Загрузка...Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия
Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия
Введение
Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных электроприемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и т.д.
задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электростанций. Первые электростанции сооружались в городах для освещения и питания электрического транспорта, а также при фабриках и заводах. позднее появилась возможность сооружения электрических станций в местах залежей топлива (торфа, угля, нефти) или местах использования энергии воды независимо от мест нахождения потребителей электроэнергии — городов и промышленных предприятий. Передача электроэнергии на большие расстояния стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения.
В настоящее время большинство потребителей получают электроэнергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение собственных ТЭЦ. Это обусловлено потребностью в теплоте для технологических целей и эффективностью попутного производства при этом электроэнергии. КПД тепловых электростанций, производящих только электроэнергию, не выше 35%. КПД ТЭЦ достигает 70% за счёт эффективного использования тепла теплоносителя (пара) уже прошедшего турбину.
По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электроэнергии.
Каждое производство существует постольку, поскольку его машины обеспечивают работу технологических механизмов, производящих промышленную продукцию. Все машины приводятся в настоящее время электродвигателями. Для их нормальной работы применяют электроэнергию как самую гибкую и удобную форму энергии, обеспечивающей работу производственных механизмов.
Задание: по исходным данным варианта №75 произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий: трансформатор T1, Т3, выключатель нагрузки QF1, кабельную линию W2, силовые выключатели Q1, Q2, разъединитель QS1.
исходные данные
№ вар.№ схемыU1 кВU2 кВU3 кВP1 кВтP2 кВтP3 кВтP4 кВтP5 кВт12345678910752.12110100,38184119781680-111213141516171819P6 кВтP7 кВтP8 кВтPМ1 кВтPМ2 кВтPСН кВтTMAX часcosφкаб.*—1600-27032000,842-2
Материал жилы кабеля: алюминий.
место прокладки кабеля: в воде.
Описание схемы электроснабжения
Схема подстанции с потребителями Р1 — Р4, М1. Выключатели Q1 — Q6 конструктивно выполнены на выкатных тележках и при массе каждого около полутонны могут свободно транспортироваться одним человеком на расстояния в пределах распределительного устройства (РУ).
Поэтому для вывода в ремонт выключатель отключается и выкатывается. Так как видимый разрыв обеспечен (выключатель одновременно выполняет роль разъединителей, в связи с чем специальная их установка не требуется), можно производить необходимые работы.
Особенность — отсутствует выключатель на стороне высокого напряжения U1 подстанции, но появились другие коммутационные аппараты. Это короткозамыкатель QN1 и отделитель QR1. Работает эта система при возникновении КЗ в силовом трансформаторе Т1 следующим образом. При таком повреждении — РЗ (на схеме не показана) питающей линии W1, установленная в «голове» линии, может не почувствовать такой ток КЗ, а РЗ трансформатора, подключенная к ТА2 и ТА4, должна обязательно сработать. последняя подействует на QN1, который замкнется и сделает искусственное КЗ, сопровождающееся большим током, значительно превышающим ток при КЗ в трансформаторе. Релейная защита линии W1 такой ток КЗ почувствует и подаст сигнал на отключение своего выключателя (на схеме не показан). после его срабатывания в бестоковую паузу отключится QR1, а АПВ линии W1 вновь включит головной выключатель, и у других потребителей восстановится питание.
Рис. 2.12
1.Выбор электродвигателя М1
Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчёт и выбор двигателя М1.
. Выбор электродвигателя производится по номинальной мощности и по номинальному напряжению: РМ и U2.
Данные для выбора двигателя М1: РМ1=1600 кВт; Uн=10 кВ.
Условия выбора:
Uн.м 1≥U2; P н.м 1≥Рм1,
где Uн.м — номинальное напряжение двигателя по паспорту; P н.м — номинальная мощность на валу двигателя по паспорту. Из (1, табл. 4.6, с. 184) выбираем асинхронный двигатель АТД-1600/10УХЛ4.
Таблица 1 — параметры двигателя М1
ПараметрыАДТ-1600/10УХЛ4УстановкиUн=10 кВU2=10 кВРн=1600 кВтРм= 1600 кВтcosφ=0,83КПД=95,3%
а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл.м, потребляемую из сети:
Pэл.м1= Рн.м1/ КПДдвиг1=1600/0,953=1678,91 кВт.
б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м1 электродвигателя, потребляемую из сети:
Sэл.м1=Рэл.м1/cosφм1=1678,91/0,83=2022,78 кВА.
в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн.м1:
Iн.м1=Sэл.м1/(√3U2)=2022,78 /(√3·10)=116,78 А.
2.Выбор силового трансформатора Т1
необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:
Sсум = Sм1+(Р1+Р2+Р3+P4+Рсн)/cosφ =2022,78+(184+119+781+680) /0,84=4148,08 кВА.
По суммарной мощности Sсум = 4148,08 кВА и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий (таблица 3).
Таблица 2 — Условия выбора трансформатора Т1
Uвн≥Uуст.вUуст.в = 110 кВUнн≥Uуст.нUуст.н = 10 кВSн.тр≥Sрасч.трSрасч.тр=4148,08 кВА
Таблица 3 — параметры трансформатора Т1
ПараметрыТД-5000/110УстановкиUвн = 110 кВUуст.в = 110 кВUнн = 10 кВUуст.н = 10 кВSн = 5000 кВАSрасч.тр= 4148,08 кВА
выбираем из (1, табл. 3.6, с. 146) трансформатор типа ТМ-5000/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.
максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки:
Sраб.мах=1,5·Sн.тр,
где Sн.тр — номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор
Sраб.мах=1,5·5000=7500 кВА,
Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:
I=Sтр/(√3·U).
максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:
Iраб.мах(вн)=7500/(√3·110)=39,36 А
максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора
Iраб.мах(нн)=7500/(√3·10)=433,01 А
3.Выбор силового трансформатора Т3
Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю в нормальном режиме:
Sуст.тр=Рнагр/cosφнагр=184/0,84=219,04 кВА.
По подключенной мощности Sуст=219,04 кВА и напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий выбора (таблица 4).
Таблица 4 — Условия выбора силового трансформатора Т3
Uвн≥Uуст.вUуст.в = 10 кВUнн≥Uуст.нUуст.н = 0,38 кВSн.тр≥Sрасч.трSрасч.тр=219,04 кВА
Из (1, табл. 3.4, с. 126) выбираем трансформатор типа ТМ-250/10.
Таблица 5 — параметры силового трансформатора Т3
ПараметрыТМ-250/10УстановкиUвн = 10 кВUуст.в = 10 кВUуст.н = 0,4 кВUуст.н = 0,38 кВSн = 250 кВАSуст=219,04 кВА
максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки: Sраб.мах=1,5·Sн.тр, где Sн.тр — номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор.
Sраб.мах=1,5·250=375 кВА.
таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет заданным условиям.
Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:
I= Sн.тр/(√3·U).
Номинальный рабочий ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:
Iн.тр=250/(√3·10)=14,43 А.
максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:
Iраб.мах(вн)=375/(√3·10)=21,65 А.
Iраб.мах(нн)=375/(√3·0,38)=569,75 А.
4.Выбор выключателя нагрузки: QF1
Выбор производится по максимальному току на низкой стороне трансформатора нагрузки:
Iраб.мах=1,5·Sтр/(√3·U3)=1,5·250/(√3·0,38)=569,75 А.
Выбор производится, исходя из следующих положений:
Uн≥Uуст,
где Uуст — линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата.
Iрас≤Iн, где Iрас — расчётный максимальный ток продолжительного рабочего режима участка цепи, для которого предусмотрен электрический аппарат.
Таблица 6 — Параметры выключателя нагрузки QF1
ПараметрыЭО-630CУстановкиUн = 0,38 кВUуст = 0,38 кВIн = 630 АIраб.мах=569,75 А
заданным параметрам соответствует выключатель типа ЭО-630C (1, табл. 6.12, с. 379).
5.Выбор кабеля W2
Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.
Ток рабочего нормального режима Iн= 14,43 А.
Ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора (из предыдущих расчётов): Iраб.мах=21,65 А.
Выбор производим, учитывая условия прокладки кабеля (см. исходные данные).
Тип изоляции — резиновая и пластмассовая.
Из (10, табл. 1.3.36, с. 40) для кабеля с алюминиевыми жилами, резиновой и пластмассовой изоляцией и ТMAX=3200 часов находим экономическую плотность тока:
Jэк=1,7 А/мм2.
По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:
Sэ= Iраб.мах/Jэк=21,65/1,7=12,73 мм2.
Выбрано стандартное сечение кабеля S=16 мм2.
Таблица 7 — параметры кабеля W2
ПараметрыКабеляУстановкиUн = 10 кВUуст = 10 кВS = 16 мм2Sэ=12,73 мм2Iдоп =60 АIраб.мах=21,65 А
Произведём проверку выбранного кабеля на выполнение условия:
Iраб.мах < Iдоп,
где Iраб.мах — максимальное значение тока при эксплуатации кабеля;
Iдоп =60 А ≥ Iраб.мах=21,65 А
Iраб.мах ≤ Iдоп — условие выполняется.
Для прокладки применяем кабель марки СПУ, где С — свинцовая оболочка; П — оболочка из полиэтилена; У — усовершенствованный.
6.Выбор выключателя Q2.
Выбор выключателя Q2 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб.мах и напряжению установки.
Условие выбора: Uн≥Uуст; Iн≥ Iраб.мах.
Таблица 8 — параметры выключателя Q2
ПараметрыВЭ-10-40/630УЗУстановкиUн=10 кВUуст= 10 кВIн=630 АIуст=21,65А
заданным параметрам удовлетворяет включатель типа ВЭ-10-40/630УЗ (1, табл. 5.1, с. 231).
7.Выбор выключателя Q1
Выбор выключателя Q1 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб.мах и напряжению установки.
Условие выбора: Uн≥Uуст; Iн≥ Iраб.мах.
Таблица 9 — параметры выключателя Q1
ПараметрыВВУ-10Б-40/2000У1УстановкиUн=10 кВUуст=10 кВIн=2000 АIраб.мах(вн)=360,84 А
заданным параметрам удовлетворяет включатель типа ВВУ-10Б-40/2000У1 (1, табл. 5.1, с. 231).
8.Выбор разъединителя QS1
электроснабжение трансформатор напряжение нагрузка
Выбор производится, исходя из следующих положений:
Uн≥Uуст,
где Uуст — линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата.
Iрас≤Iн, где Iрас — расчётный максимальный ток продолжительного рабочего режима участка цепи, для которого предусмотрен электрический аппарат.
Таблица 10 — Параметры выключателя нагрузки QF1
ПараметрыРНД-110/630 Т1УстановкиUн = 110 кВUуст = 110 кВIн = 630 АIраб.мах=39,36 А
заданным параметрам соответствует разъединитель типа РНД-110/630 Т1.
В результате курсовой работы было выбрано следующее оборудование:
·Трансформаторы: ТД-5000/110 и ТМ-250/10,
·Выключатель нагрузки: ЭО-630C,
·Кабельную линию: СПУ,
·Силовые выключатели: ВЭ-10-40/630УЗ и ВВУ-10Б-40/2000У1,
·Разъединитель: РНД-110/630 Т1.
Библиографический список
1.Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1989. 608 с.
2.Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей / Под ред. В.М. Блок — М.: Высш. школа, 1981. 304 c.
.Справочник по проектированию электроэнергетических систем/ Под ред. С.С. Рокотина и И.М. Шапиро, 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985. 352 с.
.Токарев Б.Ф. электрические машины: Учебник для техникум. — М. Энергоатомиздат, 1989 — 672 с.
.Применение государственных стандартов в курсовом и дипломном проектировании: Метод. указания / Сост.: В.В. Карпов, С.П. Шамец; ОмПИ. Омск, 1989. 32 с.
.Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Справочник. Выполнение электрических схем по ЕСКД: М.: Изд-во стандартов, 1989. 325 с.
.Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, 1981. Т1. 536 с.
.Справочник по электрическим машинам / Под общ. ред. И.П. Копылова. М.: Энергоиздат, 1988.
.Чунихин А.А. электрические аппараты / Общий курс. Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1988. 720 с.
.Правила устройства энергоустановок / Минэнерго СССР. 6-е изд., перераб. и доп. М. Энергоатомиздат, 1986. Т. 1,2. 648 с.
.ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допускаемые нагрузки. М.: Изд-во стандартов, 1985.
.Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1987. 648 с.
.Околович М.Н. Проектирование электрических станций. М.: Энергоатомиздат, 1982. 400 с.
.Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1987. 568 с.