов КЗ. При анализе режимов КЗ большое значение имеет определение вида короткого замыкания и его места.
Выделяют следующие виды к. з.: трёхфазное или симметричное; двухфазное — две фазы соединяются между собой без соединения с землёй; однофазное — одна фаза соединяется с нейтралью источника через землю.
Конкретные токи КЗ определяются лишь после составления эквивалентной схемы короткозамкнутого участка и расчёта параметров (сопротивлений) элементов этой схемы.
Сети напряжением до 1 кВ характеризуются большим количеством коммутационной и защитной аппаратуры, и значительной протяженностью сравнительно маломощных линий. В связи с этим основные особенности расчета токов КЗ здесь таковы:
- учет всех сопротивлений (как реактивных, так и активных) вплоть до сопротивлений переходных контактов;
- При расчетах токов КЗ в сетях НН достаточно оценить его наибольшее значение, так как именно его используют для проверки аппаратов и токоведущих устройств.
Ток трёхфазного КЗ определяют по формуле:
Расчет и проектирование отпаечной тяговой подстанции постоянного тока
... тяговая подстанция получает питание по двум радиальным линиям электропередачи 110 или 220 кВ от другой подстанции. В данном курсовом проекте необходимо рассчитать отпаечную тяговую подстанцию постоянного тока. Для питания тяговых потребителей на данной подстанции ... вентильной обмотки, В Потери короткого замыкания, кВт Потери холостого хода, кВт Напряжение короткого замыкания, % Ток холостого хода, % ...
Значения ударных коэффициентов определяются по кривым или по таблицам в зависимости от отношения рассматриваемого участка. Если , то принимают Куд =1.
На схеме СЭС цеха определим точки K1-K8 (места), где необходимо рассчитать токи КЗ.
Короткое замыкание в точке К1. Определим сопротивление элементов цепи КЗ1:
трансформатор, из таблицы 8.10 [2]:
; ;
переходное сопротивление контактов рубильников:
; ;
- сопротивление участков кабелей: значения для 1м (таб.8.13 [2]):
; ; cp- значения для 1 кабеля:
; .
Суммарные сопротивления цепи КЗ1:
;
Ток КЗ1 равен:
Аналогичным способом определяем токи короткого замыкания в других точках, представим результаты в виде таблицы 9.
Таб.9
№ группы 111,9728,627,07243,5528,494,2333,5528,145453,5528,843,6527,0528,285,6629,55285,4712,9727,667,17817,0527,726,73
Для оценки электродинамической стойкости элементов и настройки защитной аппаратуры СЭС необходимо определить наибольшее мгновенное значение тока КЗ, называемое ударным током. Для его определения используют формулу:
- где — периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент;
- ударный коэффициент, который определяется из таблиц и графиков ().
Если учитывать влияние асинхронных двигателей то формула примет вид:
Рассчитаем значение ударного тока для 7 группы потребителей (20 АД):
6. Выбор защитной аппаратуры и аппаратов управления
В системах электроснабжения могут возникать режимы, характеризующиеся электрическими, тепловыми и механическими нагрузками, значительно превышающими нагрузки нормального режима работы и представляющими опасность для элементов системы электроснабжения.
Основным видом аварий в СЭС являются короткие замыкания, поэтому аппараты отключения должны обладать соответствующей отключающей способностью. Защита, действующая при авариях, должна за кратчайшее время отключить повреждённый элемент от сети.
В качестве таких аппаратов применяются плавкие предохранители НН и ВН, автоматические выключатели НН, выключатели ВН.
Независимо от принципа работы и назначения защита характеризуется следующими показателями: избирательностью, временем срабатывания, зоной действия, чувствительностью, зоной нечувствительности, надёжностью.
Начиная с 1-ого уровня (отдельные потребители) произведём выбор аппаратов управления.
Пуск и выключение электропотребителей малой мощности производится пускателями магнитными серии ПМЕ, ПАЕ, ПМЛ.
ном = 10 А; степень защиты IP54 с кнопками «Пуск» и «Стоп».
ном = 25 А; степень защиты IP54 с кнопками «Пуск» и «Стоп».
Автоматические выключатели выбираем все одинакового исполнения для заменяемости — А3710Б I ном= 40 А, 1,25Iном, без выдержки времени. Пределы регулирования Iном: 20,25, 32,40,80 A.
Литература
Проектирование и расчет элементов системы электроснабжения цеха ...
... помещениях, которые могут быть встроенными/пристроенными к основным. Цель данной курсовой работы - спроектировать и рассчитать основные элементы системы электроснабжения цеха пищевого предприятия. Для достижения поставленной цели, необходимо выполнить следующие задачи: 1. ...
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/energosnabjenie-predpriyatiya/
1. Князевский Б.А. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий М., Высшая школа, 1986. — 400 с.
— Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. — М., Энергоатомиздат, 1987. — 368 с.
— Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Том 1. Под ред. Федорова А.А. Электроснабжение. — 568 с. — 596 с. — М., Энергоатомиздат, 1986.
— Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Том 2. Эектрооборудование. Под ред. Федорова А.А. 596 с. — М., Энергоатомиздат, 1986.
— Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок М., Высшая школа, 1990. — 364 с.
