Дипломная (вкр): Электроснабжение дорожно-эксплуатационного учреждения

, (1.24)

где Q_эн - экономически обоснованная величина реактивной мощности которую потребитель может получать из энергосистемы в период ее максимальных нагрузок;  - активная мощность нагрузки потребителя в часы максимальной нагрузки энергосистемы.

Так как данное предприятие (МУ ДЭУ-5), которому принадлежит проектируемый производственный корпус, по договору с энергосистемой получает электроэнергию через главную понижающую подстанцию (10 кВ), то tg(φ)_эн = 0,3 [3].

Период максимальных нагрузок энергосистемы принимаем условно с 10.00 до 11.00 и с 15.00 до 17.00 часов. Общую мощность компенсирующих устройств (Q_K) определяем по формуле:

, (1.25)

где tg (φ)_факт - фактическое значение коэффициента мощности, которое вычисляем по графику нагрузки проектируемого производственного корпуса.

, (1.26)

где  - реактивная мощность нагрузки производственного корпуса, соответствующая .

Вследствие того, что в производственном корпусе, который рассматривается в данном дипломном проекте, устанавливаем трансформаторную подстанцию, далее в проекте подробно все расчеты для КТП.

Q_к =(0,75 - 0,3) x 617 = 278 квар

Для установки на КТП выбираем две комплектные конденсаторные установки типа: УКТ-0,38-150 У3

U=0,38кВ; Q=150квар; m=300кг; Габариты: 700х500х1600 мм [1]

Конденсаторные установки, в соответствии с рекомендациями [3], исходя из технико-экономических соображений устанавливаем на подстанции, запитывая их от шин КТП 0,4 кВ.

.3.2 Выбор трансформаторов

Выбор типа трансформаторов производиться с учетом условий их установки, охлаждения, температуры и состояния окружающей среды и т.п. при этом для отдельно стоящих подстанций, что имеет место в данном дипломном проекте рекомендуется преимущественно применять масляные трансформаторы, при условии выкатки их на улицу.

Так как среди электроприемником данного производства имеются ЭП 2 -категории; суточный график нагрузки рассматриваемого предприятия неравномерный, а также предусматривается дальнейшее расширение подстанции, т.е. подключение новых нагрузок, на подстанции устанавливаем два трансформатора.

Выбор мощности трансформаторов производиться на основании технико-экономических расчетов, исходя из полной расчетной нагрузки объекта, удельной плотности нагрузки, стоимости электроэнергии и других факторов.

В данном дипломном проекте мощность трансформаторов выбираем исходя из средней нагрузки в наиболее загруженную смену. Указания и инструкции по проектированию систем электроснабжения рекомендуют применять коэффициент загрузки (К₃) трансформаторов при двухтрансформаторных подстанциях: К₃ = 0,65-0,7

В данном дипломном проекте принимаем К₃ = 0,7,

где К₃ - предполагаемый коэффициент загрузки.

Далее из табл. 1.2 выбираем для КТП: Р_см∑ = 617 кВт ; Q _см∑ = 462 квар

Мощность трансформаторов определяем по формуле:

, (1.27)

где S_нarp - расчетная мощность нагрузки КТП с учетом компенсирующих устройств (кВА); n - количество трансформаторов на подстанции.

 , (1.28)

где Q_K - мощность обоих конденсаторных установок.

На КТП выбираем 2 трансформатора типа ТМ-630/10 с техническими данными:

S_ном = 630 кВА; U_вн = 10 кВ; U_нн = 0,4 кВ; U_кз = 5,5%; Р_кз = 7,6 кВт; Р_х = 1,31 кВт; I_хх = 2 %; ∆/Y_н -0.

Различают режим систематической перегрузки и режим аварийной перегрузки трансформаторов. ГОСТ 14209-85 «Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки» - устанавливает максимально возможные значения перегрузок: 1,5 - при систематических перегрузках; 2 - при аварийных перегрузках.

По графику нагрузок проектируемого корпуса для трансформаторов КТП систематических перегрузок практически не возникает, а в аварийном режиме один из трансформаторов будет перегружен не более 30%, что допустимо.

 (1.29)

Перегрузка составит 1% в аварийном режиме.

В нормальном режиме трансформаторы загружены (т.е. каждый из трансформаторов) на 50,6%

 (1.30)

Для КТП в аварийном режиме перегрузка 1%, в нормальном К₃ = 0,5

.3.3 Построение графиков нагрузки

Графики строим на основе расчетных данных табл. 1.2 и типового графика [5] раздел 3. В данном дипломном проекте приводим суточные графики активной, реактивной и полной нагрузок КТП.

.3.4 Обоснование схемы напряжением 10 кВ

В связи с тем, что на данном предприятии (МУ ДЭУ - 5), к которому относится производственный проектируемый корпус, распределение электроэнергии осуществляется на напряжении 0,4 кВ (на предприятии установлена трансформаторная подстанция 630/10-0,4кВ «ТП-2056», находящейся на территории ).

Проектируемое распределительное устройство РУ10кВ запитываем от близлежайшей ТП 10кВ.

.3.5 Расчет и проверка сечений высоковольтной сети

Расчет сечения жил кабелей выше 1000В рекомендуется производить по нагреву расчетным током, по экономической плотности тока и по термической стойкости к токам КЗ [3].

Расчет по экономической плотности в нашем дипломном проекте не производим так как в большинстве случаев выбранное так сечение не устойчиво к токам КЗ. Сечение высоковольтных кабелей выбираем по нагреву расчетным током (в данном дипломном проекте), а затем проверяем выбранное сечение кабелей по термической стойкости к токам КЗ.

При возникновении аварийного режима, т.е. при выходе из строя одного из трансформаторов, или при отключении последнего, по одному из кабелей, проложенных к КТП будет передаваться мощность обоих трансформаторов. Поэтому при расчете рабочего тока кабелей используем максимальную расчетную мощность подстанции.

Из табл. 1.2 данного дипломного проекта берем исходные данные:

Р_м = 617 кВт;

Q_м = 462 квар;

S_м = 786 кВА

Максимальный рабочий ток кабеля рассчитываем по формуле:

 (1.31)

где U_ном - номинальное напряжение на ВН, кВ.

Сечение кабеля по экономической плотности тока S, мм² ,вычисляется по формуле:

 , (1.32)

где j - экономическая плотность тока, j=1,6 А/мм²

Рассчитываем:

Принимаем ближайшее стандартное сечение по шкале стандартных сечений: S = 35мм².

Выбираем марку кабеля: ААШв (3х35) Кабель прокладывается в канале, средняя температура 25С⁰, поправочный коэффициент К= 0,97, тогда I_д для кабеля сечением (3х35) .

По справочнику [2] I_д =190 А т.к 190 А  45,5 А , условие по нагреву выполняется, из табл. 5.7 [6], поэтому принимаем сечение для кабеля с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной изоляцией марки ААШв, прокладываемого в земле.

Проверяем выбранное сечение по термической стойкости:

Для проверки кабеля рассчитывается термически стойкое сечение:

, (1.33)

где - коэффициент, для Al =12;

t_пр - собственное время отключения, t_пр =0,25 с

По условиям нормального режима работы было определено сечение

мм² поэтому следует скорректировать сечение кабеля окончательно берем кабель ААШв (3х120), тогда I_д =395А.

.3.5 Выбор высоковольтной аппаратуры

Как уже отмечалось в обосновании схемы, из высоковольтной части в данном дипломном проекте проектируем РУ на напряжение 10кВ, которое комплектуем номерами КРУ, где высоковольтное оборудование устанавливается на выкатной тележке. Преимущество такой конструкции заключается во взаимозаменяемости однотипных выкатных тележек и в том, что отдельные отсеки шкафа отделены друг от друга металлическими перегородками. Последнее позволяет повысить стойкость шкафов к дуговым замыканиям и локализовать дугу в пределах одного отсека шкафа. Камеры КРУ комплектуем маломасляными выключателями, трансформаторами тока, измерительными приборами.

Далее выбираем высоковольтные выключатели на 10кВ и трансформаторы тока. Выключатель служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения. Учитывая назначение данных высоковольтных аппаратов, условия выбора и проверки выключателей сведем в табл. 1.4, а трансформаторов в табл.1.5.

Таблица 1.4

Условия выбора и проверки высоковольтных выключателей

В аварийном режиме рабочий ток через выключатель определяем по формуле:

 (1.34)

Учитывая I_р.н = 45,4А; U_н =10кВ по табл.5.1.[4] выбираем маломасляный выключатель типа ВМПЭ-10-630-20У2 с технологическими данными:

U_н.раб. = 12кВ, U_н = 10 кВ, I_н = 630 А, I_н.о = 10 кА, номинальный ток включения (наибольший пик I_д = 20 кА, ток термической стойкости, кА / допустимое время его действия, с I_н.т.у = 20кА , полное время отключения t_отк = 0,25 с.

Выбираем также трансформаторы тока.

Таблица 1.5

Алгоритм выбора и проверки трансформаторов тока

Положения к таблицам 1.4 и 1.5.

U_н.уст - номинальное напряжение электроустановки, кВ;

I_р.н - расчетный ток нагрузки, А;

S_р2 - расчетная мощность нагрузки вторичной обмотки, ВА;

i_р.у - расчетный ударный ток КЗ в электроустановке, кА;

i_н.д - номинальный ток динамической устойчивости трансформатора тока;

 - установившийся ток короткого замыкания (КЗ), кА;

t_n - приведенное время действия тока КЗ, с;

I_н.т.у - номинальный ток термической устойчивости трансформатора тока;

t_н.т.у - время, к которому приведен I_н.т.у, с;

I_р.о - расчетный ток отключения, кА;

i_р.у - расчетный ударный ток, кА;

По табл. 5.9 [4], в соответствии с условиями выбора, приведенными в табл. 1.5 выбираем трансформаторы тока типа: ТПЛК-10

Технические данные трансформатора тока: U_н = 10 кВ; I_н1 = 600 А; I_н2 = 5 А; 10Р - вариант исполнения вторичной обмотки, класс точности - 0,5; номинальная нагрузка в классе - 0,6 Ом; ток электродинамической стойкости - 74,5 кА, допустимый ток термической стойкости кА / допустимое время, с - 28,3/3.

.3.6 Проверка электрического высоковольтного оборудования на действие токов КЗ

Расчет токов КЗ необходим для выбора по отключающей способности выключателей, для проверки на стойкость к токам КЗ электрического силового оборудования, для расчета токов срабатывания и коэффициентов чувствительности устройств релейной защиты и т.п.

Схема замещения для расчета токов КЗ:

Рис.1.2

Исходные данные: S_кз =10000 МВА; U_н = 10 кВ; S_н =630 кВА; U_к = 5,5 %;

Р_к = 7,6 кВт

Расчет токов короткого замыкания ведем в именованных единицах.

Определяем сопротивление системы:

 (1.35)

Активное и индуктивное сопротивления линии трехжильного кабеля ААШв (3 х 120) мм² находим по таблице 6.80 [11]:

R₀ = 0,258 Ом/км, Х₀ = 0,081 Ом/км.

Так как имеем длину линии ℓ = 50м = 0,05км; сопротивления линии r_л, х_л находим по формуле:

, (1.36)

,

r_л = 0,258*0,05= 0,0129Ом,

х_л = 0,081*0,05= 0,0041Ом

Определяем сопротивления трансформаторов:

 (1.37)

r_Т = r_Т1 = r_Т2

Полное сопротивление трансформатора:

 (1.38)

Z_Т = Z_Т1 = Z_Т2

Суммарное сопротивление системы:

 (1.39)

, (1.40)

где:  (1.41)

Ток при трехфазном КЗ в точке К1

 (1.42)

Рассчитываем ударный ток в цепи, где устанавливается выключатель

 , (1.43)

где К_уд - ударный коэффициент определяем по рис.2.22 [1]

К_уд = 1,2.

При определении К_уд необходимо знать постоянную времени затухания апериодической составляющей тока трехфазного КЗ, которая определяется по формуле:

, (1.44)

где ω_n = 314 рад/с - промышленная частота напряжения сети.

Проверку высоковольтных выключателей на действие токов КЗ производим исходя из условий таблицы 1.4, а проверку трансформаторов тока - из условий таблицы 1.5.

Проверка высоковольтного выключателя ВМПЭ-10-630-20У2:

) ; 12кВ > 10кВ

) ; 630А > 45,4А

) ; 20кА > 1,29кА

) ; 415,7 МВА

26,81МВА

,7 МВА > 26,81 МВА

) ; 20кА > 2,19кА

)

кА > 0,32кА

Выбранный выключатель удовлетворяет всем требованиям.

Далее проверяем трансформатор тока ТПЛК-10

) ; 10кВ = 10кВ

) ; 600А > 45,4А

);  (1.45)

S_приб - сумма мощностей последовательно включенных токовых обмоток приборов и реле, [3] табл.8

S_приб = 0,1 + 0,5 + 2,5 + 3 =6,1 ВА; (1.46)

Z_пров - суммарное сопротивление проводников

, (1.47)

где: - удельное сопротивление проводников;

- длина проводов, м;

s - сечение провода, мм²;

Z_конт - сопротивление контактов (Z_конт = 0,1 Ом )

Рассчитываем:

 12,5ВА, (1.48)

где Z_н = 0,5 Ом номинальная нагрузка [4] табл.5.9.

,5 ВА > 9,45 ВА

)  74,5кА > 2,19кА

)  28,3кА > 0,37кА

*- данное условие проверки используется т.к. в справочных данных трансформаторного тока вместо кратности односекундного тока термической устойчивости приведен допустимый ток термической стойкости I_н.т.у.

Выбранный трансформатор тока ТПЛК-10 удовлетворяет всем условиям.

1.3.7 Проверка места положения подстанции

При выборе схемы электроснабжения существенную помощь оказывает картограмма электрических нагрузок. Картограммой называют план, на котором изображена средняя интенсивность распределения нагрузок приемников электроэнергии. Для ее построения на плане указывают в соответствующем масштабе электрические нагрузки в виде кругов, площадь которых прямо пропорциональна мощности ЭП. В качестве центра круга выбирают центр электрической нагрузки (ЦЭН) приемника, радиус круга соответствует расчетной мощности ЭП энергии; значение его находим из условия равенства расчетной мощности Р_i площади круга [1]

, (1.49)

где - радиус круга, см;

m - масштаб картограммы, кВт/см²;

тогда

 (1.50)

Проведем расчет по формуле (1.50) для КТП - одного из основных потребителей подстанции «КТП 2056»

 (1.51)

Радиусы окружностей для построения картограммы реактивных нагрузок определяем аналогично. Выбранный для построения картограммы нагрузок масштаб m=10 кВт/см². Предполагаемые электрические нагрузки приемников, а также соответствующие значения радиусов окружностей приведены в табл.1.6, картограмма нагрузок показана на рис.1.3.

Для нахождения центра рассеяния ЦЭН и размещения подстанции необходимо найти условный центр электрических нагрузок. Подстанцию следует располагать как можно ближе к этому центру и по возможности в зоне рассеяния. Это позволяет снизить расход электрической энергии, уменьшить расход проводникового материала за счет сокращения протяженности кабельных линий и приближения высокого напряжения к центру потребления электрической энергии.

Таблица 1.6

Исходные данные для построения картограммы нагрузок

Для определения условного центра электрических нагрузок воспользуемся методикой определения центра тяжести однородных, плоских фигур сложной формы. Учитывать третью координату z не имеет смысла, так как потребители электрической энергии размещены примерно на одном уровне. Перепад рельефа не более 5ёё10 м.

Координаты центра активных электрических нагрузок:

 (1.52)

где х_i, y_i - координаты i - го потребителя.

Рис.1.3. Картограмма активных нагрузок

 (1.53)

Расчет координат центра активных нагрузок по формулам (1.52) проводим используя координаты расположения нагрузок, приведенные в таблице 1.6. Получим следующие координаты х_0а=130 м; y_0а = 58,3 м.

Координаты центра реактивных электрических нагрузок определяются аналогично:

Все известные методы нахождения ЦЭН сводятся к тому, что центр электрических нагрузок определяется, как некоторая постоянная точка на плане. Исследования показали, что такое положение нельзя считать правильным и ЦЭН следует рассматривать как некоторый условный центр, так как определение его еще не решает до конца задачи выбора местоположения подстанции. Дело в том, что положение, найденное по тому или иному математическому методу условного центра электрических нагрузок не будет постоянным. Это объясняется изменением потребляемой приемниками мощности, развитием предприятия.

В соответствии со сказанным выше ЦЭН описывает на плане фигуру сложной формы. Поэтому правильнее говорить не о ЦЭН как некоторой постоянной точке на плане, а о зоне рассеяния ЦЭН. Зона рассеяния может определяться для статического состояния системы и с учетом динамики (развития) системы электроснабжения.

Для определения зоны рассеяния ЦЭН необходимо прежде всего найти закон распределения координат ЦЭН. Обычно предполагают, что распределение случайных координат ЦЭН следует нормальному закону распределения (закону Гаусса-Лапласа), т.е. [2]

где: a_x, а_y - математические ожидания случайных координат; ²_х, ss²_y - дисперсии случайных координат.

Математические ожидания случайных координат в нашем случае - это координаты ЦЭН

а_х=х₀, а_y=y_{0 ,}

Если ввести обозначение

 (1.54)

называемые мерами мощности случайных величин, закон распределения запишется в следующем виде:

Так как координаты х и y изменяются одновременно то от одномерной плоскости распределения вероятностей исследуемых величин можно перейти к двумерной функции распределения вероятностей случайных независимых координат

,

Зона рассеяния центра электрических нагрузок представляет собой эллипс, как сечение поверхности нормального распределения, полуоси которого равны

 (1.55)

Форма эллипса зависит от соотношений

 (1.56)

где Р_хi , Р_yi - вероятности появления х_i , y_i:

,

С учетом этого выражения дисперсия случайных координат определяется следующим образом:

тогда по формуле (1.54) находим

Используя формулу (1.54) находим полуоси эллипса зоны рассеяния

Так как различие между осями эллипса не превышает 10% то можно принять h_X=h_Y=h^*, тогда эллипс преобразуется в доверительный круг, радиус которого определяется из выражения:

где  

Как показала практика проектирования и эксплуатации системы электроснабжения, расположение городской подстанции не всегда возможно в зоне рассеяния ЦЭН. В нашем случае подстанция «ТП 2056» предназначена для питания электрической энергии функционирующего предприятия и ее расположение существенным образом ограничивается существующей застройкой.

Смещение подстанции из зоны рассеяния ЦЭН приводит к ухудшению технико-экономических показателей системы электроснабжения и является не желательным. Поэтому необходимо оценить к чему приводит смещение.

Найденный центр активной нагрузки построен на рис.1.3. Из рисунка видно, что реальное расположение подстанции не является оптимальным и продиктовано существующей застройкой. Хотя сегодняшнее местоположение подстанции не самое наилучшее с точки зрения потерь электроэнергии, оно попадает в зону рассеяния центра электрических нагрузок.

Таблица 1.7

Данные к построению зоны рассеяния

.4 Конструктивное исполнение

В данном дипломном проекте на понизительной подстанции используются ячейки серии КРУ с выкатными тележками. Кабель длиной 0,05 км проложен в траншеях. Комплектная трансформаторная подстанция, отдельно стоящая в центре рассчитанных нагрузок. Расстояние по горизонтали от дверного проема трансформаторной камеры до проема ближайшего окна или двери другого помещения должно быть не менее одного метра при количестве масла в трансформаторе 60 кг. Вентиляционная система КТП и камер трансформаторов должна обеспечивать отвод выделяемого трансформатором тепла, быть самостоятельной и не связанной с другими вентиляционными системами. Трансформаторы - схема подключения ∆/Y_н - 0 .

электрический сеть высоковольтный заземление

2. Расчет схемы электроснабжения напряжением 0,4 Кв

.1 Обоснование схемы

Распределение электроэнергии во внутрицеховых электрических сетях выполняется по радиальным, магистральным или смешанным схемам в зависимости от территориального размещения нагрузок, их значения, требуемой степени надежности питания и других характерных особенностей проектируемого объекта.

Магистральные схемы обеспечивают высокую степень надежности электроснабжения. Их основными достоинствами являются универсальность и гибкость, позволяющие производить изменения технологии производства и перестановки производственно-технологического оборудования без существенного изменения электрической сети. В данном дипломном проекте магистральную схему электроснабжения в чистом виде не применяем, так как в данном производственном корпусе, где проектируется электроснабжение, не предусмотрено больших производственных пролетов, в которых можно было бы установить магистральный шинопровод, а также в виду того, что в корпусе установлено крановое оборудование, обслуживающее большую часть корпуса; кроме этого нагрузка по площади корпуса распределена неравномерно: наиболее крупные электроприемники установлены на участке ремонта и испытания электрооборудования, а в центральной части производственного корпуса мощность нагрузки не значительна.

Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания, например от распределительного щита, КТП, отходят линии, питающие мощные ЭП или групповые распределительные пункты, от которых в свою очередь отходят самостоятельные линии, питающие прочие ЭП. Достоинство радиальных схем - высокая надежность питания, недостаток - большие затраты на установку распределительных щитов и проводку кабеля.

В данном дипломном проекте, вследствие неприемлемости магистральной схемы, на подстанции принимаем смешанные схемы питания ЭП.

Для того, чтобы не занимать ячейки на подстанции линиями небольшой мощности, на подстанции устанавливаем распределительные силовые пункты, от которых в свою очередь запитываем распределительные пункты в цехах, в данном дипломном проекте обозначенные как РП и ШС, а от шкафов энергоприемники. Для того, чтобы уменьшить затраты на проводку кабеля к распределительным шкафам, питающим ЭП небольшой мощности (линии с рабочим током менее 100А), на большинстве участков такие шкафы объединяем, запитывая их «цепочкой» резко-переменную нагрузку отделяем отдельно от «спокойной».

.2 Выбор и проверка питающих сетей

В данном дипломном проекте, как уже было отмечено во введении расчет схемы электроснабжения напряжением 0,4 кВ, ведется до шкафов, поэтому выбор и проверка распределительных сетей и выбор защитных - коммутационных аппаратов напряжением до 1000В, устанавливаемых в шкафах на отходящих линиях к ЭП, здесь не рассматриваются.

Рассмотрим кабельную линию от магистрального шкафа РУ1 на КТП до распределительных шкафов ШС13, ЩС2, запитанных «цепочкой» т.е. шлейфом: РУ1 →ШС13 → ЩС2, на плане расстановки оборудования они не показаны т.к. находятся вне рассматриваемого помещения.

Приблизительно длина от РУ1 до ШС13 ℓ₁ = 60 м, от ШС13 до ЩС2

ℓ₂ = 20 м.

Для того, чтобы определить расчетный ток I_р учтем суммарную нагрузку S_м от ШС13, ЩС2

Для ЩС13 : Р_м = 26,41 кВт, Q_м = 8,2 квар, S_м = 27,67 кВА,

Для ЩС2 : Р_м = 1,62 кВт, Q_м = 0,91 квар, S_м = 1,86 кВА.

Р_∑м = 26,41+1,62 = 28,03 кВт

Q_∑м = 8,2 + 0,91 = 9,11квар

S_∑м = 27,67 + 1,86 =29,53 кВА

Определяем расчетный ток:

 (2.1)

Определяем сечение по условию нагрева:

I_уд ≥ I_р , по табл.5.6.[6] выбираем сечение 35мм²

I_уд = 63А; 63А > 44,87А.

По условию нагрева сечения выбрано правильно.

Также проверяем выбранное сечение по потере напряжения. Допустимое отклонение напряжения принимаем -2,5% [7] стр.19.

Определяем моменты активных и реактивных нагрузок данной кабельной линии:

 (2.2)

 (2.3)

Коэффициент α₁ = 13,8 - табл.57[7]

Коэффициент α₂ = 0,3 - табл.56[7]

Среднее индуктивное сопротивление Х_ср = 0,0675 Ом/км - табл. 55[7]

Определяем расчетную величину потери напряжения:

 , (2.4)

Определяем сечение жил кабеля:

 (2.5)

Оставляем выборное сечение 35 мм² и проверяем расчетную величину потери напряжения:

Выбранное сечение по допустимой потери напряжения проходит. Окончательно принимаем кабель АПВ-3х35 + 2х16.

Поскольку расстояние от ШС13 до ЩС2 ℓ₂ = 20м, расстояние более 5м, чем от РУ1 до ШС13 ℓ₁ = 60 м ; сечение кабеля от ШС13 до ЩС2 понижается (см. [8]), и берется АПВ-5(1х4).

Расчет и выбор сечения кабелей от РУ до распределительных шкафов и от шин подстанции до распределительных пунктов на остальных линиях производиться по аналогии.

Вследствие этого данные расчеты в дипломном проекте не описываем, а результаты расчетов сводим в табл.2.1 и показываем в графической части.

В соответствии с рекомендациями [2], кабели распределительной сети от КТП или от РУ до распределительных шкафов прокладываем по стенам на лотках не ниже двух с половиной метров от уровня пола и по кабельным конструкциям в лотках не ниже двух метров над проходами от уровня пола, т.к. открыто проложенные кабели должны быть защищены от механических воздействий и прокладываются в сетях напряжением выше 42В переменного тока в помещениях с повышенной опасностью. Кабели от КТП до РУ прокладываем открыто в кабельных каналах.

2.3 Выбор электрооборудования и защитно-коммутационных аппаратов питающих сетей напряжением до 1000 В

При коротких замыканиях токи в электрических аппаратах и проводниках примыкающих к точке КЗ, резко возрастают, превышая, как правило, расчетные значения нормального режима. Чтобы не происходил чрезмерный нагрев проводников и электрооборудования током КЗ, каждый участок проектируемой сети должен быть снабжен защитным аппаратом, отключающим поврежденный элемент сети с наименьшим временем.

В данном дипломном проекте для защиты электрических сетей от токов КЗ принимаем автоматические выключатели с комбинированными расцепителями, которые, также, защищают электрическую линию от перегрузки. Для распределения электроэнергии в настоящем дипломном проекте принимаем РП серии ПР 8501 в качестве ШС, а в качестве магистрального шкафа РУ на КТП принимаем распределительный пункт ПР 8503.

Распределительный пункт серии ПР 8501 поступает в комплекте из 6,8,10 и 12 отходящих линий с выключателями серии ВА 51-31, с номинальным током распределителей: 16, 20, 25, 31, 63, 80, 100 А - табл. п. 2.9 [3]; и в комплекте из 4,6,8, 10 отходящих линий с двумя выключателями ВА 51-35 с расцепителями на ток: 100, 125, 160, 200, 250А и с 2,4,6 и 8 выключателями ВА 51-31 с расцепителями на ток от 16-100 А..

Рассмотрим пример выбора электромагнитных расцепителей для магистрального шкафа РУ1 устанавливаемого на КТП. Номинальный ток электромагнитного расцепителя автоматических выключателей выбираем по длительному расчетному току I_нэ ≥ I_дл

В качестве магистрального шкафа РУ принимаем шкаф серии ПР 8503- 2024-2УХЛ с 4 отходящими линиями, на 3 из которых устанавливаются выключатели ВА 51-35 с распределителями на ток от 100-250 А, а один остается в резерве, поставляемые Самарским заводом изготовителем. Данный шкаф выбираем с вводным выключателем на 800А для быстрого отключения всей нагрузки запитанной от данного шкафа, в аварийной ситуации или для ремонта.

Рассмотрим линию РУ1 → ШС13 → ЩС2

Из расчета питающих сетей используем номинальный расчетный ток

I_р =44,87 А., сечение кабеля - 35мм² с I_уд = 70А.

По расчетному току выбираем ближайший ток расцепителя - 63А. Таким образом, для защиты линии выбираем автоматический выключатель ВА 51-31 с расцепителем 63А.

Ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя с обратнозависимой характеристикой определяется по формуле:

I_ср.р ≥ 1,25 I_дл (2.6)

Для определения сечения кабелей в данном дипломном проекте использовалось условие:

I_нд ≥ I_дл

Соответствующий аппарат максимальной токовой защиты должен выбираться из условия:

I_нд ≥ К_з*I_{з ,}

где К_з - допустимая кратность минимального тока КЗ,

I_з - номинальная величина однофазного тока КЗ,

К_з - определяем из табл. 5.9 [6], как сетей при обязательной защите от перегрузки, (К_з=1).

А > 44,87А (условие выполняется).

Во всех случаях должно быть обеспечено надежное отключение защитными аппаратами однофазного КЗ в сетях с глухозаземленной нейтралью не менее трех по отношению I_н автоматического выключателя, имеющему обратно зависимую от тока характеристику.

Выбор электромагнитных расцепителей на остальных отходящих линиях от РУ производим по аналогии и расчеты сводим в табл. 2.1, в эту же таблицу сводим расчеты по выбору электромагнитных расцепителей на отходящих линиях от РУ2.

Приведенные в таблице 2.1. типы распределительных шкафов обозначают:

ПР8501-140-2УХЛ - распределительный пункт с выключателем на вводе ВА 56-39, с шестью выключателями на отходящих линиях типа ВА 51-31;

ПР8501-141-2УХЛ - с выключателем на вводе ВА56-39, с восьмью выключателями на отходящих линиях типа ВА51-31;

ПР8501-142-2УХЛ - с выключателем на вводе 56-39, с 10 выключателями на отходящих линиях типа ВА51-31;

ПР8501-143-2УХЛ - с выключателем на вводе ВА56-39, с 12 выключателями на отходящих линиях типа ВА 51-31.

Распределительные шкафы в корпусе устанавливаем рядом с колоннами или у стен.

.3.1 Выбор и проверка трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираем исходя из условий выбора и проверки (табл.1.5 данного дипломного проекта).

Для КТП по расчетному току I_р =1172 А, выбираем трансформаторы тока многовитковые, шинные, типа ТПЛК - 0,66- 1500/5.

Трансформаторы тока устанавливаем на вводах и между секциями сборных шин.

2.4 Разработка принципиальной однолинейной схемы главных электрических соединений КТП

В данном дипломном проекте на подстанции применяем схемы с одной секционированной системой сборных шин. Так как на подстанции устанавливаем два трансформатора, системы сборных шин, состоят из двух секций, соединенных между собой секционным выключателем, который в нормальном режиме работы КТП находиться в отключенном состоянии.

Трансформаторную подстанцию комплектуем вводными шкафами типа ШНВ-3Уз, секционным типа ШНС-3У3 и линейными типа ШНЛ-3Уз.

Выбираем шины прямоугольного сечения. Для нашей КТП - алюминевые шины сечением 120х10 мм с I_д = 2070А, при количестве полос на фазу =1.

Вводный шкаф ШНВ-3Уз состоит из следующих коммутационных аппаратов:

выключатель на вводе- ВА55-43 с током расцепителя I_рас =1600 А,

два выключателя на отходящих линиях ВА-51-39 с номинальным током

I_ном = 150А (ток расцепителя выбираем далее для каждой отходящей линии отдельно).

Ток расцепителя выключателя на вводе выбрали исходя из расчетных нагрузок на КТП.

, (2.7)

при условии, что I_расц > I_p

Вводные шкафы устанавливаем для каждой секции сборных шин.

Далее рассчитаем ток и выбираем установки расцепителей автоматов на отходящих линиях вводных шкафов на 1 и 2 секциях:

На 1 секции (вводной шкаф №1): ШНВ-3Уз

I_р =809,08А

Принимаем ток расцепителя:

I_расц =1000А, [3] табл.п.10,

где S_м =534,58 кВА см табл.1.1. данного проекта.

Линия к распределительному шкафу ШС13

 (2.8)

где P_м∑ и Q_{м∑ -} максимальные суммарные расчетные активная и реактивная нагрузки шкафа ШС-13

I_р =53,3А

Ток расцепителя: I_расц = 100А

На второй секции (вводной шкаф №2) расчетный ток на отходящих линиях рассчитывается по аналогии.

Также по аналогии рассчитываем ток на отходящих линиях от линейных шкафов ШНЛ-3Уз. Линейные шкафы устанавливаем по одному на каждую секцию.

Расчетный ток через секционный выключатель находим из суммарной полной максимальной расчетной нагрузки наиболее загруженной секции сборных шин.

Результаты расчетов сводим в табл.2.2.

Заключение

В данной пояснительной записке произведен расчет электроснабжение Дорожно-эксплуатационного учреждения, целью которого является выбор наиболее оптимального варианта схемы, параметров электросети и ее элементов, позволяющих обеспечить необходимую надежность электропитания и бесперебойной работы предприятия.

В ходе выполнения дипломного проекта мы произвели расчет электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм. Выбрали количество и мощность трансформаторов, с учета оптимального коэффициента их загрузки и категории питающихся электроприемников. Выбрали наиболее надежный вариант сечения проводов и кабелей питающих и распределительных линий. Произвели расчет токов короткого замыкания. Определили мощность компенсирующих устройств. Произвели расчет релейной защиты, и рассчитали оптимальное количество и сопротивление заземляющих устройств.

На основе произведенных расчетов можно сделать вывод, что выбран наиболее оптимальный и рациональный вариант электроснабжения предприятия.

Хотелось бы отметить, что большую роль играют конденсаторные установки компенсации реактивной мощности - 0,4 кВ до 2 000 кВАр помогут значительно сократить - до 30 % затраты оплату электроэнергии, существенным образом снизить нагрузку на трансформаторы и кабели и тем самым повысить надежность сетей. Они применяются на предприятиях, где используются:

·              Асинхронные двигатели ( cos Ф ~ 0.7)

·              Асинхронные двигатели, при неполной загрузке ( cos Ф ~ 0.5)

·              Выпрямительные электролизные установки ( cos Ф ~ 0.6)

·              Электродуговые печи ( cos Ф ~ 0.6)

·              Водяные насосы ( cos Ф ~ 0.8)

·              Компрессоры ( cos Ф ~ 0.7)

·              Машины, станки ( cos Ф ~ 0.5)

·              Сварочные трансформаторы ( cos Ф ~ 0.4)

Расчет реактивной мощности КРМ

Таблица определения реактивной мощности конденсаторной установки - КРМ (кВАр)необходимой для достижения заданного cos(φ).

КРМ (кВАр) = P_a х (tg(φ1)-tg(φ2)) КРМ (кВАр) = P_a х K =Активная мощность [кВт] х коэффициент K P_a = S х cos(φ) = Полная мощность х cos (φ)

tg(φ1+φ2) согласуются со значениями cos (φ) в таблице.

Пример:

Активная мощность двигателя : P=100 кВт

Действующий cos (φ) 0.61

Требуемый cos (φ) 0.96

Коэффициент K из таблицы 1.01  Необходимая реактивная мощности КРМ (кВАр) = 100 х 1.01=101 кВАр

Список используемой литературы

1.       Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.- М.: Энергоатомиздат. 1990.-576с.- электроустановки промышленных предприятий / под общ. ред. Ю.Н. Тищенко и др./

2.       Справочник по проектированию электроэнергетических систем / под ред Ю.Г, Барыбина и др.-М.: Энергоатомиздат.1991./

.        Гужов Н.П., Ольховский В.Я., Стрельников Н.А., Удалов С.Н. Электроснабжение - Методические указания к курсовому проектированию для студентов IV-VI курсов факультета энергетики. Новосибирск-1998.

.        Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Учебное пособие для вузов - 4-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1989.- 608с.: ил.

.        Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети. 2-е изд перераб и доп. Под общ ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербинского.- М.: Энергия 1980.- 576с.

.        Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий.: - учеб для студ вузов по спец. «электропривод и автоматизация промышленных установок» - 3-е изд., перераб и доп.-М: Высшая школа, 1986.-400с. Ил.

.        Н.Ф. Шаповалов Справочник по расчету электрических сетей - Киев: 1979.

.        Правила устройства электроустановок. Минэнерго РФ - 7е изд.-М.: Энергоатомиздат

.        Долин П.А Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб пособие для вузов. 3е изд., перераб и доп.-М.: «Знак», 2000г.-440с., ил

.        Технологическое проектирование (реконструкция) автотранспортных предприятий. Тюмень 2004. Каталог ГПНТБ «ВР 2005. Н74/Т384»

.        Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов: учеб пособие для студ. Элэктр.энерг. специальностей вузов, 2е изд., перераб. и доп. /В.М. Блок, Г.К. Обушев, Л.Б. Парерно и др.; под ред. В.М. Блок. - М.: Высшая школа 1990.-383с.

.        Шингаров В.П. Монтаж кабельных линий. Ульяновск 2002.: Каталог ГПНТБ «з 279/ Ш621»

.        В.П. Шеховцов Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М 2003.-214с. Ил

. Лапицкий В.И. Организация и планирование энергетики. 2-е изд. перераб. и доп. Учебник. М., «Высшая школа», 1975. 488 с.

. Зильберман Р. И. Сетевое планирование и управление на строительстве линий 35-500 кВ. Под. ред. А.Д. Романова. М., «Энергия», 1973.