Курсовая работа (т): Разработка системы электроснабжения механического цеха тяжелого машиностроения

) выбирается место условного короткого замыкания,

) задаются базисными условиями,

) выражают сопротивления всех элементов в относительных единицах,

) составляют схему замещения,

) приводят расчетную схему к простейшему виду путем постепенного преобразования,

) определяют токи короткого замыкания,

) определяют начальное действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания и значения этой составляющей в произвольный момент времени,

) определяют ударный ток короткого замыкания.

Допущения при расчете токов короткого замыкания:

) в течение всего процесса короткого замыкания ЭДС всех генераторов совпадают по фазе,

) не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянным и не зависящим от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи,

) пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов,

) не учитывают емкости всех элементов короткозамкнутой цепи, включая воздушные и кабельные линии,

) считают, что трехфазная система является симметричной,

) не учитываются активные сопротивления электрической цепи при расчете действующего значения периодической составляющей, если результирующее активное сопротивление не превышает 30% результирующего индуктивного сопротивления.

Рис. 3.1.1Расчетная схема

Составим схему замещения.

Рис. 3.1.2 Схема замещения

. Выбираем базисные условия:

200 МВА; кВ;

, кА;

2.       Определяем параметры схемы замещения при выбранных базисных условиях:

·          Система С:

=о.е.

·          трансформатор:

;

·          генератор:

·          воздушная линия:

Переведем в относительные и относительные базисные величины кабельную линию CL1 по формуле:

,

Для сокращения схемы все последовательные индуктивные сопротивления складываются:

Х₁=Σ Г+T₁+ΔL₃

X₂=Σ C+ΔL₁

X₃=Σ T₃+CL₁

Х₁=1+1.2+0.072+2.272 o.e.₂=0.274+0.393=0.667 o.e.₃=2.381+2.1=4.481 o.e.

Схема сократилась до "звезды":

Преобразуем схему из "звезды" в "треугольник" по правилу:

,

,

,

Получаем схему:

Дальше отбрасывается цепочка Т-С:

где и  - результирующие индуктивные сопротивления  цепей С-КЗ и Т-КЗ.

Определим расчетное индуктивное сопротивление Системы и турбогенераторов:

,

Тогда ток трехфазного короткого замыкания и начальное действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания не будут равны:

для Системы:

для турбогенераторов:

.

где , , .

Начальное действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания:

.

Ток трехфазного короткого замыкания:

.

Ударный ток:

.

6. Выбор числа и мощности трансформатора

При проектировании систем электроснабжения установка одно трансформаторных подстанций рекомендуется при полном резервировании ЭП 1 и 2 категорий по сетям низкого напряжения и для питания ЭП 3 категории, когда по условиям подъездных дорог, а также по мощности и массе возможна замена поврежденного трансформатора в течении не более одних суток и при наличии централизованного резерва. Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения системы электроснабжения. В нормальных условиях силовые трансформаторы должны обеспечивать питание всех ЭП предприятия. Как правило, трансформаторов на подстанциях должно быть не более двух.

Двух трансформаторные подстанции применяются при значительном числе потребителей 1 и 2 категорий, при сосредоточенных нагрузках на данном участке с высокой удельной плотностью, а также если имеются ЭП особой группы. На крупных трансформаторных подстанциях число трансформаторов не более двух.

Принимаем к установке два трансформатора.

Потери в трансформаторе приближенно (см раздел Компенсация реактивной мощности):

;

Результирующая мощность на стороне высокого напряжения (ВН) из табл. 4.2

Определим расчетную мощность трансформатора с учетом потерь и компенсации реактивной мощности:

Выбираем два трансформатора с номинальной мощностью 1000 кВА и сведем его параметры в таблицу 7.1.

Таблица 7.1 - Технические данные трансформатора ТМЗ-1000/10

Силовой масляный трансформатор ТМЗ-1000/10

Силовой масляный трансформатор герметичный с защитой масла, с естественным охлаждением типа ТМЗ предназначен для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения в трехфазных сетях энергосистем, а так же для питания различных потребителей в сетях переменного тока частотой 50 Гц.

Защищенные понижающие трехфазные трансформаторы ТМЗ выпускаются мощностью  от 250 до 2500 кВА и предназначены для установки на крупных промышленных объектах и в комплектных трансформаторных подстанциях (КТП) внутренней и наружной установки.

Трансформаторы ТМЗ выполнены в герметичном исполнении, в качестве конструктивной защиты масла используется сухой азот, расположенный между зеркалом масла и крышкой трансформатора.

В трансформаторах ТМЗ предусмотрена возможность регулирования напряжения по пяти ступеням. Переключение на другой диапазон напряжения проводится высоковольтным переключателем в ручном режиме при отключенном от сети трансформаторе со стороны ВН и НН с диапазоном регулирования ±2х2,5% от номинального напряжения.

Конструкция трансформатора ТМЗ-1000/10

Масляный трансформатор ТМЗ - это трехфазный масляный трансформатор с защитой масла с естественным охлаждением. Бак трансформатора сварной, прямоугольной формы.

Для увеличения поверхности охлаждения применяются радиаторы.

Подъем трансформатора ТМЗ осуществляется за крюки, расположенные под верхней крышкой бака. В нижней части бака имеются пробка для слива масла, пробка для взятия пробы, болт заземления.

Вводы ВН и НН расположены на торцевых стенках бака, изоляторы проходные фарфоровые. При токе ввода 1000 А и выше на токоведущих стержнях крепятся специальные контактные зажимы с лопаткой (контактные зажимы, флажки), обеспечивающие подсоединение плоской шины.

На стенке маслоазоторасширителя устанавливается маслоуказатель для контроля уровня масла. На маслоуказателе нанесены три контрольные метки, соответствующие уровню масла в неработающем трансформаторе при различных температурах.

Азотная подушка, расположенная между зеркалом масла и крышкой трансформатора, обеспечивает защиту масла от окисления и компенсирует температурные колебания объема масла.

Для измерения температуры верхних слоев масла в баке устанавливаются термометрический сигнализатор.

Для контроля внутреннего давления и сигнализации о предельно допустимых величинах давления устанавливаются мановакуумметр.

Для защиты трансформатора устанавливается предохранительная диафрагма или реле давления, которые срабатывают при достижении в баке давления 0.75 атм и газы выходят наружу.

Структура условного обозначения  трансформатора ТМЗ - 1000/10 УХЛ1 10/0,4 Д/Ун-11

·              Т - трансформатор трехфазный

·              М - масляное охлаждение с естественной циркуляцией воздуха и масла

·              З - защитная азотная подушка

·              1000 - номинальная мощность, кВА

·              10 - напряжение обмотки высокого напряжения, кВ

·              УХЛ1 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69

·              10 - напряжение обмотки высокого напряжения, кВ

·              0,4 - напряжение обмотки низкого напряжения, кВ

·              Д - схема соединения обмотки высокого напряжения (треугольник)

·              У - схема соединения обмотки низкого напряжения (звезда)

·              н - наличие изолированной нейтрали

·              11 - группа соединения обмоток

Технические характеристики трансформатора ТМЗ-1000/10

Трансформаторы ТМЗ изготавливаются в соответствии со стандартом МЭК-76 и ГОСТ 16555-75, выпускаются с номинальным напряжением первичной обмотки (высокого напряжения) до 10 кВ включительно и вторичной обмотки (низкого напряжения)  на 0.4 или 0.69 кВ.

Трансформаторы выпускаются с различными уровнями потерь холостого хода и короткого замыкания:

·              уровень потерь А согласно ТУ У 31.1-00213440-024-2006

·              уровень потерь В согласно ТУ У 3.49-05758084-016-2000

Предельное отклонение технических параметров трансформаторов составляют:

·              напряжение короткого замыкания ±10%

·              потери короткого замыкания на основном ответвлении +10%

·              потери холостого хода +15%

·              полная масса +10%

Условия эксплуатации трансформатора ТМЗ-1000/10

Высота над уровнем моря - до 1000 м

Температура окружающего воздуха:

·              для умеренного климата - от -45°С до +40°С (исполнение "У")

·              для холодного климата - от -60°С до +40°С (исполнение "ХЛ")

Относительная влажность воздуха - не более 80% при температуре +25°С. Трансформаторы не рассчитаны для работы:

·              во взрывоопасной и агрессивной среде

·              при вибрации и тряске

·              при частых включениях и отключениях со стороны питания до 10 раз в сутки

Определим коэффициент загрузки трансформатора

Определим потери активной мощности в трансформаторе

,

где  - потери в стали, равны паспортным потерям ХХ, кВт;

 - потери в обмотках, равны паспортным потерям КЗ, кВт;

- коэффициент загрузки трансформатора (см. п. 5).

Определим потери реактивной мощности в трансформаторе

,

где  - потери реактивной мощности на намагничивание, кВар;

,

 - потери реактивной мощности рассеяния в трансформаторе при номинальной нагрузке, кВар;

 - ток холостого хода трансформатора, %;

 - напряжение короткого замыкания,%;

 - номинальная мощность трансформатора, кВА;

7. Выбор высоковольтного оборудования

Выберем сечение кабеля по условию нагрева. За расчетную мощность примем мощность трансформатора КТП с учетом 40% перегрузки

.

Выберем алюминиевый трехжильный бронированный кабель сечением

.8/2.1=38.4/3=12.8

берем сечение 16 мм² с I_дл.доп=90 А.

В_к= I_п.о. (t_р.з.+t_c.в.T_a) = 2,54²*(0,01+0,03+0,05)=0,59 кА²с