Проект подстанции для прядильного цеха ООО "Шуйско-Тезинская фабрика"

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

Ивановский промышленно-экономический колледж

Шуйский филиал

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема:

Проект подстанции для прядильного цеха ООО «Шуйско-Тезинская фабрика»

Студент: Р.А. Третьяков

Руководитель: А.М. Осокин

2009

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение

Развитие энергетики в России и влияние ее на другие отрасли народного хозяйства

1. Определение расчетных нагрузок предприятия

2. Выбор числа и мощности трансформаторов

3. Схема электроснабжения подстанции и расчет питающих линий

4. Расчет токов короткого замыкания (т.к.з.)

5. Расчет подстанции

6. Расчет заземления и заземляющих устройств

7. Выбор защитных и противопожарных средств

8. Разработка конструкции подстанции

9. Спецификация

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Развитие энергетики

Энергетика, ведущая область энергетики, обеспечивающая электрификацию народного хозяйства страны. В экономически развитых странах технические средства электроэнергетики объединяются в автоматизированные и централизованно управляемые электроэнергетические системы.

Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

Электроэнергетика наряду с другими отраслями народного хозяйства рассматривается как часть единой народно — хозяйственной экономической системы. В настоящее время без электрической энергии наша жизнь немыслима. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Без электроэнергии невозможно действие современных средств связи и развитие кибернетики, вычислительной и космической техники. Так же велико значение электроэнергии в сельском хозяйстве, транспортном комплексе и в быту. Представить без электроэнергии нашу жизнь невозможно. Столь широкое распространение объясняется ее специфическими свойствами:

o возможностью превращаться практически во все другие виды энергии (тепловую, механическую, звуковую, световую и другие) с наименьшими потерями;

o способностью относительно просто передаваться на значительные расстояния в больших количествах;

o огромным скоростям протекания электромагнитных процессов;

o способности к дроблению энергии и образование ее параметров (изменение напряжения, частоты).

o невозможностью и, соответственно, ненужностью ее складирования или накопления.

Основным потребителем электроэнергии остается промышленность, хотя ее удельный вес в общем полезном потреблении электроэнергии значительно снижается. Электрическая энергия в промышленности применяется для приведения в действие различных механизмов и непосредственно в технологических процессах. В настоящее время коэффициент электрификации силового привода в промышленности составляет 80%. При этом около 1/3 электроэнергии расходуется непосредственно на технологические нужды. Отрасли, зачастую не использующие электроэнергию напрямую для своих технологических процессов являются крупнейшими потребителями электроэнергии.

Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей народного хозяйства, постоянно растущих потребностей более чем шестимиллиардного населения Земли становится сейчас все более насущной.

Основу современной энергетики составляют тепло- и гидроэлектростанции. Однако их развитие сдерживается рядом факторов. Стоимость угля, нефти и газа, на которых работают тепловые станции, растет, а природные ресурсы этих видов топлива сокращаются. В процессе производства электроэнергии на ТЭС происходит выброс вредных веществ в атмосферу. Причем если топливом служит уголь, особенно бурый, малоценный для другого вида использования и с большим содержанием ненужных примесей, выбросы достигают колоссальных размеров. И, наконец, аварии на ТЭС наносят большой ущерб природе, сопоставимый с вредом любого крупного пожара. В худшем случае такой пожар может сопровождаться взрывом с образованием облака угольной пыли или сажи.

Гидроэнергетические ресурсы в развитых странах используются практически полностью: большинство речных участков, пригодных для гидротехнического строительства, уже освоены. А какой вред причиняют природе гидроэлектростанции! Выбросов в воздух от ГЭС нет никаких, но зато вред водной среде наносит довольно большой. В первую очередь страдают рыбы, которые не могут преодолеть плотины ГЭС. На реках, где построены гидроэлектростанции, особенно если их несколько — так называемые каскады ГЭС, — резко меняется количество воды до и после плотин. На равнинных реках разливаются огромные водохранилища, и затопленные земли безвозвратно потеряны для сельского хозяйства, лесов, лугов и расселения людей. Что касается аварий на ГЭС, то в случае прорыва любой гидроэлектростанции образуется огромная волна, которая сметет все находящиеся ниже плотины ГЭС. А ведь большинство таких плотин расположено вблизи крупных городов с населением в несколько сотен тысяч жителей.

Выход из создавшегося положения виделся в развитии атомной энергетики. Однако сегодня АЭС уже не считаются источником дешевой и экологически чистой энергией. Топливом для АЭС служит урановая руда — дорогостоящее и трудно добываемое сырье, запасы которого ограничены. К тому же строительство и эксплуатация АЭС сопряжены с большими трудностями и затратами. Серьезным тормозом для дальнейшего развития атомной энергетики являются проблемы загрязнения окружающей среды. Все это дополнительно осложняет отношение к атомной энергетике. Все чаще звучат призывы, требующие отказаться от использования ядерного топлива вообще, закрыть все атомные электростанции и возвратится к производству электроэнергии на ТЭС и ГЭС, а также использовать так называемые возобновимые — малые, или «нетрадиционные», — виды получения энергии. К последним относят прежде всего установки и устройства, использующие энергию ветра, воды, солнца, геотермальную энергию, а также тепло, содержащееся в воде, воздухе и земле.

1. РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

1.1 Определяем установленную мощность технологического оборудования (кВт)

Ру.т. оу·n (1. 1)

Pу— номинальная мощность единице технологического оборудования (кВт)

n-количество установленного оборудования (шт.)

Ру.т. о=5,5·520=2860 (кВт)

1.2 Определяем установленную мощность освещения (кВт)

Ру. осв . = Ро·F (1. 2)

Ро — удельная минимальная нагрузка приходящийся 1 м2 рабочей площади (Вт/м2)

F — производственная площадь (м2)

Ру. осв. = 52·11 400=592(кВт)

1.3 Определяем установленную мощность оборудования цеха (кВт)

Руу.т.о. у. осв. у. вен. (1. 3)

Ру.т. о— установленную мощность технологического оборудования (кВт)

Ру. осв— установленную мощность освещения (кВт)

Ру. вен. — установленную мощность вентиляции (кВт)

Ру. вен. =240(кВт)

Ру=2860+592+240=3692(кВт)

1.4 Активная расчетная нагрузка технологического оборудования (кВт)

Рр.т.о. у.т.о. ·Ku (1. 4)

Ру.т. о — установленную мощность технологического оборудования (кВт)

Ku.т.о. -коэффициент использования активной мощности за наиболее

загруженную смену. 1Ku=0,82

Рр.т.о. = 2860·0,82=2345,2(кВт)

1.5 Активная расчетная нагрузка освещения (кВт)

Рр. осв. у. осв. ·Ku(1. 5)

Ру. осв — установленную мощность освещения (кВт)

Ku. осв.  — коэффициент использования активной мощности за наиболее загруженную смену. 1 Инструкция по подсчету электрических нагрузок на предприятиях легкой промышленности М., 1982 Ku. осв. =0,9

Рр. осв. = 592·0,9=532,8(кВт)

1.6 Активная расчетная нагрузка вентиляции (кВт)

Рр. вен . = Ру. вен. ·Ku(1. 6)

Ру. вен — установленную мощность освещения (кВт)

Ku. вен. -коэффициент использования активной мощности за наиболее загруженную смену. 1Ku. вен. =0,8

Рр. вен. = 240·0,8=192(кВт)

1.7 Определяем общую активную расчетную мощность нагрузки цеха (кВт)

Ррр.т.о. р. осв. р. вен(1. 7)

Рр.т.о.  — активная расчетная нагрузка технологического оборудования (кВт)

Рр. осв. — активная расчетная нагрузка освещения (кВт)

Рр. вен. -активная расчетная нагрузка вентиляции (кВт)

Рр=2345,2+532,8+192=3070(кВт)

1.8 Реактивная расчетная нагрузка технологического оборудования (кВАр)

Qр.т.о. = Рр.т.о. ·tgц (1. 8)

Рр.т.о. — активная расчетная нагрузка технологического оборудования (кВт)

cosцт.о. =0,75 > tgцт.о. =0,881

Qр.т.о. = 2345,2·0,88=2063,7(кВАр)

1.9 Реактивная расчетная нагрузка овещения (кВАр)

Qр. осв. = Рр. осв. ·tgц (1. 9)

Рр. осв. — активная расчетная нагрузка освещения (кВт)

cosцосв. = 0,95 > tgцосв. =0,33 1 Инструкция по подсчету электрических нагрузок на предприятиях легкой промышленности М., 1982

Qр. осв. = 532,8·0,33=175,8(кВАр)

1. 10 Реактивная расчетная нагрузка вентиляции (кВАр)

Qр. вен. р. вен. ·tgц (1. 10)

Рр. вен. — активная расчетная нагрузка вентиляции (кВт)

Cosцвен. =0, 85 > tgцвен. = 0,621

Qр. вен. = 192·0,62=119,04(кВАр)

1. 11 Общая расчетная реактивная мощность нагрузки цеха (кВАр)

Qр = Qр.т.о. +Qр. осв. +Qр. вен. (1. 11)

Qр.т.о.  — реактивная расчетная нагрузка технологического оборудования (кВАр)

Qр. осв. — реактивная расчетная нагрузка овещения (кВАр)

Qр. вен. — реактивная расчетная нагрузка вентиляции (кВАр)

Qр=2063,7+175,8+119,04=2358,4(кВАр)

1. 12 Определяем расчетный косинус всего цеха

Рр— общая расчетная активная мощность нагрузки цеха (кВт)

Рр.т.о.  — активная расчетная нагрузка технологического оборудования (кВт)

Рр. осв. — активная расчетная нагрузка освещения (кВт)

Рр. вен. -активная расчетная нагрузка вентиляции (кВт)

1. 13 Определяем расчетный ток всего цеха

Uн — номинальное напряжение сети (кВ)

cosцр — расчетный косинус всего цеха.

Таблица 1

Таблица нагрузок

Нагрузка

Ру

Рр

Qр

cosц

Ku

кВт

кВт

кВАр

-

-

Технологическое оборудование

2860

2345,2

2063,7

0,75

0,82

Освещение

592

532,8

175,8

0,95

0,9

Вентиляция

240

192

119,04

0,85

0,8

Итого

3692

3070

2388,3

-

-

2. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

2.1 Определяем полную расчетную мощность (кВА)

Рр— общая расчетная активная мощность нагрузки цеха (кВт)

Qр — общая расчетная реактивная мощность нагрузки цеха (кВАр)

2.2 Определяем минимальную возможную мощность трансформатора (кВА).

S0 — минимальная возможная мощность трансформатора (кВА)

Рр — общая расчетная активная мощность нагрузки цеха (кВт)

??т -коэффициент загрузки трансформатора

??т=0,95 при одном трансформаторе 1

??т=0,7 при двух трансформаторах Москаленко В. В. Справочник электромонтера М., 20

N -число трансформаторов

2.2. 1Определяем минимальную возможную мощность для одного трансформатора (кВА)

2.2.2 Определяем минимальную возможную мощность для двух

трансформаторов (кВА).

2.2.3 На основание расчетов выбираем трансформаторы, тех данных которые приведены в таблице.

Таблица технических данных трансформаторов

Марка трансформатора

Sн

U

U

Uк

Потери

I0

Pх.х.

Pк.

кВА

кВ

кВ

%

кВт

кВт

%

ТМЗ-1000/6

4000

10

0,4

5,5

6,4

33,5

0,9

ТМЗ-630/6

2500

10

0,4

5,5

4,6

25

1

2.3 Определяем реактивную мощность, которую можно передать со стороны высокого напряжения через трансформатор без увеличения их числа и мощности (кВА).

Sн— номинальная мощность трансформатора (кВА)

??т -коэффициент загрузки трансформатора

??т=0,95 при одном трансформаторе Москаленко В. В. Справочник электромонтера М., 20

??т=0,7 при двух трансформаторах1

N -число трансформаторов

Pр — общая расчетная активная мощность нагрузки цеха (кВт)

2.3.1 Определяем реактивную мощность, которую можно передать со стороны высокого напряжения через трансформатор без увеличения их числа и мощности для одного трансформатора (кВА).

=2239,4(кВАр)

0< Q1<Qр

0< 2239,4<2388,3

отсюда следует два варианта компенсации реактивной мощности:

Частично со стороны высокого напряжения и частично со стороны низкого напряжения.

QКБ. ВН. = Q1(2. 4)

QКБ. ВН. =2239,4(кВАр)

QКБ. НН. = Qр-Q1(2. 5)

QКБ. НН. =2388,3−2239,4=350,5(кВАр)

2.3.2 Определяем реактивную мощность, которую можно передать со стороны высокого напряжения через трансформатор без увеличения их числа и мощности для двух трансформаторов (кВА).

0< Q2<Qр от сюда следует два варианта компенсации реактивной мощности:

Частично со стороны высокого напряжения и частично со стороны низкого напряжения.

QКБ. ВН. = Q2(2. 6)

QКБ. ВН. =1680,8(кВАр)

QКБ. НН. = Qр-Q1(2. 7)

QКБ. НН. =2388,3−1680,8=350,5(кВАр)

2.4 Определяем мощность потерь в трансформаторах для обоих вариантов.

т=(?Pх.х. +?Рк. ·??2)N (2. 8)

т— потери мощности в трансформаторах (кВт)

?Pх. х— приведенные потери холостого хода в трансформаторе (кВт)

к. — приведенные потери короткого замыкания в трансформаторе (кВт)

??т -коэффициент загрузки трансформатора Москаленко В. В. Справочник электромонтера М., 20

N -число трансформаторов (шт.)

Рр — общая расчетная активная мощность нагрузки цеха (кВт)

Sн— номинальная мощность трансформатора (кВА)

х.х. х.х. +Kи.п. ·Qх.х. (2. 10)

Pх.х. — потери холостого хода трансформатора (кВт)

Qх.х. — реактивная мощность холостого хода трансформатора (кВАр)

Kи. п=0,4кВт/кВАр — коэффициент изменения потерь1

к. к+Kи.п. ·Qк. (2. 11)

Рк. — потери короткого замыкания трансформатора (кВт)

Qк. — реактивная мощность короткого замыкания трансформатора (кВАр)

Kи. п=0,4кВт/кВАр — коэффициент изменения потерь1

Iх.х. — ток холостого хода трансформатора (%)

Sн— номинальная мощность трансформатора (кВА)

Uк. — напряжение короткого замыкания трансформатора (%)

Sн— номинальная мощность трансформатора (кВА)

,

1х. х. =6,4+0,04· 36=7,84(кВт)

2х. х. =4,6+0,04· 25=5,6(кВт)

1к. =33,5+0,04· 220=42,3(кВт)

2к. =25+0,04· 137,5=30,5(кВт)

1т= (7,84+42,3·0,95) ·1=46(кВт)

= (5,6+30,5·0,7)·2=41,09(кВт)

2.5 Определяем потери мощности в конденсаторных батареях (кВт)

КБ·QКБ. ВН+ Р·QКБ. НН. (2. 14)

Р=3кВт/МВАр — удельные потери в конденсаторных батареях со стороны высокого напряжения Коновалова Л. Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок М., 1989

Р=4,5кВт/МВАр — удельные потери в конденсаторных батареях со стороны низкого напряжения1

QКБ. ВН. — реактивная мощность со стороны высокого напряжения

QКБ. ВН. — реактивная мощность со стороны низкого напряжения

а) ?РКБ=0,003·2239,4+0,0045·148,9=7,37(кВт)

б) ?РКБ=0,0045·2388,3=10,75(кВт)

в) ?РКБ=0,003·1680,8+0,0045·707,5=8,22(кВт)

Г) ?РКБ=0,0045·2388,3=10,75(кВт)

2.6 Полные потери для всех вариантов

?Р=?Рт+?РКБ(2. 15)

т— потери мощности в трансформаторе (кВт)

КБ— потери мощности в конденсаторных батареях (кВт)

а) ?Р=46+7,37=53,37(кВт)

б)?Р=46+10,75=56,75(кВт)

в) ?Р=41,09+8,22=49,31(кВт)

г) ?Р=41,09+10,75=51,84(кВт)

2.7 По данным расчета выбираем подстанцию с двумя трансформаторами ТМЗ-2500, так же выбираем вариант компенсации реактивной мощности частично со стороны высокого напряжения и частично со стороны низкого напряжения. Для компенсации реактивной мощности выбираем 2 конденсаторные батареи УК-0,38−320Н, Qн=320кВАр. Qкб=2·320=640(кВар)

3. СХЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ И РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ.

3.1 Резервирование подстанции

Фабрика им. С. Балашова относятся к электроприемникам II категории, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недовыпуском продукции, простоем большого количества рабочих мест. Питание таких электроприемников рекомендуется обеспечивать от двух независимых взаимно резервируемых трансформаторов. В случае выхода из строя одного из трансформаторов, второй трансформатор должен взять на себя часть его нагрузки.

Допускается перегружать трансформатор на 40% сверх номинальной мощности в течении 5 суток, по 6 часов в сутки. Допускается питание электроприемников II категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату.

3.2 Выбор схемы снабжения

Питание данной подстанции осуществляется от ЦРП -0,37 км. с помощью двух кабелей.

3.3 Выбираем сечение питающей линии (мм2)

3.3.1 Определяем расчетный ток питающей линии (А)

Sн.т. — номинальная мощность трансформатора (кВА)

Uн — номинальное напряжение сети (кВ)

3.3.2 Определяем экономически выгодное сечение кабеля (мм2)

Iр.- расчетный ток питающей линии (А)

Jэк. — экономическая плотность тока (А/мм2)

3.4 Выбираем марку и сечение кабеля

Для питания подстанции выбираем кабель марки ААШв-10 000, сечение S=3Ч120 мм2 с допустимым током Iдоп. =185А.

4. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

4.1 Составляем схему для расчета токов короткого замыкания

На основание расчетной схемы составляем схему замещения на которой все элементы расчетной схемы представляем в виде активных и индуктивных сопротивлений.

4.2 Определяем токи и мощность короткого замыкания в точки к 1

4.2.1 Определяем сопротивление системы

Xс— индуктивное сопротивление системы (Ом)

Uс— напряжение системы в точки К1 (кВ)

Iк1— ток короткого замыкания в точке К1 (кА); Iк1=12(кА)-задано.

4.2.2 Определяем ударный ток короткого замыкания (кА)

Kу— ударный коэффициент при трехфазном коротком замыкание Москаленко В. В. Справочник электромонтера М., 20

Kу=1,8

Iк1— ток короткого замыкания в точке К1 (кА)

4.2.3 Определяем мощность короткого замыкания (МВА)

Uс— напряжение системы в точки К1 (кВ)

Iк1— ток короткого замыкания в точке К1 (кА)

4.3 Проверяем ранее выбранное сечение кабеля на термическую устойчивость

ААШв-10 000,S=3Ч120,Iдоп. =185А.

4.3.1 Определяем время отключения короткого замыкание (с)

tр.з. — время действия релейной защиты (с)

tр.з. =0,1(с)

tв. — полное время отключение выключателя (с)

tв. =0,2(с)

4.3.2 Определяем импульс среднеквадратичного тока короткого замыкания (кА2·с)

Iк1— ток короткого замыкания в точке К1 (кА)

tоткл. — время отключения короткого замыкание ©.

Tа=0,04

Tа— постоянная времени короткого замыкания для апериодической составляющей

4.3.3 Определяем минимально возможное сечение кабеля по условию короткого замыкания (мм2).

Bк — импульс среднеквадратичного тока короткого замыкания (кА2·с)

C- термический коэффициент, зависящий от допустимой температуры при коротком замыкании и материала проводника. (из справочника) Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания М, 2002

Ранее выбранный кабель не прошел по термической устойчивости так как минимальное сечение по термической устойчивости Smin=157,6 мм2. Поэтому выбираем кабель следующего сечения ААШв-10 000,S=185мм2, Iдоп. =235А.

4.4 Определяем токи и мощность короткого замыкания в точки К2

4.4.1 Определяем сопротивления кабеля (Ом)

Rк— активное сопротивление кабеля (Ом)

R0— удельное активное сопротивление кабеля (Ом/км)

R0=0,169(Ом/км); (из справочника)

Xк— индуктивное сопротивление кабеля (Ом)

X0— удельное индуктивное сопротивление кабеля (Ом/км)

X0=0,0569(Ом/км); (из справочника)

L- длина кабеля (км)

4.4.2 Определяем результирующее сопротивление до точки К2 (Ом)

Rрез.2. — результирующее активное сопротивление до точки К2 (Ом).

R2— активное сопротивление кабеля (Ом)

Xрез.2. — результирующее индуктивное сопротивление до точки К2 (Ом).

X1— индуктивное сопротивление системы (Ом)

X2— индуктивное сопротивление кабеля (Ом)

Zрез.2. -результативное полное сопротивление до точки К2 (Ом)

4.4.3 Определяем ток короткого замыкания в точке К2 (кА)

Uб— базисное напряжение, равное среднему напряжению в точке К2 (кВ)

Zрез.2. -результирующее полное сопротивление до точки К2 (Ом)

4.4.4 Определяем ударный ток в точке К2 (кА)

Kу— ударный коэффициент при трехфазном коротком замыкание

Kу= 1,6-определяем по графику из отношения

Iк2— ток короткого замыкания в точке К2 (кА)

4.4.5 Определяем мощность короткого замыкания в точке К2 (МВА).

Uб— базисное напряжение, равное среднему напряжению в точке К2 (кВ)

Iк2— ток короткого замыкания в точке К2 (кА)

4.5 Определяем токи и мощность короткого замыкания в точки К3

4.5.1 Определяем сопротивление трансформатора (мОм)

Rт— активное сопротивление трансформатора (мОм)

к. — потери короткого замыкания в трансформаторе (кВт)

U2— вторичное напряжение в трансформаторе (кВ)

Sн.т. — номинальная мощность трансформатора (кВА)

Zт— полное сопротивление трансформатора (мОм)

Uк%- напряжение короткого замыкания трансформатора.

Uк=5,5% (из справочника)

Xт— индуктивное сопротивление трансформатора (мОм)

4.5.2 Определяем сопротивление цепи до трансформатора приведенное к напряжению 0,4кВ.

Rрез.2. — результирующее активное сопротивление до трансформатора (Ом)

Xрез.2. — результирующее индуктивное сопротивление до трансформатора (Ом)

U1— первичное напряжение трансформатора (кВ)

U2— вторичное напряжение трансформатора (кВ)

4.5.3 Определяем результирующее сопротивление до точки К2 (мОм).

Rрез.3. — результирующее активное сопротивление до точки К3 (мОм).

Rрез.2. прив. — активное сопротивление цепи до трансформатора приведенное к напряжению 0,4кВ.

Xрез.3. — результирующее индуктивное сопротивление до точки К3 (мОм).

Xрез.2. прив. — индуктивное сопротивление цепи до трансформатора приведенное к напряжению 0,4кВ.

R3— активное сопротивление трансформатора (мОм)

X3— индуктивное сопротивление трансформатора (мОм)

Zрез.3. -результирующее полное сопротивление до точки К3 (мОм)

4.5.4 Определяем ток короткого замыкания в точке К3 (кА).

Uб— базисное напряжение, равное среднему напряжению в точке К3 (кВ)

Zрез.3. -результирующее полное сопротивление до точки К3 (Ом)

4.5.5 Определяем ударный ток в точке К3 (кА).

Kу— ударный коэффициент при трехфазном коротком замыкание

Kу= 1,55-определяем по графику из отношения

Iк3— ток короткого замыкания в точке К3 (кА)

4.5.6 Определяем мощность короткого замыкания в точке К3 (МВА).

Uб— базисное напряжение, равное среднему напряжению в точке К3 (кВ)

Iк3— ток короткого замыкания в точке К3 (кА)

Таблица 3

Сводная таблица

Iк

iу

Sк

кА

кА

МВА

К1

23

57,96

391

К2

20,4

45,7

346,8

К3

58,8

127,6

40

подстанция трансформатор ток заземление

5. РАСЧЕТ ПОДСТАНЦИИ

5.1 Выбираем камеру для подключения питающей линии подстанции

5.1.1 Для подключения питающей линии подстанции на ЦРП выбираем камеру КСО-2001 МЭЩ. Ополева Г. Н. Схемы и подстанции электроснабжения М, 2006

Эта камера сборная, одностороннего обслуживания, на номинальное напряжение 6кВ переменного тока, частотой 50Гц, модификации 2001 года. Номер первичного соединения-1. Камера содержит вакуумный выключатель BB/TEL, разъединитель РВЗ, заземляющий разъединитель ЗР-10,трансформатор тока ТПОЛ-10, трансформатор напряжения НАМИ.

Технические данные камеры:

Uн. =10кВ.

Iотк. =20кА.

Iн. = 400А.

iдин. = 51кА.

5.1.2 Проверяем выбранную камеру по условиям. 1

Uн. ? Uс. 10кВ = 10кВ

Iн. ? Iк1. 400А > 176,06А

Iотк. ? Iр. 20кА= 20кА

iдин. ? iу1. 51кА = 51кА

Схема первичных соединений камер КСО

5.1.3 Проверяем вакуумный выключатель BB/TEL

Uн. =10кВ

Iотк. =20кА

Iн. = 400А

iдин. = 51кА

Sоткл. =400МВА

Проверяем вакуумный выключатель BB/TEL по условиям:

Uн. ? Uс. 10кВ = 10кВ

Iн. ? Iк1. 400А> 176,06А

Iотк. ? Iр. 20кА= 20кА

iдин. ? iу1. 51кА = 51кА

Sоткл. ? Sк1. 400МВА> 391МВА

5.2 Выбираем КТП и шкаф ввода высокого напряжения

5.2.1 На основании выбора числа и мощности трансформаторов и расчетов токов короткого замыкания выбираем комплексную трансформаторную подстанцию Хмельницкого трансформаторного завода 2КТП-2500−10/0,4−72УЗ Комплектная трансформаторная подстанция с 2 трансформаторами типа ТМЗ-2500, мощностью 2500 кВА напряжением со стороны высокого напряжения 10 кВ, со стороны низкого напряжения 0,4 кВ, разработка 1972 года, климатическое исполнение — для умеренного климата — УЗ

5.2.2 Проверяем выбранную КТП по току динамической устойчивости

iдин.В.Н. ?iу.2. 51кА> 45,7кА

iдин.Н.Н. ?iу.3. 100 кА =100 кА

5.2.3 На основании выбранной КТП выбираем шкаф ввода высокого напряжения

УВН_ВВ. Ополева Г. Н. Схемы и подстанции электроснабжения М, 2006

Схема вводного шкафа высокого напряжения

5.3 Проводим расчет отходящих линий

От трансформаторной подстанции 2КТП-2500−10/0,4−72УЗ Хмельницкого трансформаторного завода питается следующая нагрузка: 520 ткацких машин СТБ-1−180 (Pр=2345,2кВт, cosц =0,75); освещение (Pр=532,8кВт, cosц =0,95); вентиляция (P р=192кВт, cosц =0,85).

5.3.1 Определяем количество отходящих линий для питания технологического оборудования

1) Определяем расчетный ток технологического оборудования

Iр.т.о.  — расчетный ток нагрузки оборудования (А)

Pр.т.о.  — расчетная активная мощность технологического оборудования (кВт)

сosцр.т.о.  — коэффициент мощности технологического оборудования

U2 — напряжение сети (кВ)

2) Для питании технологического оборудования выбираем кабель ААШв-1000; S=(3Ч120)мм2; Iдоп=220А (для прокладывания по стенам здания).

3) Определяем количество линий для питания технологического оборудования

Nт.о.  — количество питающих линий (шт.)

Iр.т.о.  — расчетный ток нагрузки оборудования (А)

Iдоп.  — допустимый ток питающего кабеля (А)

Для питания технологического оборудования выбираем Nт.о. =21 линий.

4) Определяем действительный расчетный ток 1 линии, для питания технологического оборудования.

I1.р.т.о.  — расчетный ток 1 линии (А)

Iр.т.о.  — расчетный ток нагрузки оборудования (А)

Nт.о.  — количество питающих линий (шт.)

Iдоп. ? I1.р.т.о. 220(А) > 219(А)

5.3.2 Определяем количество отходящих линий для питания освещения

1) Определяем расчетный ток освещения

Iр. осв.  — расчетный ток нагрузки освещения (А)

P р. осв.  — расчетная активная мощность освещения (кВт)

сosц осв.  — коэффициент мощности освещения

U2 — напряжение сети (кВ)

2) Для питании освещения выбираем кабель ААШв-1000; S=(4Ч150)мм2; Iдоп=290А (для прокладывания по стенам здания).

3) Определяем количество линий для питания освещения

N осв.  — количество питающих линий (шт.)

Iр. осв. — расчетный ток нагрузки освещения (А)

Iдоп.  — допустимый ток питающего кабеля (А)

Для питания освещения выбираем Nосв. =3 линий.

4) Определяем действительный расчетный ток 1 линии, для питания освещения.

I1.р. осв.  — расчетный ток 1 линии (А)

Iр. осв.  — расчетный ток нагрузки освещения (А)

Nосв.  — количество питающих линий (шт.)

Iдоп. ? I1.р. осв. 290(А) > 274,9(А)

5.3.3 Определяем количество отходящих линий для питания вентиляции

1) Определяем расчетный ток вентиляции

Iр. вен.  — расчетный ток нагрузки вентиляции (А)

P р. вен.  — расчетная активная мощность вентиляции (кВт)

сosцвен.  — коэффициент мощности вентиляции

U2 — напряжение сети (кВ)

2) Для питании вентиляции выбираем кабель ААШв-1000; S=(3Ч95)мм2; Iдоп=190А (для прокладывания по стенам здания).

3) Определяем количество линий для питания вентиляции

Nвен.  — количество питающих линий (шт.)

Iр. вен. — расчетный ток нагрузки вентиляции (А)

Iдоп.  — допустимый ток питающего кабеля (А)

Для питания вентиляции выбираем N осв. =2 линии.

4) Определяем действительный расчетный ток 1 линии, для питания вентиляции.

I1.р. вен.  — расчетный ток 1 линии (А)

Iр. вен.  — расчетный ток нагрузки вентиляции (А)

Nвен.  — количество питающих линий (шт.)

Iдоп. ? I1.р. вен. 190(А) > 160(А)

5.3.4 Определяем кабель питающий компенсирующую установку.

1) Определяем расчетный ток компенсирующей установки (А).

QК.Б.  — реактивная мощность конденсаторной батареи (кВАр)

U2 — напряжение вторичной обмотки трансформатора (кВ)

2) Для питания компенсирующей установки выбираем кабель одножильный и3 кабеля ААШв-1000; S=300(мм2); Iдоп. =720(А). Количество питающих линий NК.Б. =2шт.

5.3.5 Определяем общее количество отходящих линий с подстанции

N — общее количество питающих линий (шт.)

Nт.о.  — количество питающих линий технологического оборудования (шт.)

Nосв.  — количество питающих линий освещения (шт.)

Nвен.  — количество питающих линий вентиляции (шт.)

NК. Б — количество питающих линий компенсирующей установки (шт.)

Результат расчета отходящих линий сводим в таблицу 4

Таблица 4

Данные расчета линий

Наименование нагрузок

Pр.

cosц

Iр.

Тип и сечение кабеля

Iдоп.

I1.р.

N

кВт

А

мм2

А

А

Шт.

1

БД-200-М6У

2345,2

0,75

4598,4

ААШв-1000 3Ч120

220

219

21

2

Освещение

532,8

0,95

824,8

ААШв-1000 4Ч150

290

274,9

3

3

Вентиляция

192

0,85

320

ААШв-1000 3Ч95

190

160

2

4

Компенсирующая установка

320

612,3

ААШв-1000 300; 3кабеля

720

612,3

2

5.4 Выбираем шкафы РУНН и коммутационную аппаратуру

5.4.1 Для определения количества и типа шкафов низкого напряжения разрабатываем схему КТП

Принципиальная схема подстанции

5.4.2 Составляем список присоединений к шинам РУНН КТП

1 — ввод от трансформатора

2−7 — линии к технологическому оборудованию

8−10 — линии к вентиляции

11,12 — линия к освещения

13 -линия компенсирующей установки.

5.4.3 В соответствие со схемой КТП и списка присоединений, а также принимая во внимание нагрузку отходящих линий, выбираем тип количество шкафов РУНН. Данные шкафов заносим в таблицу № 5

Таблица 5

Данные шкафов коммутационной аппаратуры Беляев А. В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4кВ Л., 1988

Тип шкафа РУНН

Количество, шт.

Количество и тип установленных в шкафу выключателей

Номер присоединений

ШНВ-2УЗ вводной

1

1-ВА55−43

2-ВА55−39

1

2,3

ШНЛ-4УЗ линейный

2

5-ВА53−39

4,5,6,7,8,9,10,11,12,13

5.5 Выбираем коммутационную и защитную аппаратуру. После чего производим проверку защитной аппаратуры в шкафах РУНН. Для примера производим проверку автоматического выключателя ВА55−43, установленного на вводе РУНН КТП.

5.5.1 Определяем расчетный ток присоединения

Iн.т. — номинальный ток трансформатора (А).

Sн.т. — номинальная мощность трансформатора (кВА)

U2 — напряжение вторичной обмотки трансформатора (кВ)

5.5.2 Проводим проверку автоматического выключателя по условиям нормального режима.

Iн. расц. ? Iр. 1600(А) > 1449,3(А)

Iн. расц.  — номинальный ток расцепителя (А)

Iн. расц. = 1600(А)

5.5.3 Проверяим автоматический выключатель по условиям защиты от перегрузок исходя из условия Iсп. ? Iр.

Iсп.  — ток срабатывания выключателя от перегрузки (А)

Iн. расц.  — номинальный ток расцепителя (А)

2000(А)> 1449,3(А)

5.5.4 Проверяем автоматический выключатель на срабатывание от тока короткого замыкания

Iс.о. ?Iк.з.

Iс.о.  — ток срабатывание отсечки (А)

Iк.з.  — ток короткого замыкания в т. К3 (А)

(5. 14)

Iн. расц.  — номинальный ток расцепителя (А)

4800(А) < 22200(А)

Номинальные данные автоматического выключателя соответствуют условиям эксплуатации, из чего следует что аппарат выбран верно. Аналогично проводим выбор и проверку других автоматических выключателей, результаты заносим в таблицу № 6.

Таблица 6

Данные выбранных автоматов Беляев А. В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4кВ Л., 1988

Место установки (№ присоединения)

Тип автомата

Iр.

Iн.

Iн. расц.

Iс.о.

Iсп.

tс.

А

А

А

А

А

с

Ввод от трансформатора (№ 1)

ВА55−43

1449,3

1600

1600

4800

2000

0,1

Машины БД-200-М6У (№ 2−7)

ВА55−39

208,5

250

250

750

312,5

0,1

Вентиляция (№ 8−10)

ВА55−39

52,2

160

100

300

125

0,1

Освещение (№ 11,12)

ВА55−39

81,4

160

100

300

125

0,1

Компенсирующая установка (№ 13)

ВА55−39

602,9

630

630

1890

787,5

0,1

5.6 Выбираем контрольно-измерительные приборы Илюхин К. Справочник по электроизмерительным приборам М.

Результаты выбора контрольно — измерительных приборов заносим в таблицу 7

Таблица 7

Данные контрольно измерительных приборов

Место установки (№ присоединения)

Наименование и тип прибора, кол-во на 1 присоединения

Номинальные данные прибора

Тип трансформатора тока

Kт.

Ввод от трансформатора (№ 1)

Амперметр Э821 (3шт.)

0−1,5кА

ТШЛ-20 (4шт.)

1500/5

Вольтметр Э8021

0−500В

Счетчик СА4У-4670М

Uн=380 В Iн=5А

Счетчик СР4У-4670М

Uн=380 В Iн=5А

Линии на технологическое оборудование (№ 2−7)

Амперметр Э365

0−300А

ТШ-20

300/5

Счетчик СР4У-4670М

Uн=380 В Iн=5А

Линии на освещение (№ 11,12)

Амперметр Э365 (3шт.)

0−100А

ТШ-20 (3шт.)

200/5

Счетчик СР4У-4670М

Uн=380 В Iн=5А

Линии на вентиляцию (№ 8−10)

Амперметр Э365

0−100А

ТШ-20

200/5

Счетчик СР4У-4670М

Uн=380 В Iн=5А

Примечание: приборы контроля и учета конденсаторной батареи устанавливаются в самой батарее.

6. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Так как все производственные цехи текстильных предприятий в отношении поражения электрическим током относятся к помещениям с повышенной опасностью, то все металлические корпуса электрооборудования, трубы, электропроводки, металлические оболочки кабелей и т. д. в сетях с напряжением более 42 В переменного тока и более 110 В должны быть заземлены.

Заземление осуществляется путем соединения заземленных частей с заземлителями, т. е. с металлическими предметами, имеющие надежный электрический контакт с землей.

6.1. Определяем максимально-допустимое сопротивление заземляющего устройства для электроустановки низкого напряжения.

Rз — максимально-допустимое сопротивление заземляющего устройства (Ом)

Iз — ток замыкании на землю (А)

Iз=20А (задано)

Максимально-допустимое сопротивления заземляющего устройства для установки низкого напряжение не должно превышать 4Ом, за расчетное сопротивление принимаем Rз =4Ом.

6.2 Выбираем удельное сопротивления грунта. Для суглинка принимаем ??=100 Ом·м 1

6.3 Заземлитель выполнен из вертикальных стержней диаметром 10 мм и длиной 5 м, соединенных стальной полосой сечением 40Ч4мм. Расстояние между стержнями принимаем 5 м.

6.4 Определяем значения сезонных коэффициентов для второй климатической зоны. Нойфельд М. Заземление, защитные меры безопасности М., 1971

Для вертикальных электродов Kв. =1,25

Для горизонтальных электродов Kг. =3

6.5 Определяем сопротивление растеканию одного вертикального электрода.

rв.  — сопротивление растеканию 1 вертикального электрода (Ом)

?? — удельное сопротивление грунта (Ом·м)

Kв.  — сезонный коэффициент для вертикальных электродов

d — диаметр вертикального электрода (м)

l — длина одного вертикального электрода (м)

t — глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины электрода (м)

t1 — расстояние от поверхности земли до начала электрода (м)

t1 =0,7(м)

l — длина одного вертикального электрода (м)

6.6 Задаемся ориентировочным количеством вертикальных электродов (20шт) и определяем коэффициент использования их (зв. = 0,5)

Определяем количество вертикальны электродов.

nв.  — количество вертикальных электродов (шт.)

rв.  — сопротивление растеканию одного вертикального электрода (Ом)

Rз.  — максимально-допустимое сопротивление заземляющего устройства (Ом)

зв.  — коэффициент использования вертикальных электродов

Принимаем количество вертикальных электродов nв. =14 (шт.)

6.7 Составляем план размещения заземления и определяем длину горизонтальной полосы.

Из чертежа видно, что lг. =70(м)

6.8 Определяем сопротивление растеканию горизонтального электрода.

rг.  — сопротивление растеканию горизонтального электрода (Ом)

?? — удельное сопротивление грунта (Ом·м)

Kг.  — сезонный коэффициент для горизонтальных электродов

Lг.  — длина одного горизонтального электрода (м)

t — глубина заложения (м)

b — ширина полосы (м)

6.9 Определяем коэффициент использования горизонтальной полосы зг. = 0,3

6. 10 Определяем сопротивление растеканию горизонтального электрода с учетом коэффициента использования.

Rг.  — сопротивление растеканию горизонтального электрода с учетом коэффициента использования (Ом)

rг.  — сопротивление растеканию горизонтального электрода (Ом)

зг.  — коэффициент использования горизонтальных электродов

6. 11 Определяем максимально допустимое сопротивление вертикальных электродов.

Rв — сопротивление вертикальных электродов (Ом)

Rз — максимально-допустимое сопротивление заземляющего устройства (Ом)

Rг.  — сопротивление растеканию горизонтального электрода с учетом коэффициента использования (Ом)

6. 12 Уточнаем количество вертикальных электродов. Для этого сначала уточняем коэффициент использования вертикальных электродов для nв. =14 (шт.) зв. = 0,5

nв.  — количество вертикальных электродов (шт.)

rв.  — сопротивление растеканию одного вертикального электрода (Ом)

Rв — сопротивление вертикальных электродов (Ом)

зв.  — коэффициент использования вертикальных электродов

Получили точное значение количества вертикальных электродов (nв. =10 шт.) меньше ориентировочного (nв. = 14 шт.), следовательно фактическое сопротивление заземляющего устройства будет меньше расчетного.

7. ВЫБОР ЗАЩИТНЫХ И ПРОТИВОПОЖАРНЫХ СРЕДСТВ

Наименование защитных и противопожарных средств

Количество

Примечания

Указатель ВН

1 шт

До 6 кВ типа УВН-80

Указатель напряжения до 1 кВ

1 шт

До 1 кВ типа УН-90М

Индикатор напряжения переносной

1 шт

До 500 В типа ПИН-РОМ

Изолирующая оперативная штанга

1 шт

До 6 кВ

Специальный монтажный инструмент с изолирующими ручками

2 комплекта

До 1 кВ

Диэлектрические боты

2 пары

ГОСТ 13 385–67

Диэлектрические перчатки

2 пары

Толщина 1,5 мм

Диэлектрическая резиновая дорожка

1 шт

800×8000×6 мм

Диэлектрические коврики

3 шт

800×800×6 мм

Защитные очки

2 шт

Защита глаз при замене предохранителей

Противогаз

2 шт

Защита от отравления газами при ликвидации аварии

Предохранительные пояса

2 шт

-

Страхующие канаты

2 шт

-

Переносное заземление ВН

3 комплекта

До 6 кВ

Переносное заземление НН

3 комплекта

До 1 кВ

Временное защитное заграждение

2 шт

-

Предупредительные плакаты

10 шт

-

Изолирующие клещи

1 шт

-

Огнетушитель углекислый

2 шт

Типа 0,9−5

Огнетушитель порошковый

2 шт

Типа ОП

Шансовый инструмент

1 комплект

-

Ящик с песком

1 шт

-

Аптечка

2 шт

Согласно ПТБ

8. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ПОДСТАНЦИИ

8.1 Трансформаторная подстанция служит для преобразования и распределения электроэнергии между отдельными потребителями или группами потребителей.

В данном проекте трансформаторная подстанция служит для питания силовых, осветительных нагрузок прядильного цеха ООО «Шуйско-Тезинская фабрика».

8.2 Стены подстанции выполнены из красного кирпича, толщиной 250 мм. Снаружи стены не окрашены. Внутри на них нанесен известковый раствор, штукатурка стен не предусматривается, так как при строительстве произведена расшивка швов. Стены подстанции не имеют окон. Здание подстанции не отапливается, так как постоянного обслуживающего персонала в ней не предусмотрено. Перекрытия выполнены из сборного железобетона. Кровля мягкая — два слоя рубероида на битумной мастике. Пол подстанции бетонный, толщиной 100−150 мм. Сверху произведено эмульгирование и железнение. Для выкатывания трансформаторов имеются ворота с калиткой. Кроме того, чтобы внутрь здания не затекала вода, уровень пола завышен, относительно земли, на 200 мм. Вокруг здания подстанции делается относка из асфальта, шириной 800 мм. Для сбора масла в случае разрыва бака трансформатора и предотвращения растекания его по полу, предусмотрено сооружение бетонированного маслоприемника, рассчитанного удержание полного объема масла бака. Сверху маслоприемник закрывается решеткой, на которую насыпается крупный частый гравий или гранитный щебень. Конденсаторная установка размещена у стены.

СПЕЦИФИКАЦИЯ

Наименование

Обозначения в документации на поставку

К-во

Примечание

Камера сборная КСО2001 МЭЩ с вакуумным выключателем BB/TEL

УДК 621. 316. 37−744(085) ОКП14 714 500 РГ 45. 31. 29. 29. ТУ 16−674. 033−80 ГОСТ 155 48−70 по категории размещения ГОСТ 12.2. 007. 3−75. по технике безопасности

1

Камера сборная одностороннего обслуживания на ЦРП.

Комплект трансформаторной подстанции КТП-1000−6/0,4−72УЗ

УДК 621. 316. 37−744(085) ОКП34 14 714 500 РГ 45. 31. 29. 29. ТУ 16−674. 033−80 ГОСТ 155 48−70 по категории размещения ГОСТ 14 695–80 по технике безопасности

1

Трансформаторная подстанция Чирчинского трансформаторного завода, 1972 г. разработки

Шкаф вводной ШВВ-2−1

1

Трансформатор ТМЗ-1000−6/0,4

1

Для установки на подстанции

Кабель ААШв-6000 S=(3Ч95)мм2

L=2Ч0,15 км

Трансформатор тока

ТШЛ-20

4

1500/5

ТШ-20

6

300/5

ТШ-20

9

200/5

Амперметры

Э8021

3

0−1,5кА

Э365

6

0−300А

Э365

9

0−100А

Вольтметр Э8021

1

0−500В

Счетчик

СА4У

12

Uн=380 В, Iн=5А

СР4У

1

Uн=380 В, Iн=5А

Автоматические выключатели

ВА55−43

1

Iн. = 1600, Iн. расц. = 1600

ВА55−39

6

Iн. = 250, Iн. расц. = 250

ВА55−39

5

Iн. = 160, Iн. расц. = 100

ВА55−39

1

Iн. = 630, Iн. расц. = 630

Реле давления

1

КР

Реле температуры

1

КТ

Реле тока

1

КА

Компенсирующая установка УК-0,38−320Н

1

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Каталог на прядильные машины

2. Инструкция по подсчету электрических нагрузок на предприятиях легкой промышленности М., 1982

3. Москаленко В. В. Справочник электромонтера М., 2003

4. Коновалова Л. Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок М., 1989

5. Правила устройств электроустановок, 6 изд. М., 1987

6. Сибикин Ю. Д. Электроснабжение промышленных и гражданских зданий М., 2006

7. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания М, 2002

8. Ополева Г. Н. Схемы и подстанции электроснабжения М, 2006

9. Беляев А. В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4кВ Л., 1988

10. Илюхин К. Справочник по электроизмерительным приборам М.

11. Нойфельд М. Заземление, защитные меры безопасности М., 1971

12. ПТЭ электроустановок потребителей и ПТБ при эксплуатации электроустановок потребителей Днепровск, 1971

13. Н. И. Белорусов. Справочник электрические кабели, провода и шнуры. Москва энергоатомиздат 1988 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой