Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Февраля 2015 в 09:07, курсовая работа
Электроэнергетика России является важнейшей жизнеобеспечивающей отраслью страны. В ее состав входят более 700 электростанций общей мощностью 215,6 млн кВт; в отрасли работают более 1 млн человек.
В настоящее время в энергосистемах Российской Федерации эксплуатируются более 600 тыс.км воздушных и кабельных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше и 2 млн.км напряжением 0,4…20 кВ, свыше 17 тыс. подстанций напряжением 35 кВ и выше с общей трансформаторной мощностью почти 575 млн кВА и более полумиллиона трансформаторных пунктов 6…35/0,4 кВ общей мощностью 102 млн кВА.
Определяем максимальные активную, реактивную и среднюю мощности (Рм, Qм, Sм ) расчетных нагрузок группы электроприемников:
Рм = КмРсм , Рм = 1,41 * 7 = 9,87 кВт;
Qм = Км' Qсм , Qм = 1 * 6,5 = 6,5 квар;
Sм= , Sм = 11,8 кВА
Максимальный ток Iм, определяем по формуле:
Заносим все полученные результаты по ШР-1 в сводную ведомость нагрузок автоматизированного цеха (табл.2.1.).
Расчет нагрузок по ШР-2, ШР-3 произведен аналогично, результаты расчетов сведены в табл. 2.1.
По результатам расчетов, зная максимальный ток, выбираем распределительные шинопроводы типа ШРМ-75
со следующими техническими данными:
Номинальный ток - 100 А;
Номинальное напряжение - 380В;
Частота - 50 Гц;
Максимальное расстояние между точками крепления – 2000 мм.
Определяем потери в трансформаторе, результаты заносим в колонки 15, 16, 17 сводной ведомости нагрузок:
Рт = 0,02 Sнн = 0,02 * 115,6 = 2,3 кВт;
Qт = 0,1 Sнн = 0,1 * 115,6 = 11,6 квар;
Sт = 11,8 кВА;
Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь
Sт > Sр = 0,7 Sвн = 0,7 * 123,4 = 86,38 кВА.
Проведем предварительный выбор трансформатора, без учета компенсирующих устройств.
По (2, табл.6.1.) выбираем трехфазный масляный трансформатор типа ТМ – 160/ 10: Р=160 кВА; U1н = 10 кВ; U2н = 0,4 кВ; uк = 4,5 %; i0 = 2,3 %
Рассчитываем коэффициент загрузки трансформатора
Кз = Sнн/ Sт
Кз = 115,6/160 = 0,73 , что соответствует рекомендуемому коэффициенту загрузки трансформаторов цеховых ТП с нагрузкой 3 категории (0,7…0,9).
Окончательный выбор трансформатора сделаем с учетом компенсирующих устройств.
Расчет компенсирующих устройств и выбор трансформаторов.
Передача значительной реактивной мощности в системе электроснабжения невыгодна по следующим основным причинам:
- возникают дополнительные потери активной мощности во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью;
- возникают дополнительные
потери напряжения, что приводит
к снижению качества
- загрузка реактивной мощностью линий электропередачи и трансформаторов требует увеличения площади сечений проводов воздушных и кабельных линий, повышения номинальной мощности или числа трансформаторов подстанций и оборудования ячеек распределительных устройств.
Работа машин и аппаратов переменного тока, основанная на принципе электромагнитной индукции, сопровождается процессом непрерывного изменения магнитного потока в их магнитопроводах и полях рассеяния. Поэтому подводимый к ним поток мощности должен содержать не только активную составляющую Р, но и реактивную составляющую индуктивного характера Q, необходимую для создания магнитных полей, без которых процессы преобразования энергии, тока и напряжения невозможны.
Технически и экономически целесообразно предусматривать дополнительные мероприятия по уменьшению передачи реактивной мощности , которые можно разделить на две группы:
- применение компенсирующих устройств;
- снижение потребления
реактивной мощности
Мероприятия первой группы предусматривают установку специальных компенсирующих устройств (КУ) на предприятиях для выработки реактивной мощности в местах ее потребления.
Мероприятия второй группы должны рассматриваться в первую очередь, поскольку для их осуществления, как правило, не требуется значительных капитальных вложений. К таким мероприятиям относятся:
- упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования;
- замена малозагруженных
двигателей двигателями
- понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;
- ограничение
продолжительности холостого
- применение синхронных двигателей вместо асинхронных той же мощности в случаях, когда это возможно по условиям технологического процесса;
- повышение качества ремонта двигателей;
- замена и
перестановка малозагруженных
- отключение части трансформаторов в периоды снижения их нагрузки (например, в ночное время).
Задачи компенсации реактивной мощности должны решаться в соответствии с Указаниями по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях совместно промышленным предприятием и энергосистемой с учетом регулирования напряжения района, в котором расположено предприятие. Для стимулирования проведения мероприятий по компенсации реактивной мощности на действующих предприятиях Госэнергонадзором установлена шкала скидок и надбавок к тарифу на электроэнергию.
Для компенсации реактивной мощности используют батареи конденсаторов и синхронные машины, в том числе специальные синхронные компенсаторы. Батареи конденсаторов (БК) – это специальные емкостные компенсирующие устройства, предназначенные для выработки реактивной мощности. В настоящее время выпускаются комплектные конденсаторные установки (ККУ) серии УК-0,38 напряжением 380 В мощностью 110-900 квар и серии УК-6/10 мощностью 450-1800 квар. Оборудование ККУ размещают в шкафах вместе с аппаратурой защиты, измерения и управления.
При отключении конденсаторы сохраняют напряжение остаточного заряда, представляющее опасность для персонала и затрудняющее работу выключателей. По условиям безопасности требуется применение разрядных устройств. В качестве разрядных устройств в ККУ на 6(10) кВ применяют два однофазных заполненных маслом трансформатора напряжения НОМ. В ККУ 380-660 В вместо НОМ для этой же цели используют резисторы или лампы накаливания. При индивидуальной компенсации электроприемника разрядные сопротивления не требуются.
Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели и индукционные печи.
В табл.2.2 приведены исходные данные для выбора компенсирующего устройства
Табл.2.2
Исходные данные для выбора КУ
Параметр |
cosφ |
tgφ |
Pм, кВт |
Qм, квар |
Sм, кВА |
Всего на НН без компенсирующего устройства |
0,72 |
0,96 |
102 |
54,3 |
115,6 |
Для выбора
компенсирующих устройств
где Qкр – расчетная мощность КУ, квар;
- коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, принимается 0,9;
tgφ, tgφk –коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.
Принимается cosφk = 0,95, тогда tgφk = 0,33
Qкр = 0,9 * 102 (0,96 – 0,33) = 57,8 квар
По (3, табл.31.24) выбираем 3 конденсатора типа КС1-0,38-18-3У3 мощностью 18 квар каждый.
Тогда Qкр = 3 * 18 = 51 квар.
Определяем фактические значения cosφk и tgφk после компенсации реактивной мощности
tgφk = tgφ – Qкр/ Pм,;
tgφk = 0,96 – 51/(0,9 * 102) = 0,4; тогда cosφk = 0,9.
Определяем потери в трансформаторе
Рт = 0,02 Sнн = 0,02 * 102,1 = 2,0 кВт;
Qт = 0,1 Sнн = 0,1* 102,1 = 10,2 квар;
Sт = 10,4 кВА;
Результаты расчетов выбора компенсирующего устройства заносим в табл.2.3.
Табл.2.3.
Параметр |
cosφ |
tgφ |
Pм, кВт |
Qм, квар |
Sм, кВА |
Всего на НН без компенсирующего устройства |
0,72 |
0,96 |
102 |
54,3 |
115,6 |
Компенсирующее устройство |
3 х 18 |
||||
Всего на НН с КУ |
0,9 |
0,4 |
102 |
3,3 |
102,1 |
Потери |
2,0 |
10,2 |
10,4 | ||
Всего на ВН с КУ |
104,0 |
13,5 |
104,9 |
Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь
Sт > Sр = 0,7 Sвн = 0,7 * 104,9 = 73,4 кВА.
По (2, табл.6.1.) выбираем трехфазный масляный трансформатор типа
ТМ – 400/ 10 / 0,4:
Р=400 кВА;
U1н = 10 кВ;
U2н = 0,4 кВ;
uк = 4,5 %;
i0 = 2,3 %
Рассчитываем коэффициент загрузки трансформатора
Кз = Sнн/ Sт
Кз = 102,1/ 160 = 0,64
Коэффициент загрузки масляного трансформатора ТМ-160/10/0,4 несколько ниже рекомендуемых ПУЭ значений (0,7…0,75), но установить в автоматизированном цехе трансформатор меньшей мощности нельзя, так как его коэффициент загрузки будет > 1.
2.3. Расчет и выбор элементов электроснабжения
В сетях и установках напряжением до 1000 В возможны ненормальные режимы, связанные с увеличением тока (сверхтоком), к которому приводят перегрузки, самозапуск электродвигателей, короткое замыкание. Эти ненормальные режимы могут привести к повреждению электрических сетей и оборудования, созданию ситуаций, опасных для персонала. Поэтому сети и установки должны быть защищены от перегрузок и токов короткого замыкания.
Согласно ПУЭ сети разделяют на защищаемые от перегрузок и токов короткого замыкания и на защищаемые только от токов короткого замыкания. Защите от перегрузок подлежат следующие сети:
- внутри помещений,
выполненные проложенными
- внутри помещений, выполненные защищенными проводами, проложенными в трубах, несгораемых строительных конструкциях и т.п.;
- сети освещения
общественных и торговых
- силовые сети
на промышленных предприятиях, в
жилых и общественных зданиях,
торговых помещениях, когда по
условиям технологического
- сети всех видов во взрывоопасных наружных установках независимо от условий технологического процесса или режима работы сетей.
Все остальные сети не требуют защиты от перегрузок и должны быть защищены только от токов короткого замыкания.
Основными аппаратами защиты сетей напряжением 380…660 В являются предохранители с плавкими вставками и автоматические воздушные выключатели. От них требуются кратчайшее время отключения и обеспечение селективности. Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи срабатывания расцепителей автоматических выключателей должны быть минимально возможными, но не приводящими к отключению цепи при пуске электродвигателей и кратковременных перегрузках.
Защитные аппараты устанавливают в начале каждой ветви сети, т.е. на каждой линии, отходящей от шин подстанции и силовых пунктов, на каждом ответвлении от линии, на трансформаторных вводах.
Автоматические выключатели являются наиболее совершенными аппаратами защиты, надежными, срабатывающими при перегрузках и КЗ в защищаемой линии.
Автоматические выключатели или автоматы применяют для защиты элементов сети от токов короткого замыкания и в качестве оперативных коммутационных аппаратов. Управление автоматами может быть ручным или дистанционным. Автоматы выпускают в одно-, двух- и трехполюсном исполнении для сетей переменного и постоянного тока, выдвижными (с втычными контактами, расположенными с обратной стороны панели автомата) и невыдвижными (с передним присоединением). Расцепители автоматов бывают тепловыми (Т), электромагнитными (М), комбинированными (МТ), минимального напряжения, независимого питания.
Информация о работе Электроснабжение электромеханического цеха