Учебная работа. Проектування трансформаторної підстанції механічного цеху

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Проектування трансформаторної підстанції механічного цеху

ЗМІСТ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Вступ

Перелік скорочень

. Вхідні дані на розробку курсового проекту

. характеристика споживачів, які будуть живитися від даної трансформаторної підстанції

. Вибір місця встановлення трансформаторної підстанції та числа трансформаторів на ній

. Розрахунок елементів трансформаторної підстанції

.1 Вибір компенсуючих пристроїв

.2 Вибір потужності силових трансформаторів підстанції

.3 Розрахунок і вибір високовольтних вимикачів на шинах 6-10 кВ

.4 Вибір струмопроводів трансформаторної підстанції

.5 Розрахунок струму короткого замикання

.6 Розрахунок і вибір автоматичних вимикачів на шинах 0,4-0,23 кВ

.7 Розрахунок і вибір вимірювальних трансформаторів

. Розрахунок захисного заземлення

Висновок

Література

ВСТУП

Проблеми раціонального розподілення електроенергії на промислових підприємствах які на сьогодні є основними споживачами електроенергії в Україні, набувають істотного значення. Ці завдання ускладнюються постійно зростаючими вимогами до якості електроенергії та до надійності електропостачання особливо на підприємствах з високим ступенем автоматизації.

Безперервність та взаємозвязок процесів виробництва, передачі і споживання електроенергії, відсутність єдиного рішення, виявлення цілої області прийнятих рішень вимагає створення, яка б могла адаптувати споживачів електроенергії до нестабільних умов розвитку енергосистеми з мінімальними витратами.

Темою даного курсового проекту є ,,Проектування трансформаторної підстанції механічного цеху. В курсовому проекті ми розраховуємо і вибираємо компенсуючі пристрої, силову трансформаторну підстанцію, вимірювальні трансформатори, високовольтні вимикачі та вимикачі напруги 0,4 кВ. Також розраховуємо і вибираємо перерізи кабелів і проводів живлячих мереж.

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

БК — блок керування

БТМ — блок трансформатор — магістраль

ВН — висока напруга

ГПП — головна понижувальна підстанція

ЕУ — електроустановка

КЗ — коротке замикання

КЛ — кабельна лінія

КТП — комплектна трансформаторна підстанція

КУ — компенсаційна установка

НН — низька напруга

ПЗ — пояснювальна записка

РК — розрахунковий коефіцієнт

РП — розподільний пункт

ТП — трансформаторна підстанція- холостий хід

ЦЕП — цехове електропостачання

ЦРП — цеховий розподільний пункт

РШ — розподільча шафа

. ВИХІДНІ ДАНІ

Навантаження механічного цеху складається з шести розподільчих пунктів, шостий розподільчий пункт живить систему вентиляції. Номінальні потужності розподільчих пунктів , коефіцієнт cosφ та tgφ приведені в таблиці 1.1

Таблиця 1.1

Вихідні дані

№ розподільчого пунктуРном, кВт.Коефіцієнт використанняcosφtgφКмахРП1180,170,651,162,6РП2200,170,651,162,6РП3150,170,651,162,6РП4250,170,651,162,6РП5170,170,651,162,6РП6100,650,71,022,6

2. характеристика СПОЖИВАЧІВ, ЯКІ БУДУТЬ ЖИВИТИСЯ ВІД ДАНОЇ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ

Механічний цех відноситься до основного виробництва. В цеху обробляються деталі з металу на металообробних верстатах токарної, фрезерної, свердлильної, стругальної і шліфувальної груп. Також в цеху знаходяться зварювальні трансформатори за допомогою яких виконуються зєднання металевих елементів деталей методом зварювання. Відповідно до санітарно-гігієнічних норм в цеху передбачена вентиляція яка являє собою систему витяжок і вентиляторів.

Доставка заготовок і деталей виконується кран-балками і автокарами, обладнання цеху розташовано так, щоб був вільний проїзд для автокарів.

Освітлення цеху виконується в денний час через вікна у вечірній час за допомогою світильників УПДДРЛ і ртутними лампами високого тиску ДРЛ.

Живлення електричного обладнання цеху виконується змінним струмом з частотою 50 Гц на напругу 380 В. Мережа освітлення працює на змінному струмі 50 Гц і напругою 380 В.

Для живлення силових споживачів використовують радіальну, магістральну або мішану схему.

Радіальна схема — це схема за якою кожен споживач живиться за своєю окремою лінією дана схема надійна тому що кожна лінія захищена своїм вимикачем і при пошкоджені з ладу виходить тільки один споживач.

Магістральна схема — це схема при якій всі споживачі живляться однією лінією ця схема є більш економною але менш надійна тому що при виході з ладу одного споживача відключаються всі споживачі.

Мішана схема — це схема яка дозволяє підключати частину споживачів з радіальною схемою і частину з магістральною схемою.

Споживачі даного цеху живляться за радіальною схемою оскільки вона більш надійна.

3. ВИБІР МІСЦЯ ВСТАНОВЛЕННЯ ТРАНСХОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ТА ЧИСЛА ТРАНСФОРМАТОРІВ НА НІЙ

Вибір типу та числа трансформаторів та місця розташування трансформаторної підстанції повинно бути обумовлено величною і характером електричний навантажень, категорією надійності споживачів, розташування навантажень на плані цеху, а також виробничими архітектурно-будівельними та експлуатаційними вимогами. Кількість трансформаторів на підстанції залежить від категорії надійності живлення споживачів.

Розрізняють три категорії надійності споживачів:

До першої категорії відносяться споживачі перерва в електричному живленні яких може привести до людських жертв виходу з ладу дорогого обладнання, або масовому браку продукції такі споживачі живляться від двох незалежних джерел живлення і час переключення складає час автоматичного включення резерву (АВР).

До другої категорії відносяться споживачі перерви живлення в яких приводить до масового недоотпуску продукції і до простої великої кількості робочих місць або порушенню нормальної життєдіяльності великої кількості людей, живлення споживачів другої категорії виконується від двох трансформаторів підстанції і час відключення — час включення резерву черговим електриком.

До третьої категорії відносяться споживачі допоміжних цехів, сільськогосподарського виробництва та не великих населених пунктів живлення споживачів третьої категорії живлення виконується від одно трансформаторної підстанції перерва в живлені на час ремонту або заміни трансформатора але не більше двадцяти чотирьох годин.

Механічний цех відноситься до другої категорії, тому що споживачі в перерви живлення приводить до масового недоотпуску продукції і до простою великої кількості робочих місць.

Трансформаторні підстанції можуть бути окремо збудованими, прибудованими — вони мають одну спільну стіну з цехом, вбудовані — вони знаходяться в середині робочого корпусу. В даному курсовому проекті ми беремо прибудовану трансформаторну підстанцію.

Для розрахунку трансформаторної підстанції необхідно знати силові навантаження підстанції: змінну потужність, максимальну потужність і максимальний струм.

Змінна потужність це потужність споживачів за найбільш навантажену зміну одна зміна вісім годин.

силовий трансформаторний високовольтний струмопровід

4. РОЗРАХУНОК ЕЛЕМЕНТІВ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ:

.1 Вибір компенсуючих пристроїв

установка БК в мережах напругою до 1000 В дозволяє знизити потужність трансформаторів цехової ТП або зменшити навантаження живлячих ліній, підключають БК до шинопроводів або до силових РП.

Визначаємо активну змінну потужність кожної РП за формулою:

Рзм = Кв×Рном, (4.1.1)

Кв — коефіцієнт використання;

Рном — активна потужність кожної РП, кВт.

Проводимо розрахунок для РП1

Рзм = 0,17×18 = 3,06 кВт.

Визначаємо реактивну потужність кожної РП, підключеної до даної шини за формулою:

Qзм = Рзм×tgφ, (4.1.2)

де Qзм — реактивна змінна потужність кожної РП, підключених до даної шини, кВАр;

tgφ — тригонометрична функція від cosφ;

Рзм — активна змінна потужність кожної РП, кВт.

Проводимо розрахунок для РП1

Qзм = 3,06×1,16 = 3,54 кВАр.

Визначаємо максимальну потужність за формулою:

Рмакс = Кмакс×Рзм (4.1.3)

де Рмакс — активна максимальна потужність кожної РП, підключених до даної шини, кВт;

Кмакс — коефіцієнт максимума;

Рзм — активна змінна потужність кожної РП, кВт

Проводимо розрахунок для РП1

Рмакс = 2,6×3,06 = 7,9 кВт.

Визначаємо активну максимальну потужність за формулою:

Qмакс = 1,1×∑Qзм (4.1.4)

де Qмакс — максимальна реактивна потужність кожної РП, підключених до даної шини, кВАр;

Qзм — реактивна зміна потужність кожної РП, підключених до даної шини, кВАр;

∑Рзм — активна змінна потужність всіх РП, підключених до даної шини кВт. ∑Qзм — реактивна зміна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВАр; Проводимо розрахунок для РП1

Qмакс = 1,1× 3,54 = 3,89 кВАр.

Розрахунком інших розподільчих пунктів проводимо аналогічно і результати завдань зводяться в таблицю 4.1.1

Таблиця 4.1.1

Розрахунок силових навантажень

№ Розподільчого пунктуРном, кВтКвcosφtgφЗмінна потужністьКмаксМаксимальна потужністьРзм, кВтQзм, кВАрРмакс, кВтQмакс, кВАрРП1180,170,651,163,063,542,67,953,89РП2200,170,651,163,43,942,68,844,33РП3150,170,651,162,552,952,66,633,24РП4250,170,651,164,254,932,611,055,42РП5170,170,651,162,893,352,67,513,68РП6100,650,71,026,56,632,616,97,29Всього22,6525,3458,8827,85Визначаємо фактичний tg φм кута за формулою:

tg φм = ∑Qмакс / ∑Рмакс, (4.1.5)

де ∑Рмакс — активна максимальна потужність всіх РШ підключених до даної шини, кВт;

∑Qмакс — реактивна максимальна потужність всіх РШ, підключених до даної шини, кВАр;

tg φм1 = 11,46/23,42 = 0,48

tg φм2 = 16,39/35,46 = 0,46

Визначаємо потужність яку потрібно компенсувати за формулою:

Qк = ∑Рмак [(tg φм — tg φе)], (4.1.6)

де ∑Рмак — максимальна потужність навантажень всіх РШ підключених до даної шини, кВт;

tg φм — фактичний tg кута, що відповідає навантаженню Рмак і Qмак

tg φе — оптимальний tg кута, що надається від енергосистеми.

Qк1 = 23,42[(0,48 — 0,292)] = 4,40

Qк2 = 35,46[(0,46 — 0,292)] = 5,95

Оскільки потужність яку необхідно компенсувати дуже мала то комплектні конденсаторні установки не ставимо.

.2 Вибір потужності силових трансформаторів підстанції

Загальне навантаження на шинах підстанції визначається складанням розрахункового силового і освітлювального навантаження. Розрахункове реактивне навантаження на шинах підстанції при наявності компенсації визначається з урахуванням сумарної потужності всіх батарей конденсаторів, підключених на напругу 0,4 кВ до вузлів живлення.

Потужність силового трансформатора вибирається на основі середнього і максимального навантаження цехової ТП і компенсації реактивної потужності при напрузі 380 В для нормального і аварійного режимів.

На двотрансформаторних підстанціях обидва трансформатори повинні в нормальному режимі нести повне навантаження. При виході із ладу одного трансформатора другий повинен прийняти на себе все навантаження підстанції, з вимиканням усіх споживачів 3-ї категорії надійності та з урахуванням допустимого перевантаження до — 40% більше номінальної потужності.

В нормальному режимі роботи коефіцієнт завантаження трансформатора приймається: при наявності споживачів 1-ї категорії надійності — 0,65-0,7; другої категорії — 0,7-0,8; 3-ї категорії — 0,9-0,95.

Число і потужність трансформаторів вибирається за графіком навантажень споживача і за підрахованими величинами середньої і максимальної потужності, якщо нема графіка навантажень споживача, потужність трансформаторів вибирають на основі розрахункового максимального навантаження.

Для промислових підприємств час максимального

навантаження припадає на першу зміну (окрім специфічного виробництва) і складає 8 годин.

Середньодобове навантаження 8ср. споживачів першої та другої категорії складає 75% від максимального навантаження і визначається за змінним навантаженням, за формулою:

Sср = (4.2.1)

де Sср — повна середня потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВА

∑Рзм — активна змінна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВт

∑Qзм — реактивна змінна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВАр;

Sср1 = = 13,78 кВА.

Sср2 = = 20,20 кВА.

Максимальне навантаження на шинах складає:

Sмак = (4.2.2)

де Sмакс — повна максимальна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВА

∑Рмак — активна максимальна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВт;

∑Qмакс — реактивна максимальна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВАр;

Sмак1 = = 25,63 кВА.

Sмак2 = = 35,66 кВА.

Якщо за категорією надійності вибирається двотрансформаторна підстанція, то подальші розрахунки проводяться для шини з більшою потужністю навантаження і обидва трансформатори вибираються за цими розрахунками.

Визначаємо коефіцієнт заповнення графіка:

Кз.г.= Sср / Sмакс, (2.2.3)

де Sср, Sмакс середнє і максимальне навантаження трансформатора, кВА.

За значенням Кз.г. і часу максимуму t = 8 годин визначаємо коефіцієнт допустимого навантаження Кн. сторінка 222 мал. 5.48 [5]

Кз.г. = 33,98/65,13 = 0,52

Номінальна потужність трансформатора:

де Sном.р — номінальна розрахункова потужність трансформатора, кВА;

Sмак — максимальна потужність всіх РП, підключених до однієї шини, кВА

Кн = 1,17

Sном.р = 65,13/1,17 = 55,66 кВА.

Вибираємо тип трансформатора ТМЗ-63/10/0,4.

Коефіцієнт завантаження в нормальному режимі визначається за формулою:

Кз.т = Sмакс / n×Sном, (2.2.5)

де n — кількість тр ансформаторів на підстанції,

Sном — номінальна паспортна потужність вибраного типу трансформатора, кВА

Кз.т = 65,13/ 2×63 = 0,51

Для двотрансформаторної підстанції перевіряємо вибраний тип трансформатора на роботу в аварійному режимі. При відключенні одного трансформатора в період максимуму, допустиме навантаження на робочій трансформатор дорівнює 140%.

,4×Sном ≥ 0,75×Sмакс

де Sном — номінальна паспортна потужність вибраного типу трансформатора;

Sмакс — максимальна потужність всіх РП підключених до двох шин підстанцій 0,4-0,23кВ.

,4×55,66 ≥ 0,75×35,66; 77,92 ≥ 26,74

Нерівність виконується трансформатори вибрано вірно.

.3 Розрахунок і вибір високовольтних вимикачів на стороні 6 — 10 кВ

Вибір високовольтних вимикачів та розєднувачів виконується за умов:

в залежності від місця встановлення ( внутрішнє або зовнішнє);

за номінальною напругою:

Uном ≥ Uроб, (4.3.1)

де Uном — номінальна напруга апарата за каталогом, кВ;

Uроб — робоча напруга приєднання, де буде встановлено апарат, кВ;

за номінальним струмом:

Іном ≥ Іроб, (4.3.2)

де Іном — номінальний струм апарата за каталогом, А;

Іроб — робочий струм приєднання, де буде встановлено апарат, кА:

для вимикачів на лінії:

Іроб =n × Sном × Кз.т / Uн, (4.3.3)

де Sном — номінальна повна потужність трансформатора, кВА;

Кз т. — коефіцієнт завантаження трансформатора;

Uном — напруга на вводі трансформаторної підстанції, кВ;

n — кількість трансформаторів на підстанції;

Іроб = 2 × 63 × 0,51 /× 10 = 3,71 А

для вимикачів між секціями:

Іроб = Sном × Кз.т / Uн, (4.3.4)

де Sном — номінальна повна потужність трансформатора, кВА;

Кз т. — коефіцієнт завантаження трансформатора;

Uном — напруга на вводі трансформаторної підстанції, кВ;

Іроб = 63 × 0,51 / × 10 = 1,85 А

Вибираємо вимикач типу ВММ-10

Іном, кАІвідкл, кАІуд, кАЧас,сМаса,твідкл.вкл.паузи АПВзагальнамасла0,210250,120,20,50,100,0040,210250,120,20,50,100,004

Перевірка вибраних апаратів здійснюється за умов:

перевірка на динамічну стійкість:

ідин ≥ іу, (4.3.5)

де ідин — амплітудне значення струму динамічної стійкості за каталогом, кА;

іу — миттєве значення струму короткого замикання в точці приєднання, де буде встановлено апарат, кА; 25 ≥ 0,96

іу = × Ку × Ік.з., (4.3.6)

де Ку — ударний коефіцієнт, визначається як Ку =1,3 для трансформаторів 630- 1000 кВА; Ку =1,2 для трансформаторів 100 — 400 кВА;

іу = × 1,2 × 0,57 = 0,96 кА.

Ік.з =Sк / × Uн, (4.3.7)

де Sк — струм к.з. на стороні 6-10 кВ трансформаторної підстанції, МВА;

Uном — номінальна напруга високої сторони трансформаторної підстанції, кВ.

Ік.з = 10 / × 10 = 0,57 × = 570 А

перевірка на термічну стійкість:

× ≥ , (4.3.8)

де — струм термічної стійкості апарата за каталогом для вибраного вимикача, кА2

— час проходження струму термічної стійкості апарата за каталогом, с;

— тепловий імпульс струму К.З. для відповідного приєднання за розрахунком, кА2 * с.

× 0,12 = 12

= ×, (4.4.9)

де Ік.з — струм короткого замикання на високій стороні, кА;

= ×= 0,03 кА2 * с.

≥ 0,003

Вибрані високовольтні вимикачі також перевіряються за номінальним струмом відключення та за номінальною потужністю відключення:

Іном.откл. ≥ Ік.з, (4.4.10)

де Іном.откл. — номінальний струм відключення вимикача, кА;

Ік.з — струм короткого замикання, кА; 10 ≥ 0,57

Sном ≤ Sк, (4.4.11)

де Sном — номінальна потужність відключення вимикача, МВА;

≤ 10 ×

Нерівність виконується, автоматичний вимикач вибрано вірно.

Результати вибору високовольтних апаратів слід занести до таблиці 4.3.1

Таблиця 4.3.1

Вибір захисної апаратури на шинах 10-6 кВ

Найменування елементаТип апаратаСпіввідношення паспортних та розрахункових данихUном/Uроб кВІном/Іроб, Аідин/іу, кА×/Іном.откл./Ік.з, кАSном/Sк, МВААвтоматичний вимикач на лініїВММ-1010/100,2/3,710,96/2512/0,0310/0,5763/10Автоматичний вимикач між секціямиВММ-1010/100,2/1,850,96/2512/0,0310/0,5763/10

.4 Вибір струмопроводів трансформаторної підстанції на стороні 6-10 кВ

Трансформаторна підстанція живиться від енергетичної системи кабельною лінією напругою в 6 кВ або 10 кВ.

Визначаємо розрахунковий струм кабельної лінії при живленні трансформатора, за формулою:

Ір = n × Sном × Кз.т / Uн, (4.4.1)

де Sном — номінальна повна потужність трансформатора, кВА;

Кз т. — коефіцієнт завантаження трансформатора;

Uн — напруга на вводі трансформаторної підстанції, кВ;

n — кількість трансформаторів на підстанції.

Ір = 2 × 63 × 0,51 / 10 = 3,71 А

Допустимий струм 75 А і тоді переріз буде 16 мм2; 3,71 ≤ 75

Перевіряємо вибраний переріз кабелю на динамічну стійкість до струмів короткого замикання.

Sмін = Ік.з × / C, (4.4.2)

де Ік.з — струм короткого замикання, розрахований в розділі 5.4.2, кА

t — час спрацьовування захисту, 0,3с

С — коефіцієнт, що відповідає різниці тепла, яке виділяється у провіднику до короткого замикання і після нього . Для алюмінієвих жил С = 85

Sмін = 570 × / 85 = 4 мм2

4 ≤ 16

Оскільки вибраний переріз 4 мм2 задовольняє умовам термічної стійкості, тому беремо переріз 16 мм2.

.5 Розрахунок струму короткого замикання

В електричному устаткуванні можуть виникати різні види короткого замикання, що супроводжуються різким зростанням струму. Тому електроустаткування, що встановлюється на трансформаторній підстанції та в системах електропостачання, повинно бути стійким до струмів короткого замикання.

Розрахунок струмів короткого замикання (КЗ) рекомендується виконувати у такому порядку:

. На схемі електропостачання визначаються точки, для яких розраховуються струм КЗ: шини РУ, кінці живлячої ліній, виходи ліній із РУ.

. Складається розрахункова схема, яка є частиною схеми електропостачання, за якою у нормальному режимі від джерела живлення в розрахункову точку протікає струм КЗ. На розрахунковій схемі вказуються характеристики усіх її елементів (ліній, трансформаторів і т.д.)

. На основі розрахункової схеми складається схема зміщення, де елементи схеми позначені у вигляді опорів. Опори можуть визначатись у відносних одиницях або в омах. Опори на схемі нумеруються у вигляді дробу (у чисельнику записується порядковий номер опору, у знаменнику — величина опору)

. Визначаються базисні величини: потужність, напруга і струм.

. Схема заміщення перетворюється ("згортається") і приводиться до одного результуючого опору, для якого і визначається струм і потужність КЗ.

Існує декілька способів розрахунку струмів короткого замикання. В даному проекті проводимо розрахунок струмів короткого замикання на шинах низької напруги трансформаторної підстанції.

Під час розрахунку повинні враховуватись активні опори мережі короткого замикання. Потужність системи необмежена і напруга на стороні вищої напруги трансформатора постійна. Для проведення розрахунку необхідно знати тип вимикача і тип трансформатора.

Знаходимо опір системи:

Хс = U2ном / Sвідкл, (4.5.1)

де Uном — номінальна напруга низької сторони, кВ;

Sвідкл — номінальна потужність відключення високовольтного вимикача, МВА

Хс = / 100 = 0,0016 мОм.

Знаходимо опір трансформатора у відносних одиницях:

г*т = ΔР / Sном.т, (4.5.2)

Х*т = , (4.5.3)

де ΔР — втрати потужності в міді, Вт

Sном.т — потужність трансформатора, кВА

U — номінальна напруга низької сторони, кВ

г*т = 3,7 / 63 = 0,05

Х*т = = 0,39

Визначаємо опір трансформатора, приведений до напруги 0,4 кВ:

Хт = Хо*( U2ном / Sном), (4.5.4)

rт = г*т(U2ном / Sном), (4.5.5)

Активний опір шин го = 0,06 Ом/м при L = 250 мм з питомим опором

Хо = 0,179 Ом/м,

Хт = 0,179 * (0,42 / 63) = 0,006 мОм.

rт = 0,05 × (0,42 / 63) = 1,0-4 = 0,1мОм.

Визначаємо сумарний активний і реактивний опір ланцюга короткого замикання (без врахування опору кабелю напругою до 1000 В):

∑Х=Хт+Хш+Хс, (4.5.6)

де Хт опір трансформатора, мОм

Хш.опір шин, мОм;

Хс, — опір системи, мОм;

∑Х=0,006+0,015+0,0016 = 0,022 мОм.

∑r = rт + rа + rш

де rт — опір трансформатора, мОм

rа — перехідний опір автомата, мОм

rш — перехідний опір на шині в точці к.з, мОм

∑r = 0,1 + 15 + 0,015 = 15,11 мОм.

Визначаємо повний опір ланцюга короткого замикання

Z∑ = (4.5.8)

де Z∑ — повний опір ланцюга короткого замикання, мОм;

∑r — сумарний активний опір ланцюга короткого замикання, мОм;

∑X — сумарний реактивний опір ланцюга короткого замикання, мОм.

Визначаємо струм короткого замикання:

Ікз = Uном.т / ( × Z∑), (4.5.9)

Ікз = 400 / ( × 15,09) = 15 кА

Визначаємо ударний струм:

іу = × Ку × Ікз, (4.5.10)

іу = × 1,2 × 0,015 = 25 кА

де Ку — ударний коефіцієнт, визначається як Ку = 1,3 для трансформаторів 630-1000 кВА; Ку = 1,2 для трансформаторів 100-400 кВА

Визначаємо діюче значення повного струму короткого замикання

Іу = Ік × , (4.5.11)

де Іу — діюче значення повного струму короткого замикання, кА.

Ік — струм короткого замикання, кА.

Іу = Ік × = 11 кА.

.6 Розрахунок і вибір автоматичних вимикачів та запобіжників на стороні 0,4-0,23 кВ ТП

Розрахунок і вибір автоматичних вимикачів на шинах 0,4-0,23 кВ починається з визначення схеми живлення розподільчих шаф, що підключаються до даної шини трансформаторної підстанції.

За радіальною схемою живлення кожна розподільча шафа живиться за окремою лінією, тому автоматичний вимикач кожної лінії вибирається за сумарним номінальним струмом всіх споживачів підключених до даної шафи.

Якщо схема живлення магістральна і за однією лінією живляться декілька РШ, то автоматичний вимикач вибирається за сумарним номінальним струмом усіх споживачів підключених до всіх розподільчих шаф, які живляться даною лінією.

Для вибору захисної апаратури, що захищає РШ від струмів короткого замикання та від перевантаження необхідно знати номінальний струм всіх споживачів, що живляться від даної шафи.

Іном = Рном / × Uном × cosφ × η, (4.6.1)

де Іном — номінальний струм всіх споживачів кожної розподільчої шафи, А;

Рном — номінальна потужність всіх споживачів кожної розподільчої шафи, кВт;

Uном — номінальна напруга розподільчої шафи, кВ;

Cos φ — коефіцієнт потужності;

η — коефіцієнт корисної дії

Проводимо розрахунок для РП1

Іном = 18 / × 0,38 × 0,65 × 0,88 = 47,87 А.

Розраховуємо струм розчіплювана автоматичного вимикача:

Іроз. = Іном./ kпоп, (4.6.2)

де Іроз. — струм розчіплювача автоматичного вимикача, А;

Іном — номінальний струм всіх споживачів РП, А;

Кпоп — тепловий коефіцієнт поправки 0,85

Проводимо розрахунок для РП1

Іроз. =47,87 / 0,85 = 56,31 А.

Вибираємо за струмом розчіплювача автоматичний вимикач, так щоб виконувалась нерівність:

Вибираємо вимикач типу ВА88-33 з Іроз.ном =63А.

Іроз ≤ Іроз .ном (4.6.3)

де Іроз .ном — струм розчіплювача вибраного за каталогом вимикача, А.

,31 ≤ 63

Встановлюємо неможливість спрацювання автоматичного вимикача в процесі запуску електроприводу споживача з максимальною потужністю, підключеного до даної РП.

Визначаємо пусковий короткочасний струм споживача з максимальною потужністю, підключеного до даної РП:

Іпус. = kпус×Іном, (4.6.4)

де kпус — коефіцієнт пуску споживача з максимальною потужністю

Іном — номінальний струм споживача з максимальною потужністю, підключеного до даної РП, А.

Проводимо розрахунок для РП1

Іпус. = 6 × 47,87 = 287

Визначаємо струм миттєвого спрацьовування автоматичного вимикача, А:

Іср.ел. = kн × Ікор, (4.6.5)

де Ікор — короткочасний струм споживачів, підключених до даної РП, А;

kн — коефіцієнт неточності спрацьовування відсічки, kн =1,25;

Проводимо розрахунок для РП1

Іср.ел. = 1,25 × 287 = 358 А.

Перевіряємо вибраний автоматичний вимикач, на неможливість спрацювання в процесі запуску електроприводу споживача з максимальною потужністю, підключеного до даної РП. повинна виконуватись нерівність:

Іср.ел ≤ Іср.ел .ном., (4.6.6)

де Іср.ел .ном — струм миттєвого спрацьовування вибраного за каталогом вимикача, А; 358 ≤ 1600

Перевіряємо вибраний автоматичний вимикач, на спрацювання при короткому замиканні на шині трансформаторної підстанції. повинна виконуватись невірність:

Ік.з ≥ Іср.ел .ном., (4.6.7)

де Іср.ел .ном — струм миттєвого спрацьовування вибраного за каталогом вимикача, кА;

Ік.з — струм короткого замикання низької сторони підстанції, розрахований в розділі 5.4.7, кА;

≥ 1600

Вибираємо запобіжник для захисту трансформатора на підстанції.

ПН2 — 400 Uном=380 В, струм плавкої вставки Іном = 400А.

Визначаємо струм плавкої вставки запобіжника:

Івс ≥ Ікор, (4.6.8)

де Ікор — короткочасний струм споживачів , підключених до всіх РП трансформаторної підстанції, А;

а — коефіцієнт зниження пускового струму, для легкого пуску а = 2,5.

≥ 164

Розрахунком інших обчислень для розподільчих пунктів проводимо аналогічно і результати завдань зводяться в таблицю 4.5.1

Таблиця 4.5.1

№ РПІном,АІроз,АІроз .ном,АІроз ≤ Іроз .номІпусІср.ел, АІср.ел ≤ Іср.ел .номІк.з ≥ Іср.ел .номІвс ≥ ІкорТип вимикачаТип запобіжникаРП147,8756,316356,31 ≤ 63287358358 ≤ 160015000 ≤ 1600200 ≥ 164ВА88-33ПН2-400РП253,1862,566362,56 ≤ 63319398398 ≤ 160015000 ≤ 1600ВА88-33ПН2-400РП339,8946,925046,92 ≤ 50299373373 ≤ 160015000 ≤ 1600ВА88-33ПН2-400РП466,4878,218078,21 ≤ 80398497497 ≤ 160015000 ≤ 1600200 ≥ 186ВА88-33ПН2-400РП545,2053,176353,17 ≤ 63271338338 ≤ 160015000 ≤ 1600ВА88-33ПН2-400РП624,6929,043229,04 ≤ 32148185185 ≤ 160015000 ≤ 1600ВА88-33ПН2-400

.7 Розрахунок і вибір вимірювальних трансформаторів

Вибір та перевірка вимірювальних трансформаторів струму на шинах 0,4-0,23 кВ

Вибір вимірювальних трансформаторів струму виконується за умов:

в залежності від місця встановлення ( внутрішнє або зовнішнє);

за номінальною напругою:

Uном ≥ Uроб (4.7.1)

де Uном — номінальна напруга трансформатора за каталогом, кВ;

Uроб — робоча напруга приєднання, де буде встановлено трансформатор струму, кВ; 10 ≥ 0,4

— за номінальним струмом:

Іном ≤ Іроб.макс, (4.7.2)

де Іном — номінальний струм трансформатора за каталогом, А;

Іроб.макс. — робочий максимальний струм приєднання, де буде встановлено трансформатор струму, кА.

≤ 200

135 ≤ 200

Перевірка вибраного трансформатора струму на динамічну стійкість здійснюється за умов:

Ідин ≥ іу, (4.7.3)

де Ідин — амплітудне значення струму динамічної стійкості, вибраного трансформатора струму за каталогом, кА;

іу — миттєве значення струму короткого замикання в точці приєднання, де буде встановлено трансформатор струм,кА;

Перевірка на термічну стійкість виконується за умови:

I2t*tt ≥ Bk, (4.7.4)

де I2t — струм термічної стійкості вибраного трансформатора струму за каталогом, кА2;

tt — час проходження струму термічної стійкості за каталогом, с;

Вк — тепловий імпульс струму К.З. для відповідного приєднання за розрахунком, кА2*С; 6075 ≥ 675

Знаходимо номінальне навантаження вторинної обмотки у заданому класі точності,Ом:

Zн2 = Uном / Iном, (4.7.5)

де Uном — номінальна потужність ,кВ

Іном- номінальний струм вибраний за каталогом,А

10000 / 200 = 50

Перевірка виконується для одного приєднання за вказівкою викладача.

Для розрахунку значення Z2 спочатку слід скласти схеми підключення приладів до вторинної обмотки трансформаторів струму, потім визначити опір обмоток приладів, реле, проводів і контактів.

Навантаження на вторинну обмотку трансформаторів струму розраховується за формулою:

Z2 = Zприл + Zпров + Zк, (4.7.6)

де Zприл — сумма опорів приладів підключена до вторинної обмотки, Ом; опір токових обмоток приладів та реле:

Zпров — опір зєднувальних проводів між трансформатором струму та приладами,Ом.

для лічильників активної енергії Zла = 0,04 Ом

для лічильників реактивної енергії Zлр = 0,02 Ом

для амперметра Zа = 0,07 Ом

для реле струму Zрст = 0,02 Ом

для реле диференційного захисту Zрдз = 0,4 Ом

для реле напряму потужності Zрнп = 0,4 Ом

Опір зєднувальних проводів визначається за формулою:

Zпров = , (4.7.7)

де Lpоз — розрахункова довжина зєднувальних проводів (рекомендується для РУ — 10 кВ приймати Lpоз = 3-4 м)

γ — питома провідність матеріалу проводу ( для міді γ = 58 м/Ом мм2)

g — площа перерізу проводу, мм2

Zк — опір перехідних контактів, який приймається 0,1 Ом.

Zпров = = 0,02 Ом

Під час перевірки трансформаторів струму за класом точності повинна виконуватись умова:

Zн2 ≥ Z2, (4.7.8)

де Zн2 — номінальне навантаження вторинної обмотки у заданому класі точності, Ом;

Z2 — навантаження на вторинну обмотку, яке складають підключені до неї прилади, реле, зєднувальні проводи та контакти, Ом.; 50 ≥ 1,97

Вибір та перевірка вимірювальних трансформаторів напруги на шинах 6-10кВ.

Вибір вимірювальних трансформаторів напруги виконується за умови:

в залежності від місця встановлення ( внутрішнє або зовнішнє);

за номінальною напругою:

Uном ≥ Uроб, (4.7.9)

де Uном — номінальна напруга трансформатора за каталогом, кВ;

Uроб — робоча напруга приєднання, де буде встановлено трансформатор напруги, кВ.; 10 ≥ 10

Вибраний трансформатор повинен бути перевірений за роботою в класі точності «0,5», тому, що до його вторинної обмотки підключені лічильники грошового розрахунку. повинна виконуватись умова:

Sн2 ≥ S2, (4.7.10)

де Sн2 — номінальна потужність трансформатора в класі точності «0,5», ВА;2 — потужність, яку споживають прилади та реле, підключені до вторинної обмотки трансформатора, ВА; 640 ≥ 400

5. РОЗРАХУНОК ЗАХИСНОГО ЗАЗЕМЛЕННЯ

Виконуючи розрахунок заземлення трансформаторної підстанції напруг 6-10/0,4 кВ, необхідно визначити кількість електродів заземлення, що приварюються до сталевої полоси заземлення. Треба враховувати, що на стороні високої напруги нейтраль ізольована, на стороні низької напруги нейтраль глухо заземлена.

Розрахунок починаємо з визначення струму однофазного замикання на землю в мережі 6-10 кВ:

І3= Uном × (35 × Lкаб + Lп), (5.1.1)

де Uном — номінальна напруга високої сторони, кВ;

Lкаб — довжина кабельної лінії, км;

Lп — довжина повітряної лінії, км.

× (35 × 0,2 + 0) = 70 А.

Визначаємо опір заземлюючого пристрою для високовольтної мережі при загальному заземлені:

R3 = Uном / І3, (5.1.2)

де Uном — номінальна напруга високої сторони, кВ;

/ 70 = 0,14 Ом.

В електроустановках з напругою до 1000 В з ізольованою і глухо заземленою нейтраллю опір заземлюючого устрою не повинен бути більш ні R 3 = 4 Ом. Приймаємо менший опір заземлюючого пристрою при загальному заземлені.

Визначаємо величину питомого опору ґрунту, на якому стоїть трансформаторна підстанція:

ҏопр = Рзад × ψ, (5.1.3)

де ҏзад — питомий опір ґрунту, Ом*см;

ψ — коефіцієнт підвищення опору 1,4.

× 1,4 = 140 Ом.

Для заземлювачів вибирається прутковий електрод d = 12 мм і довжиною 5м, опір одного заземлювача, його опір:

Rопр = 0,00227 × ҏопр (5.1.4)

де η — коефіцієнт екранування (при відстані між електродами 10 м η = 0,8)

R3 — опір заземлюючого пристрою, Ом;

Rопр — опір одного заземлювача, Ом.

,00227 × 140 = 0.31 Ом.

Кількість вертикальних електродів заземлення визначається за формулою:

n = Ronp / η × R3, (5.1.5)

де η — коефіцієнт екранування (при відстані між електродами 10 м η = 0,8)

R3 — опір заземлюючого пристрою, Ом;

Rопр — опір одного заземлювача, Ом.

0,31 / 0,8 × 0,14 = 2,76 ≈ 3 шт.

Мінімальна кількість електродів заземлення три штуки.

ВИСНОВОК

Втрати електроенергії на підприємстві виникають за рахунок неправильно вибраних типів і потужностей силових трансформаторів на підстанції. Якщо потужність силових трансформаторів завищена, то трансформатори будуть працювати в недовантаженому режимі при цьому частина електроенергії буде втрачатись. Тому трансформатори підстанцій вибирають так, щоб коефіцієнт навантаження був не менше 0,6. Також для втрат електроенергії вибирають найбільш сучасні типи трансформаторів.

Зменшення витрат електроенергії при роботі верстатів досягаються тим, що двигуни верстатів не працюють в режимі холостого ходу для цього необхідно вимикати верстати коли робітники йдуть на перерву або не має навантаження для даного верстату.

Збереження електроенергії за рахунок зменшення робочих годин мережі освітлення, для цього необхідно підтримувати у чистому стані вікна та використовувати сучасні схеми включення і виключення мереж освітлення з фотоелементами, які автоматично вмикають освітлення при зниженні загальної освітленості цеху і відключають освітлення при збільшенні загальної освітленості цеху. Дані шафи дозволяють вмикати і вимикати освітлення в режимі ручного управління.

Зменшення споживання електроенергії підприємствами також відбувається при використанні різних видів компенсуючи пристроїв, для цього на трансформаторних підстанціях встановлюють комплексуючи або використовують асинхронні двигуни, що працюють в режимі холостого ходу.

ЛІТЕРАТУРА

1. Василева П.О. Електропостачання. Суми: Університетська книга, 2008

. Конюхов Е.А. Электроснабжение объектов. — М: Мастерство, 2009.

. Мазепа С.С, Марущак Я.Ю. Електрообладнання промислових підприємств. — Львів: Магнолія плюс, 2010

. Михайленко В.Є. Інженерна графіка. — Львів: Новий світ, 2002

. Рудницький В.Г. Внутрішньоцехове електропостачання.- Суми: Університетська книга, 2009

. Ванін В.В., Блок А.В. Оформлення конструкторської документації. — Навч. П. ДБН Державні будівельні норми — К.: Державний комітет України з будівництва та архітектури, 2011

. ДСТУ. Система конструкторської документації. — К. Держкоммістобудування України, 2006

. ДСТУ, СПДБ. Основні вимоги до робочої документації. — К. Держкоммістобудування України, 2009

. Положення про організацію курсового проектування в коледжі. — Харків: ХМК, 2010

Учебная работа. Проектування трансформаторної підстанції механічного цеху