Электроснабжение завода горношахтного оборудования

Министерство образования Российской Федерации Омский государственный технический университет кафедра Электроснабжение промышленных предприятий Курсовой проект на тему: Электроснабжение завода горношахтного оборудования Выполнил Лыченков Александр Иванович группа ЭР-548

Проверил Сергеев Яков Борисович Омск — 2002

Задание

Исходные данные на проектирование:

Генеральный план завода (рис. 1).

Мощность энергосистемы 850 МВА.

Ведомость электрических нагрузок ремонтно-механического цеха (табл. 2).

Напряжение питания 110 кВ.

Сопротивление системы x_c=0,65 о.е.

Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 12 км.

Сведения об электрических нагрузках (табл. 1).

Рис. 1

таблица 1

таблица 2

В настоящее время, несмотря на произошедший спад производства и тяжелое финансовое состояние, перед промышленной энергетикой стоят ответственные задачи по рациональному применению электрической энергии во всех отраслях производства.

Тенденции максимально четкого и точного учета и контроля за расходом электрической энергии требуют от проектировщиков нахождения таких технических решений, которые были бы максимально рациональными и при этом бы не снижали уровня надежности энергосистемы.

Одной из главных задач проектирования является выбор наиболее рациональной схемы электроснабжения, отвечающей современным требованиям энергопотребления и возможностью перспективного роста предприятия.

Проектирование системы электроснабжения должно удовлетворять не только техническим требованиям данного производства, но и должно быть рациональным с точки зрения экономических затрат на строительство такой системы электроснабжения.

Курсовой проект по дисциплине «Электроснабжения промышленных предприятий» является завершающим проектом из всего цикла курсового проектирования. Он обобщает практически все изученные дисциплины, являясь наиболее полным учебным проектом по нашей специальности.

Целью настоящего курсового проекта является спроектировать систему внутреннего и внешнего электроснабжения, на основании задания на проект, которая отвечала бы современным требованиям и была бы наиболее рациональной и экономичной.

1. Описание технологического процесса

Завод горношахтного оборудования относится к машиностроительным предприятиям. Для получения готовых изделий на машиностроительных заводах необходимо выполнить разнообразные работы: произвести контроль поступающих металлов и материалов, организовать их транспортировку и хранение на складах, изготовить заготовки и обработать последние в механических цехах. Из готовых деталей собирают машины, подвергают их окраске и упаковке, а затем сдают на склад готовых изделий. Схема типового производственного процесса приведена на рис. 2.

Рис. 2

Современный машиностроительный завод состоит из основных, заготовительных и вспомогательных цехов, складских помещений, транспортных и энергетических устройств, технических отделов и заводоуправления.

Все электрические приемники данного производства являются потребителями переменного тока промышленной частоты. И подразделяются на потребителей напряжения свыше 1000 В и потребителей напряжением ниже 1000 В. Основными приемниками электрической энергии являются металлообрабатывающие станки, а также различного рода подъемные механизмы. Режимы работы станков и подъемных механизмов разнообразны, для них характерны частые пуски и реверсы, то есть режим работы данных приемников повторно-кратковременный (ПКР).

Режим работы предприятия — двухсменный с двумя выходными днями. В зависимости от характера технологического процесса для каждого цеха в отдельности определяем степень надежности (категорию надежности) электроснабжения электроприемников. Эти данные для каждого цеха заносим в табл. 3.

Питание возможно осуществить от подстанции энергосистемы с первичным напряжением 110 кВ. Мощность энергосистемы — 850 МВА; реактивное сопротивление системы на стороне 110 кВ, отнесенное к мощности системы Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 12 км.

таблица 3

2. Построение графиков нагрузок предприятия

Характерные суточные графики электрических нагрузок предприятия берем из справочной литературы ([7], рис. 2.10), там же находим продолжительность использования максимума нагрузки T_max=3500 ч/год ([7], табл. 2.14). Графики нагрузок предприятия представлены на рис. 3.

Рис. 3

3. Определение электрических нагрузок РМЦ

Расчетную нагрузку по РМЦ будем определять методом упорядоченных диаграмм. Согласно этого метода все электроприемники разбиваются на подгруппы с примерно одинаковыми коэффициентами использования k_и и коэффициентами мощности cos (tg), затем для каждой подгруппы находят расчетную мощность по формулам:

Затем расчетные мощности, как активные, так и реактивные суммируются, и получается расчетная нагрузка по РМЦ. Точность определения расчетных нагрузок тем выше, чем больше число подгрупп.

Коэффициенты использования k_и и коэффициенты мощности cos (tg) определяем по справочнику ([1], стр. 273−275), и разбиваем ЭП на подгруппы (табл. 4).

таблица 4

При определении Р_ном оборудования, работающего в повторно-кратковременном режиме, учитываем продолжительность включения (ПВ):

для подъемных машин ПВ=0,4;

для ручной сварки ПВ=0,2;

для автоматической сварки ПВ=0,7.

Произведем расчет для первой подгруппы. Номинальная мощность подгруппы:

кВт.

Эффективное число электроприемников:

округляем до ближайшего меньшего целого числа и принимаем n_э=7.

Расчетный коэффициент для данной подгруппы определяем по кривым зависимости k_р=f (n_э, k_и) ([2], рис. 2.1). Для значений k_и=0,12 и n_э=7 получаем k_р=2,9.

Определим расчетные мощности подгруппы:

кВт;

квар.

Результаты расчета для других подгрупп сведены в таблице 5.

таблица 5

После определения расчетных мощностей всех подгрупп электроприемников, рассчитываем активную и реактивную мощности всего ремонтно-механического цеха. Для этого рассмотрим РМЦ как узел питания для рассмотренных ранее групп ЭП.

Средневзвешенный коэффициент использования:

где k_иi — коэффициент использования каждой подгруппы;

P_номi — номинальная мощность каждой подгруппы.

;

;

.

Эффективное число ЭП:

округляем до ближайшего меньшего целого числа и принимаем n_э=6.

По значениям K_и=0,459 и n_э=6 в таблице ([2], табл. 2.6) определяем расчетный коэффициент K_р=1,51.

Расчетная активная нагрузка цеха:

кВт, где кВт — номинальная мощность цеха.

Расчетная реактивная нагрузка цеха:

квар,

— средневзвешенный tgц цеха.

4. Определение электрических нагрузок завода

Расчетные нагрузки стальных цехов завода найдем через коэффициент спроса. Этот коэффициент, а так же cosц цехов берем из справочной литературы ([2], стр. 273−275).

;

где P_p — расчетная активная мощность силовой нагрузки цеха;

Q_p — расчетная реактивная мощность силовой нагрузки цеха;

k_c — коэффициент спроса.

Приведем пример расчета для кузнечного цеха, для остальных цехов результаты расчетов сведем в таблице 6. Расчетная активная мощность силовой нагрузки цеха:

кВт.

Расчетная реактивная мощность силовой нагрузки цеха:

квар.

таблица 6

Производим окончательный расчет нагрузки завода с учетом потерь в трансформаторах цеховых ТП, а так же искусственного освещения. Результаты расчета сведены в таблице 7. Пример расчета покажем на кузнечном цехе.

Освещение выбираем исходя из условия высоты цеха: выше 6 м устанавливаем лампы ДРЛ (у=1,7 Вт/м²), ниже 6 м — люминесцентные лампы (у=2,4 Вт/м²), лампы накаливания (у=10 Вт/м²) устанавливаем только в складских помещениях.

Нагрузка искусственного освещения:

кВт,

где у=1,7 Вт/м² — удельная мощность освещения на единицу площади;

F=12 060 м² — площадь цеха;

k_co=0,95 — коэффициент спроса осветительной нагрузки ([3], табл. 9.1);

k_пПРА=1,1 — коэффициент потерь пускорегулирующей аппаратуры (для ламп ДРЛ принимаем k_пПРА=1,1, для ЛЛ k_пПРА=1,2).

квар, где tgц_o — tgц осветительной нагрузки (с учетом местной компенсации cosц до 0,9, для газоразрядных ламп (ДРЛ и ЛЛ) принимаем tgц_o=0,484).

Потери в трансформаторах цеховых подстанций P_Т и Q_Т учитывают приближенно по суммарным значениям нагрузок напряжением до 1000 В.

кВА;

кВт;

квар.

Определим расчетную нагрузку кузнечного цеха с учетом осветительной нагрузки и потерь в трансформаторе:

кВт;

квар;

кВА.

Определим мощность, требуемую на освещение территории завода:

м²;

кВт;

квар.

Нагрузку освещения территории включим в ремонтно-механический цех.

После нахождения расчетных максимумов всех цехов, определяем суммарные максимумы на 0,4 и 6 кВ.

кВт;

квар.

Экономическая величина реактивной мощности в часы максимальных (активных) нагрузок системы, передаваемой в сеть потребителя:

квар, где tgц_э=0,55 — экономически выгодный tgц (принимаем в пределах от 0,3 до 0,55).

Определяем полную мощность завода:

кВА.

5. Компенсация реактивной мощности

Определяем мощность компенсирующих устройств, которые необходимо установить у потребителя:

квар.

Распределение конденсаторных батарей по цехам завода проводим, руководствуясь экономической выгодой. В первую очередь подключаем БСК к шинам 0,4 кВ цеховых ТП. Величины мощности компенсирующих устройств по цехам определяются по формуле:

где Q_pi — расчетная реактивная мощность цеха (на 0,4 кВ);

— сумма расчетных реактивных мощностей цехов (на 0,4 кВ).

В цехах с Q_куi<150 квар БСК не устанавливаем, так как это экономически нецелесообразно.

Определим величину мощности БСК для блока № 1:

квар.

Выбираем стандартные значения БСК: 12?300 квар ([6], табл.9.1). Результаты расчета для остальных цехов сведены в таблице 8.

таблица 8

После выбора БСК производим проверку:

;

9852,1 квар? 9660 квар, УQ_БСК=98%Q_ку.

6. Определение центра электрических нагрузок

Расчет ЦЭН производится для определения мест расположения цеховых трансформаторных подстанций и пункта приема электрической энергии на генеральном плане завода, а так же для построения картограммы нагрузок.

Построение картограммы производится на основании результатов определения расчетных нагрузок цехов. Она строится из условия, что площади кругов в выбранном масштабе являются расчетными нагрузками цехов.

Расчет проведем для блока № 1, результаты расчетов для остальных цехов сведем в таблицу 9.

Радиус окружности, представляющей нагрузку 0,4 кВ:

мм,

где Р_р1(0,4)=11 451,6 кВт — расчетная нагрузка блока № 1 на 0,4 кВ;

m=3 — масштаб.

Радиус окружности, представляющей нагрузку 6 кВ:

мм, где Р_{р (6)}=12 000 кВт — расчетная нагрузка блока № 1 на 6 кВ.

Осветительная нагрузка показывается в виде сегментов круга. Угол сектора определяется по формуле:

где Р_осв1=32,6 кВт — осветительная нагрузка блока № 1.

Координаты центра электрических нагрузок:

мм;

мм, где x_i, y_i — координаты центра электрических нагрузок для i-го цеха;

Р_рi — расчетная нагрузка i-го цеха.

таблица 9

Картограмма электрических нагрузок

7. Расчет и выбор системы питания

Система электроснабжения любого предприятия может быть условно разделена на две подсистемы — это система питания и система распределения энергии внутри предприятия.

В системы питания входят следующие элементы: питающие ЛЭП, пункт приема электрической энергии это может быть ПГВ или ГПП, состоящие из устройства высшего напряжения, силовых трансформаторов и распределительного устройства низшего напряжения.

Таким образом, выбор системы питания производится в следующей последовательности:

— выбор рационального напряжения системы питания;

— выбор трансформаторов ППЭ;

— выбор питающей ЛЭП;

— выбор распределительных устройств высшего и низшего напряжения ППЭ.

Выбор рационального напряжения системы питания

Так как напряжение питания U=110 кВ дано по условию задания, то принимаем это напряжение в качестве напряжения системы питания без выбора рационального напряжения.

Выбор трансформаторов пункта приема электроэнергии

Так как на предприятии имеются потребители I-ой категории, то устанавливаем двухтрансформаторную подстанцию. По графикам активной и реактивной мощности (рис.3), строим ведомость электрических нагрузок предприятия (табл. 10).

таблица 10

Мощность трансформаторов пункта приема электрической энергии определяем по суточному графику полной мощности (рис. 6).

Для этого рассчитаем среднеквадратичную полную мощность:

кВА.

Номинальная мощность одного трансформаторов S_ном.т выбирается из условия:

; кВА.

Выбираем трансформатор ТРДН-40 000/110 (S_ном=40 МВА, U_вн=115 кВ, U_нн=6,3;10,5 кВ, Р_х=34 кВт, Р_к=170 кВт, U_{к (ВН-НН)}=10,5%, I_х=0,55%) ([5], табл. 3.6) с регулировкой напряжения под нагрузкой (РПН) и делаем проверку на перегрузку в ПАР.

Коэффициент начальной загрузки в нормальном режиме:

так как все значения мощности лежат выше мощности трансформатора.

Коэффициент перегрузки в ПАР:

.

Коэффициент максимальной нагрузки:

.

Так как условие К₂>0,9К_max=1,27 не выполняется, то пересчитываем время перегрузки:

ч.

Из справочника ([5], табл. 1.36) для t_п=24 и И_охл=10⁰ С определяем K_2доп=1,4. Условие K₂> K_2доп выполняется, следовательно, трансформатор проходит.

Выбор питающей линии электропередач

Проведем выбор провода в следующей последовательности:

1. Определяем ток в линии в линии в нормальном и послеаварийном режимах:

А, где S_з=56 227 кВА — расчетная мощность завода;

n=2 — количество подходящих линий;

U_c=110 кВ — напряжение питания от системы.

А.

2. Рассчитываем сечение провода по экономической плотности тока:

мм²,

где j_эк=1,1 А/мм² — экономическая плотность тока ([4], табл. 1.3.36).

По полученному сечению выбираем алюминиевый провод со стальным сердечником марки АС-150/24.

3. Проверяем сечение провода по условию допустимого нагрева. Предельно допустимый ток для провода 110 кВ сечением 150/24 мм² равен 450 А ([4], табл. 1.3.29), следовательно I_ПАР=295,1 А < I_доп=450 А. Сечение по данному условию проходит.

4. Проверяем сечение провода по падению напряжения в линии в нормальном и послеаварийном режимах:

%;

%,

где R=l· R₀=12·0,198=2,38 Ом — активное сопротивление линии (для АС-150/24 R₀=0,198 ([5], табл. 7.38));

X=l· X₀=12·0,42=5,04 Ом — индуктивное сопротивление линии (для АС-150/24 X₀=0,42 ([5], табл. 7.38));

U_н=110 кВ — номинальное напряжение линии.

Так как ДU_н.р.=1,05% < 10% и ДU_ПАР=2,10% < 15%, то провод по падению напряжения подходит.

Выбор распределительных устройств высшего и низшего напряжения пункта приема электроэнергии

Схема распределительного устройства высокого и низкого напряжения В качестве пункта приема электрической энергии устанавливаем ПГВ.

8. Расчет и выбор системы распределения

Выбор класса напряжения распределительной сети

Произведем выбор рационального напряжения распределительной сети. Доля нагрузки 6 кВ в общем по заводу:

где S_6кВ=18 783 кВА — суммарная мощность потребителей на 6 кВ;

S_з=56 227 кВА — полная мощность завода.

Исходя из полученного соотношения, так как мощность нагрузки на 6 кВ близка к 40% от общей мощности завода, то принимаем напряжение распределения 6 кВ.

Выбор числа РП, ТП и мест их расположения

Произведем выбор цеховых трансформаторных подстанций. Будем принимать к установке комплектные трансформаторные подстанции (КТП) и располагать их внутри цехов (т. е. встроенными в цех). При выборе числа и мощности трансформаторов будем учитывать условия резервирования питания потребителей, и соблюдать экономически целесообразный режим работы.

Устанавливаем распределительный пункт в блоке № 1.

Рассчитаем и выберем ТП для блока № 1. Результаты расчета для остальных цехов сведем в таблице 11.

Расчетная мощность с учетом компенсации реактивной мощности:

кВА, где Р'_р=11 451,6 кВт — расчетная активная мощность цеха (табл.7);

Q'_р=16 594 квар — расчетная реактивная мощность цеха (табл.7);

Q_БСК=3600 квар — мощность компенсирующих устройств, установленных в данном цехе (табл. 8).

Удельная нагрузка блока № 1:

кВА/м²,

где F=18 354 м² — площадь блока № 1.

Так как удельная мощность более 0,3 кВА/м², то максимальная мощность устанавливаемых трансформаторов может достигать 2500 кВА. Исходя из того, что в блоке № 1 присутствуют потребители II категории, устанавливаем двухтрансформаторные КТП. Устанавливаем 5 КТП 2? ТМ-2500. Нагрузку распределим следующим образом: на 3 КТП по 3700 кВА, на 2 КТП по 3110 кВА.

Коэффициент загрузки трансформаторов ТМ-2500 первых трех КТП в нормальном режиме:

где S_т=2500 кВА — установленная мощность трансформатора;

n=2 — количество трансформаторов в КТП.

Коэффициент загрузки в послеаварийном режиме:

.

Коэффициент загрузки трансформаторов ТМ-2500 остальных двух КТП в нормальном режиме:

в послеаварийном режиме:

.

Определим потери мощности в трансформаторах в нормальном и послеаварийном режимах. Для трансформаторов ТМ-2500 первых трех КТП в нормальном режиме:

кВт, где ДP_хх=3,85 кВт — потери активной мощности на холстом ходу ([5], табл. 3.4);

ДP_кз=23,5 кВт — потери активной мощности при КЗ ([5], табл. 3.4).

квар, где квар — потери реактивной мощности на холстом ходу (I_хх%=1 ([5], табл. 3.4));

квар — потери реактивной мощности при коротком замыкании (U_кз%=6,5 ([5], табл. 3.4)).

В послеаварийном режиме:

кВт;

квар.

Для трансформаторов остальных двух КТП в нормальном режиме:

кВт,

квар, В послеаварийном режиме:

кВт;

квар.

Выбор способа канализации электрической энергии и сечения проводников

В качестве основного способа канализации электрической энергии применяем кабельные линии электропередач. Для питания РП1 применяем шинопровод.

Схема канализации электрической энергии

Рассчитаем и выберем кабельную линию питающую ТП1.1, результаты расчета для других линий сведем в таблице 13.

Распределим активную и реактивную нагрузки блока № 1 по цеховым подстанциям. На долю ТП1.1 приходится P=2446,4 кВт и Q=3545,8 квар. На ТП1.1 установлены 2 БСК по 300 квар каждая, следовательно Q=3545,8−600=2945,8 квар.

Расчетная мощность, протекающая по кабельной линии в нормальном режиме:

Расчетная мощность, протекающая по линии в послеаварийном режиме:

Расчетный ток, протекающий в линии в нормальном режиме:

А, где n=2 — количество кабельных линий, питающих ТП (так как присутствуют потребители II категории, то ТП необходимо питать по двум линиям);

U_с=6 кВ — номинальное напряжение сети.

Расчетный ток, протекающий в линии в послеаварийном режиме:

А.

Рассчитаем сечение кабеля по экономической плотности тока:

мм²,

где j_эк=1,4 А/мм² — экономическая плотность тока ([4], табл. 1.3.36).

Принимаем ближайшее стандартное значение сечения — 120 мм², с допустимым длительным током 260 А. Определяем допустимые токи нормального и послеаварийного режимов:

А > I_рн.р.=188,2 А;

А < I_рПАР=400,5 А, где k₁=1 — поправочный коэффициент на токи для кабелей в зависимости от температуры земли ([4], табл. 1.3.3);

k₂=0,9 — поправочный коэффициент на количество кабелей, работающих рядом в земле ([4], табл. 1.3.26);

k_п=1,3 — коэффициент перегрузки (при послеаварийном режиме работы для кабелей с бумажной изоляцией — 30%);

I_табл=260 А — допустимая токовая нагрузка на жилу кабеля ([4], табл. 1.3.16).

Так как допустимое значение тока в послеаварийном режиме для выбранного кабеля меньше расчетного тока послеаварийного режима, то выбираем кабель большего сечения — 240 мм². Определяем допустимые токи нормального и послеаварийного режимов:

А > I_рн.р.=188,2 А;

А > I_рПАР=400,5 А.

Окончательно принимаем кабель ААШв-3?240.

9. Расчет токов короткого замыкания

Произведем расчет токов короткого замыкания (трехфазное КЗ) в следующих точках: на линейных вводах высшего напряжения трансформатора ППЭ (К-1); на секции шин 6 кВ ППЭ (К-2) и РП1 (К-3); на шинах 0,4 кВ наиболее мощной цеховой подстанции ТП1.1 (К-4) (рис. 7а).

Расчет токов короткого замыкания в точке К-1

Схема замещения для расчета токов КЗ в сети выше 1000 В приведена на рисунке 7б.

Примем за базисные условия S_б=S_c=850 МВА; U_б=115 кВ. Из условия задания x_с=0,65 о.е., Е_с=1 о.е.

Определим базисный ток:

кА.

Сопротивление воздушной линии:

о.е.,

где x₀=0,42 Ом/км — удельное индуктивное сопротивление линии ([5], табл. 7.38).

Полное сопротивление от системы до точки К-1:

о.е.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-1:

кА.

Ударный ток КЗ:

кА, где k_уд=1,92 — ударный коэффициент ([8], табл. 6.3).

Расчет токов короткого замыкания в точке К-2

Примем за базисные условия S_б=S_c=850 МВА; U_б=6,3 кВ. Из условия задания x_с=0,65 о.е., Е_с=1 о.е.

Определим базисный ток:

кА.

Сопротивление трансформатора 110/6:

о.е.

о.е

о.е

о.е Полное сопротивление от системы до точки К-2:

о.е.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-2:

кА.

Найдем токи подпитки от синхронных двигателей. На одной шине с ТП1.1 подключены синхронные двигатели блока № 1 (2 синхронных двигателя СТД-3150−2ЗУХЛ4, Р_н=3150 кВт, S_н=3680 кВА).

Сопротивление синхронного двигателя:

о.е.,

где x''_d=0,2 — сверхпереходное сопротивление двигателя по продольной оси ([8], табл. 6.1).

Сопротивление кабельной линии, питающей СД:

о.е.;

о.е.,

где r_0кл=0,167 Ом/км — удельное активное сопротивление кабельной линии ([6], табл. 3.5);

x_0кл=0,073 Ом/км — удельное индуктивное сопротивление кабельной линии ([6], табл. 3.5);

l=0,14 км — длина кабельной линии.

Сопротивление шинопровода питающего РП1:

о.е.

Ток подпитки от СД блока № 1:

кА, где Е''_сд=1,1 — сверхпереходная ЭДС синхронного двигателя.

Ударный ток КЗ в точке К-2:

кА.

Расчет токов короткого замыкания в точке К-3

Сопротивление шинопровода питающего РП1:

о.е.

Полное сопротивление от системы до точки К-3:

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-3:

кА.

Ударный ток КЗ:

кА, где k_уд=1,37 — ударный коэффициент ([8], табл. 6.3).

Расчет токов короткого замыкания в точке К-4

Схема замещения для расчета токов КЗ в сети 0,4 кВ приведена на рис. 7 В. Систему принимаем системой бесконечной мощности, сопротивление системы равно 0 (S_c=?; x_c=0).

Сопротивление силового трансформатора ТП1.1:

r_тр=0,64 мОм; x_тр=3,46 мОм ([2], табл. 2.48).

Сопротивление трансформатора тока:

r_ТА=0,05 мОм; x_ТА=0,07 мОм ([2], табл. 2.49).

Сопротивление автоматического выключателя:

r_кв=0,41 мОм; x_кв=0,13 мОм ([2], табл. 2.54).

Сопротивление контактов: r_к=0,01 мОм — для соединений шинопроводов, r_к=1 мОм — для контактных соединений коммутационных аппаратов.

Сопротивление шин:

r_ш=0,1 мОм; x_ш=0,13 мОм ([2], табл. 2.52).

Сопротивление дуги:

r_д=3 мОм ([8], табл. 6.4).

Результирующее сопротивление схемы замещения:

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-4:

кА.

Ударный ток КЗ в точке К-4:

кА, где k_уд=1,1 — ударный коэффициент ([8], табл. 6.3).

Результаты расчета токов короткого замыкания сведены в таблицу 14.

таблица 14

10. Выбор проводников, основного и вспомогательного электрооборудования

При курсовом проектировании должны быть выбраны и проверены на действие токов короткого замыкания следующие элементы электрической сети:

аппаратура распределительного устройства высшего напряжения ППЭ;

ячейки РУ низшего напряжения 6 кВ, ПГВ и РП;

выключатели вводов межсекционные выключатели и выключатели отходящих линий на ПГВ и РП — 6 кВ;

вводные (секционные) автоматические выключатели на цеховых КТП;

трансформаторы тока и напряжения на вводах ПГВ;

приборы учета и контроля потребления электрической энергии на вводах 6 кВ ПГВ.

Выбор высоковольтных выключателей.

Ток в питающей ЛЭП в нормальном режиме I_н.р.=147,6 А, в послеаварийном режиме I_ПАР=295,1 А. Выбираем выключатель марки ВМТ-110Б-20/1000УХЛ1 ([5], табл. 5.2) (выключатель маломасляный, трехполюсный, категория изоляции Б, для регионов с умеренным и холодным климатом). Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 15.

Расчетный импульс квадратичного тока короткого замыкания:

кА²· с, где Т_а=0,115 с — постоянная времени цепи короткого замыкания ([8], табл. 6.3);

ф=(0,1+0,2) с — время выключения выключателя (0,1 с — время срабатывания релейной защиты; 0,05 с — собственное время отключения выключателя).

таблица 15

Выключатель по условиям проверки проходит, принимаем его к установке.

Выбор разъединителей.

Предварительно выбираем разъединитель РНД-110/1400ХЛ1 ([5], табл. 5.5) (разъединитель наружной установки, двухколонковый, для районов с холодным климатом). Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 16.

таблица 16

Разъединитель по условиям проверки проходит, принимаем его к установке.

Выбор выключателей на 6 кВ

Выбираем выключатель на отводе трансформатора ТРДН-63 000/110. Суммарная присоединенная к отводу мощность S_р.отв=23 996,9 кВА. Максимальный рабочий ток:

А;

А.

Предварительно выбираем выключатель марки ВЭЭ-6−40/2500У3 ([5], табл. 5.1) (выключатель с электромагнитным приводом, для районов с умеренным климатом). Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 18.

Расчетный импульс квадратичного тока короткого замыкания:

кА²· с, где Т_а=0,065 с — постоянная времени цепи короткого замыкания ([8], табл. 6.3);

ф=(0,1+0,08) с — время выключения выключателя (0,08 с — время срабатывания релейной защиты; 0,08 с — собственное время срабатывания выключателя).

таблица 18

Выключатель по условиям проверки проходит, принимаем его к установке.

Для установки на распределительном устройстве низшего напряжения ПГВ, а также на распределительном пункте № 1 принимаем ячейки марки КЭЭ-6 ([5], табл. 9.6).

Проверка кабельных линий 6 кВ на термическую стойкость

Определим минимальное сечение кабельной линии отходящей от РП1 к ТП1.1.

мм²,

где В_k=154,84 кА²· с — расчетный импульс квадратичного тока КЗ;

С=85 — коэффициент ([5], табл. 1.15).

Кабельная линия РП1-ТП1.1 по условию термической стойкости проходит.

Выбор и проверка трансформаторов напряжения

Схема подключения приборов приведена на рисунке 8. Перечень приборов, подключенных к ТН, и подсчет вторичной нагрузки приведены в таблице 19.

таблица 19

Вторичная нагрузка:

.

Выбираем трансформатор напряжения марки НТМИ-6−66У3 ([5], табл. 5.13) (трансформатор напряжения трехфазный с естественным масляным охлаждением для измерительных цепей). Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 20.

таблица 20

Трансформатор удовлетворяет условиям выбора, принимаем его к установке.

Выбор и проверка трансформаторов тока

По напряжению сети и току вторичной обмотки трансформатора выбираем трансформатор тока марки ТШЛ-10У3 (k_т=35, t_т=3)([5], табл. 5.9) (трансформатор тока шинный с литой изоляцией, для районов с умеренным климатом). Схема подключения приборов приведена на рисунке 8. Перечень приборов, подключенных к ТТ, и подсчет вторичной нагрузки приведены в таблице 21.

таблица 21

Наиболее загружены ТТ фаз, А и С. Общее сопротивление приборов:

r_приб = Ом.

Допустимое сопротивление проводов:

Ом.

Принимаем кабель с алюминиевыми жилами, ориентировочная длина l=50 м, ТТ соединены в полную звезду, поэтому l_расч = l, тогда минимальное сечение:

мм²,

где =0,283 Ом/м — удельное сопротивление алюминия.

Принимаем кабель АКРВГ с жилами сечения 4 мм².

Ом.

Уточним полное сопротивление приборов:

Ом.

На динамическую стойкость трансформатор не проверяется, так как это шинный трансформатор тока. Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 22.

таблица 22

Трансформатор удовлетворяет условиям выбора, принимаем его к установке.

Выбор и проверка вводных выключателей 0,4 кВ

Выбираем автоматический выключатель на стороне 0,4 кВ ТП1.1. Максимальный рабочий ток:

А, где S_p=3700 кВА — расчетная мощность ТП1.1 (табл. 11).

Выбираем выключатель серии ВА-5,5. Расчетные и каталожные данные сведены в таблице 23.

таблица 23

Выключатель удовлетворяет условиям выбора, принимаем его к установке.

Уставка тока срабатывания защиты от перегрузки:

А.

Принимаем уставку I_расц=1,2· I_ном=1,2·6000=7200 А.

Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети./ Под ред. А. А. Федорова и Г. В. Сербиновского. — М.: Энергия, 1980 г.

Справочник по проектированию электроснабжения промышленных предприятий./ Под ред. Ю. Г. Барыбина и др. — М.:Энергоатомиздат, 1990 г.

Справочная книга по светотехнике./ Под ред. Ю. Б. Айзенберга. — М.:Энергоатомиздат, 1995 г.

Правила устройства электроустановок. СПб., 1999 г.

Б.Н. Неклепаев, И. П. Крючков. Электрическая часть электростанций и подстанций: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. Пособие для Вузов. — М.:Энергоатомиздат, 1989 г.

А.А. Федоров, Л. Е. Старкова. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. — М.:Энергоатомиздат, 1987 г.

Справочник по проектированию электроэнергетических систем./ Под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. — М.:Энергоатомиздат, 1985 г.

Расчет электрических нагрузок, выбор главных схем и оборудования промышленных предприятий. Учебное пособие./ под ред. В. К. Грунина, — ОмГТУ, 2001 г.