Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине: Электроснабжение объекта

Вид материалаМетодические указания

Содержание


Приложение 2. примеры некоторых расчетов
Подобный материал:
1   2   3

В соответствии с принятой схемой электроснабжения произведём предварительный выбор электротехнических аппаратов высшего напряжения с учётом технических характеристик (табл.8-10; Л1), исходя из условий: Uн.а.  Uн и Iн.а.  Iр,

Где: Uн.а. и Iн.а.  номинальные напряжение и ток аппарата;

Uн и Iр  номинальное линейное напряжение и расчётный ток рассматриваемого варианта.

Результаты расчёта капитальных вложений на электрические аппараты сведены в табл.13.

Годовые приведенные затраты по сравниваемым вариантам (UН; K; CЭ; З) сводятся в таблицу.

К применению принимается напряжение, при котором приведенные годовые затраты минимальны. Если для сравниваемых вариантов приведенные затраты отличаются не более чем на 5%, то принимается более высокое напряжение.


3.5. Выбор силовых трансформаторов

Для двухтрансформаторных подстанций промышленных предприятий необходимая мощность силового трансформатора ГПП определяется по формуле:



Где:

k1= 1  для непрерывных работ;

k1= 0.75  с учетом эксплуатационного простоя;

kдоп  коэффициент допустимой перегрузки трансформатора.

Где:  коэффициент, учитывающий допустимую дополнительную нагрузку трансформатора в часы максимальной нагрузки сверх номинальной паспортной мощности за счёт неполного использования трансформатора в течение остального времени суток;

kз.г.  коэффициент заполнения графика полной мощности или тока  задан;

 коэффициент, учитывающий допустимую дополнительную нагрузку трансформатора в зимнее время года за счёт недогрузки его в летнее время  задан.

с.г  среднегодовая температура окружающего воздуха, С - задана..

Коэффициент допустимой перегрузки не должен превышать 1,3.

Если в летние месяцы года максимум графика нагрузки силового трансформатора меньше его номинальной мощности, то в зимние месяцы года допускается перегрузка трансформатора не более чем на 15% на каждый процент недогрузки в летние месяцы;

По найденной величине Sт при условии, что номинальная мощность трансформатора Sт.н. Sт, определяют возможные типоразмеры силовых трансформаторов, устанавливаемых на ГПП. К установке на ГПП принимаются силовые трансформаторы, типоразмер которых обеспечивает минимум приведенных годовых затрат.

Приведенные годовые затраты на силовые трансформаторы ГПП:



где: КТ  капитальные вложения на силовые трансформаторы ГПП, тыс. у.е.;

Сэ.т.  эксплуатационные расходы на силовые трансформаторы, тыс. у.е.

КТ = 2 КТ1, где: КТ1  стоимость одного силового трансформатора (табл. 8).

Эксплуатационные расходы с учётом сравнительного характера расчётов: Сэ.Т. = Са.Т. + Сп.Т.,

где: Са.Т. амортизационные отчисления на силовые трансформаторы;

Сп.Т.  стоимость потерь в трансформаторах.

Са.Т. = 2Еа.Т.КТ1,


Где: Еа.Т. общие нормы амортизации на силовые трансформаторы (табл. 12).

Стоимость потерь электроэнергии в силовых трансформаторах:

,


где: Рх и Qх  потери активной и реактивной мощности в трансформаторе в режиме холостого хода; Рк и Qк  потери активной и реактивной мощности в трансформаторе в режиме короткого замыкания; kз.Т.  коэффициент загрузки трансформатора; kи.п. = 0,05  коэффициент, учитывающий потери активной мощности при передаче реактивной от генераторной подстанции к промышленному предприятию.


3.6. Выбор кабелей (или поводов воздушных линий), питающих отдельные цеха

При выполнении курсовой работы необходимо учесть, что для питания электроэнергией отдельных цехов (установок) промышлен­ного предприятия принимаются кабельные, а при наличии удаленных злектроприемников - воздушные одноцепные ЛЭП с проводами марки АС. Номинальное напряжение питания цехов и установок равно 6 кВ. Длина питающих линий для к-го цеха (установки) lk определяется на основании генерального плана промышленного предприятия с выбранным местом расположения ГПП (см. рис.1). Число часов использования максимума активной нагрузки для от­дельных цехов (установок) принимается равным числу часов ис­пользования максимума активней нагрузки предприятия, указан­ному в задании. Расчетный ток ЛЭП к цеху или установке:



Выбор сечения проводов производится по допустимому по условиям нагрева току и экономической плотности тока анало­гично рассмотренному в подразделе 3.4. Технико-эконо­мические характеристики воздушных ЛЭП с проводом АС на 6 кВ приведены в табл. 5, для кабельных ЛЭП – в табл. 15.

Активное и индуктивное сопротивления определяют по формулам:

, Ом; , Ом,

где ro и хо  погонные активное и индуктивное сопротивления одного км ЛЭП. Величину ro принимаем для каждого из сечений по табл. 16, а хо  по табл. 15.

Результаты выбора ЛЭП, питающих электроэнергией отдельные цеха предприятия, сводятся в табл. 17.

Таблица 17. Выбор параметров ЛЭП, питающих отдельные цеха (установки) предприятия

Цех

l (км)

I р.к (А)

S л.д (мм2)

J э (А/ мм2)

S л.э (мм2)

S л (мм2)

R л.к (Ом)

X л.к (Ом)




























3.7. Расчет токов короткого замыкания


Расчет токов короткого замыкания производится для выбора и проверки по электродинамической и термической стойкости электрических аппаратов и проводников, проектирования и наст­ройки релейной защиты.

Источниками питания места короткого замыкания являются генераторы электростанций, энергосистемы и электродвигатели напряжением свыше 1000 В, если они связаны с местом короткого замыкания непосредственно, кабельными линиями, токопроводами или через линейные реакторы. Подпитывающее действие электродвигателей учитывается только в начальный момент короткого замыка­ния.

Для вычисления токов короткого замыкания составляют рас­четную схему, соответствующую нормальному режиму, которая сос­тавляется на основе анализа схемы СЭС и представляет собой однолинейную электрическую схему. На расчетной схеме указывают все источники питания и элементы сети, намечают необходимые места, в которых будет выполняться расчет токов короткого замыкания. Параметры источников питания и элементов СЭС приведены в исходных данных.






Рис. 4. Расчетная схема и схема замещения при вычислении токов КЗ для схемы электроснабжения (см. рис.2).

По расчетной схеме состав­ляют схему замещения.

Примечание: Расчет токов короткого замыкания может производиться в фи­зических единицах или относительных базисных единицах по указанию руководителя курсового проекта. Руководителем определяется необходимый объём режима короткого замыкания.


Действующее значение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания в физических единицах: при питании от энергосистемы:

, где ; ; ;

p - число последовательно соединенных активных сопротивлений от источника питания до места короткого замыкания; m - число последовательно соединенных индуктивных сопротивлений от ис­точника питания до места короткого замыкания..

Если < 0.3, то активное сопротивление Rс при расчете периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания не учитывается.

Периодическая составляющая тока двухфазного короткого за­мыкания .

Ударный ток трехфазного симметричного короткого замыкания при питании от энергосистемы , где - ударный коэффициент.

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока трехфазного симметричного замыкания при питании от энергосистемы

; ; f – частота питающей сети, Гц.

Тепловой импульс тока за время короткого замыкания при питании от энергосистемы где: tоткл = tз + tвыкл время от начала короткого замыкания до его отключения выключателем; tз - время действия защиты, с; tвыкл - время отключения выключателя, с.

Приведенное вpeмя короткого замыкания:

Примечание:

Для упрощения расчета режима КЗ можно воспользоваться допущением для установок выше 1кВ: постоянная времени Та=0,05с, при этом: kу=1,8.


Результаты расчета тока короткого замыкания сводятся в табл.18. Если мощность короткого замыкания в линии, питающей подземные электроприемники, превышает 50 MBА, то необходимо предусмотреть установку в данной ЛЭП реакторов для уменьшения мощности КЗ.


Таблица 18. Результаты расчета тока короткого замыкания

Место

КЗ

R


X


Z

I(3)

кА

S(3)

МВА

I(2)

кА

Та

с

Ку

Вк

кА2с

tп

с



































3.8. Выбор и проверка электрических аппаратов

При выполнении курсовой работы для составленной схемы электроснабжения промышленного предприятия студент производит выбор электрических аппаратов, устанавливаемых на подстанции системы, на вводе ГПП и на отходящих к отдельным цехам (установкам) лини­ях электропередачи.

Выключатели, разъединители и отделители выбирают по типу, форме исполнения (для наружной или внутренней установки), по номинальному напряжению Uна и номинальному току Iна.


Условия выбора по номинальным напряжению и току приведены в подразделе 3.4, п.1.

Короткозамыкатели выбирают по номинально­му напряжению аналогично выключателям.

Выключатели проверяют по допустимому ударному току , току термической стойкости и току отключения. Условия проверки:

по ударному току , где - номинальный ударный ток аппарата, кА;

по току отключения , где: Iно и Iро - номинальный и расчетный ток отключения аппарата, ;

по термической стойкости: ,

где Iн.т.с. - номинальный (допустимый) ток термической стойкос­ти за нормированное время tн.т.с.

Разъединители, отделители и короткозамыкатели проверяют по ударному току и току термической стойкости по тем же формулам, что и выключатели. Технические характеристики высоковольтных выключателей, разъединителей, короткозамыкателей и отделителей приведены в табл. 9-10.

Результаты выбора (проверки) электри­ческих аппаратов записывают, в табл.19

Таблица 19. Результаты выбора электрических аппаратов



Uн.

кВ



кА

i у

кА

I т

кА

I р.о

кА

Тип

Uн.а

кВ

Iн.а

кА

i н.у

кА

I н.т

кА

I н.о

кА







































  1. Заключение

После выполнения полного расчета, необходимо проанализировать результаты, составить выводы по своеи работе. В выводах указать основные расчетные данные.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочные и расчетные таблицы проекта.

Таблица 1 Коэффициенты спроса и tg групп электроприемников

для укрупненных расчетов электрических нагрузок

Наименование

Кс

tg

Подъемные установки

Главные вентиляторные установки

Компрессорные станции, калориферные

Установки кондиционирования воздуха

Технологический комплекс

Насосные станции

Лесной склад

Склад угля (руды)

Прочие установки

Электроприемники на добычных работах

Электроприемники на вскрышных работах

Дренажная шахта

Технологический комплекс

Депо электровозное

Прочие установки

Перегрузочные накопительные пункты

Дробильно-сортировочные цеха

Главный корпус

Сушильное отделение

Радиальные сгустители

Шламовое хозяйство

Склад промпродукта

Отделение вращающихся печей

Гидрометаллургическое отделение

Ремонтный цех

Флотационное отделение

Химлаборатория

Г. Вспомогательные установки

Жилой поселок, АБК


0.45-0.55

0.7-0.77

0.55

0.70

0.75

0.60

0.75

0.35

0.50

0.65

0.5-0.7

0.70

0.60

0.40

0.65

0.60

0.60

0.65

0.65

0.65

0.70

0.50

0.70

0.70

0.75

0.60


1-1.33

0.88

0-0.75

0-0.75

1

1

0.88

0.88

1.17

1

1.33

1.17

0.88

0.71

0.88

1

1

1

1

0.88

0.75

1

0.88

0.88

1

1.33

0.88

1



Таблица 2. Оптимальные значения tg на вводе ГПП

Mеcтo расположения предприятия

Напряжение на вводе ГПП, кВ

220

150-110

35

Северо-3апад, Центр, Средняя Волга, Юг, Северный Казахстан


0.37


0.28


0.23

Средняя Азия

0.47

0.35

0.30

Сибирь, Север

0.40

0.29

0.24

Урал

0.42

0.31

0.27

Северный Кавказ

0.34

0.26

0.22

Дальний Восток

0.32

0.35

0.20


Таблица 3 Определение расчетных нагрузок

Номер

группы

Наименование

группы


Руст


Ксх


tgk


Pp.к

кВт

Qp.к

квар

Sk

кВт



























Таблица 4. Расчетные реактивные и полные мощности

Промышленного предприятия



п


Uн, кВ


Qp, квар


Qp1, квар


Qк.у, квар


Sp, кВА





















Таблица 5. Технико-экономические характеристики

одноцепных воздушных ЛЭП с проводом марки АС



кВ

Сечение

мм2

Рн.л

кВт/км

Iл.д

А

lU

км

Общая стоимость, тыс. у.е./км

Деревянные

Железобетонные

Стальные

опоры



6

16

25

35

50

70

95

120

25

85

88

113

125

134

140

105

130

175

210

265

320

375

0.19

0.21

0.23

0.26

0.28

0.31

0.35

16.5

17.5

18.5

10.7

21.8

24.5

27.0

13.8

15

16.3

17.5

19.5

22

24.5

11.7

12.5

13.5

15

17

19.5

22



35

50

70

95

120

150

185

240

113

125

134

140

149

161

170

210

265

330

380

445

510

610

1.48

1.65

1.84

2.05

2.19

2.34

2.65

43

48.5

48.5

52

55.5

60

66.5

55

61

64

67

70

74

80

70

84

86.5

89

92

97

102



110

70

95

120

150

185

125

134

140

149

161

265

330

380

445

510

5.17

5.75

6.40

6.85

7.30

62

65

67.5

71

75

76

80

33.5

86

90

106

109

111

115

119



150

120

150

185

240

140

149

161

210

380

445

510

610

8

9

10

11

80

85

90

95

95

96

107

115

115

123

129

138


220

240

300

400

500

210

220

250

-

610

690

885

-

17.5

18.2

20.5

-

100

117

130

143

126

134

147

160

166

174

183

200



Таблица 6. Экономическая плотность тока А/мм2

Продолжительность использования максимальной нагрузки час.

Провода и шины

Кабели с бумажной изоляцией

Кабели с резиновой изоляцией

медные

алюминиевые

медные

алюминиевые

медные

алюминиевые

1000-3000

3000-5000

5000-8760

2.3

2.1

1.8

1.3

1.1

1.0

3.0

2.5

2.0

1.6

1.4

1.2

3.5

3.1

2.7

1.9

1.7

1.6

Таблица 7. Расчет капитальных вложений на сооружение воздушных ЛЭП






кВ

Ip

A

S л.д

мм2

j э

А/мм2

S л.э

мм2

S л.

мм2

I л.д

A

Рн.л

кВт/км

Кл

тыс. у.е.






























































Таблица 8. Технические характеристики силовых трехфазных

двухобмоточных трансформаторов


Тип


Uk

%

Pk

кВт

Pхх

кВт

Iхх

%

Qх

квар



Ом


Хт

Ом


Цена

тыс. у.е.

ТМ-1000/35

ТМН-1000/35

ТМ-1600/35

TMН-1600/35

6.5

6.5

6.5

6.5

11.9

17.25

17.25

17.25

2.75

2.75

3.66

3.66

1.5

1.5

1.4

1.4

15

15

22.4

22.4

16

16

9.1

9.1

87.5

87.5

54.9

54.9

29.9

88.0

40.3

96.0

TМ-2500/35

TМН-2500/35

6.5

6.5

24.25

24.25

5.1

5.1

1.1

1.1

27.5

27.5

5.2

5.2

35

35

51.5

113.0

ТМ-4000/35

TMH-4000/35

ТМ-6300/35

7.5

7.5

7.5

33.5

33.5

46.5

6.7

6.7

9.4

1.0

1.0

0.9

40

40

56.7

2.8

2.8

1.6

25

25

16

67.5

136.0

85.5

TMН-6300/35

ТД-10000/35

7.5

7.5

46.5

65.0

9.4

14.5

0.9

0.8

56.7

80

1.6

0.87

16

10

161.0

123.5

ТД-16000/35

ТД-40000/35

ТМН-2500/110

ТМН-4000/110

ТМН-6300/110

8.0

8.5

10.5

10.5

10.5

90.0

180

22

22

50

21

39

6.5

6.5

10

0.75

0.65

1.5

1.5

1.0

120

260

37.5

37.5

63

0.48

0.15

46.6

46.6

16.6

6.75

2.87

555

555

220

136.0

170.0

210.0

250.0

287.0

ТДН-10000/110

10.5

60

14

0.9

90

7.95

139

865.0

ТДH-16000/110

ТРДН-25000/110

10.5

10.5

85

120

21

29

0.85

0.8

186

200

4.38

2.54

86.7

55.9

420.0

583.0

ТРДН-40000/110

10.5

175

42

0.7

280

1.44

34.

726.0




Таблица 9 Технические характеристики высоковольтных выключателей

Тип

Uн.а

кВ

Iн.а

А

i н.у

кА

I н.т.с

кА

t н.т.с

с

I н.о

кА

t выкл

c

Цена

т. у.е.

ВМЭ

ВМЭ

ВМГ

ВМГ

ВМПГ

ВМПГ

ВММ

ВММ

ВМШ

ВМШ

ВМШ

6

6

10

10

10

10

10

10

10

10

10


200

200

630

1000

630

1000

400

630

630

1000

1600

3.2

10

52

52

52

52

25

25

52

52

52


1.25

4

20

20

20

20

10

10

20

20

20


5

4

4

4

10

10

5

5

5

5

5


1.25

4

20

20

20

20

10

10

20

20

20


0.15

0.14

0.12

0.12

0.12

0.12

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1


0.72

1.2

2.9

2.9

5.8

7

4

4

5.8

7

7.2


Тип

Uн.а кВ

Iн.а А

i н.у кА

I н.т.с кА

t н.т.с с

I н.о кА

t выкл c

Цена тыс. у.е.

ВМПЭ

ВМПЭ

ВМПЭ

ВК

ВВП

С-35М

ВМКВ

ВМКЭ

ВМКЭ

МКП

С-35

У-35

МКП

МКП

У-220

ВВУ-Б

ВВБМБ

ВВББ

ВВШ

ВВД

У-220

У-220

10

10

10

10

35

35

35

35

35

35

35

35

110

110

110

110

110

150

150

220

220

220

630

1000

1600

630

1250

630

1000

630

1000

1000

3200

2000

630

1000

2000

2000

2000

2000

2000

2000

1000

2000

52

80

80

52

41

26

45

45

45

63

127

102

52

52

102

102

90

90

64

64

25

25

20

20

31.5

31.5

16

10

16.5

10

18.5

25.7

50

40.2

20

20

40

40

35

31.5

25

25

25

25

10

10

10

10

5

5

10

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

4

4

3

3

20

20

20

20

16

10

16

8

10

25

50

40

20

20

40

40

31.5

31.5

25

25

25

25

0.1

0.1

0.1

0.1

0.08

0.08

0.08

0.05

0.08

0.05

0.08

0.05

0.05

0.05

0.08

0.08

0.07

0.07

0.08

0.08

0.03

0.03

5.7

5.8

6

6

40

16.5

15.5

13

15

24

130

40

80

82

135

30

159

170

170

375

340

340




Таблица 10. Технические характеристики разъединителей, Отделителей и короткозамыкателей

Тип

Uн.а

кВ

Iн.а

А

i н.у

кА

I н.т.с

кА

t н.т.с

с

Цена

тыс. у.е.

Р а з ъ е д и н и т е л и

РЛНДА

РЛНДА

РЛНДА

РОН

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

РДН(3)

10

10

10

10

35

35

35

35

110

110

110

110

150

150

150

220

220

220

200

400

630

4000

630

1000

2000

3200

630

1000

2000

3200

1000

2000

3200

1000

2000

3200

20

25

35

250

64

64

84

128

80

80

100

128

100

100

115

68

100

100

6

6

9

65

20

25

31

50

22

31

40

50

40

40

45

27

40

40

10

10

10

4

4

4

4

4

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

800

800

800

800

760

840

1800

2100

2100

2200

3830

4000

4100

4100

4200

5000

5500

6000


Ко р о т к о з а м ы к а т е л и

КРН

К3

К3

К3

35

110

150

220

-

-

-

-

42

51

51

51

10

20

20

20

4

3

3

3

550

1000

2500

3100


О т д е л и т е л и

ОД(3)

ОД

ОД

ОД

35

110

150

220

630

1000

1000

2000

80

80

80

80

12.5

31.5

31.5

31.5

4

3

3

3

450

1000

2650

2800



Таблица 11. Расчет капитальных вложений на электрические аппараты высшего напряжения




Разъединители

Выключатели

Отделители

Коротко замыкатели

Разрядники

Тип
















Количество
















Стоимость

тыс. у.е.


















Таблица 12. Нормы амортизационных отчислений и затрат на эксплуатацию




Еа

Еэ

Воздушные линии

0.028

0.03

Электротехническое оборудование

0.055

0.09



Таблица 13 Расчет эксплуатационных расходов



кВ

Со

у.е./кВт.ч

Тп

ч

Кз.л

Сп

тыс. у.е.

Еа

Кл

тыс. у.е.

Еэ

Кэ

тыс. у.е.





























Таблица 14. Результаты выбора типоразмера силовых трансформаторов ГПП


Тип

SТ.Н.

МВ А

КТ1

тыс. у.е..


Еа.т.

Са.т.

тыс. у.е.


Тп

ч

Со

у.е../ кВт.ч

Сп.т.

тыс. у.е.

Сэ.т.

тыс. у.е.

Зт

тыс. у.е.

































Таблица 15. Технические характеристики трехжильных кабелей

на номинальное напряжение 6 кВ

Сечение мм2

Индуктивное сопротивление Xo

Длительно допустимый ток кабелей А

Проложенных в воздухе

Проложенных в земле

Бумага

Резина

Бумага

Резина

Медь

Алюми-й

Медь

Алюми-й

Медь

Алюми-й

М-дь

Алюми-й

10

16

25

35

50

70

95

120

150

185

240

0.111

0.102

0.091

0.087

0.083

0.080

0.078

0.078

0.076

0.076

0.076

55

65

90

110

145

175

215

250

290

325

375

42

60

70

85

110

135

165

190

225

250

290

65

75

95

120

145

180

220

260

305

350

-

42

60

75

90

110

140

170

200

235

270

-

80

105

135

160

200

245

295

340

390

440

510

60

80

105

125

155

190

225

260

300

340

390

90

115

150

180

225

275

330

385

435

500

-

70

90

115

145

175

210

255

295

335

385

-



Таблица 16. Погонные активные сопротивления проводов ЛЭП при 20 0 С , Ом/км

Сечение

мм2

П р о в о д а

Медные

Алюминиевые

Сталеалюминиевые

10

16

25

35

50

70

95

120

150

185

240

300

400

500

1.79

1.13

0.72

0.515

0.361

0.237

0.191

0.154

0.122

0.090

0.077

0.063

0.046

-

-

1.8

1.14

0.83

0.576

0.412

0.308

0.246

0.194

0.157

0.12

0.1

0.074

0.058

2.695

1.722

1.146

0.773

0.592

0.420

0.290

0.245

0.194

0.159

0.122

0.098

0.073

0.060



Таблица 17. Выбор параметров ЛЭП, питающих отдельные цеха (установки) предприятия

Установка

l

км

I р.к

А

S л.д

мм2

J э

А/ мм2

S л.э

мм2

S л

мм2

R л.к

Ом

X л.к

Ом





























Таблица 18. Результаты расчета тока короткого замыкания

Место

КЗ

R


X


Z

I(3)

кА

S(3)

МВА

I(2)

кА

Та

с

Ку

Вк

кА2с

tп

с


































Таблица 19. Результаты выбора электрических аппаратов



Uн.

кВ



кА

i у

кА

I т

кА

I р.о

кА

Тип

Uн.а

кВ

Iн.а

кА

i н.у

кА

I н.т

кА

I н.о

кА






































ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПРИМЕРЫ НЕКОТОРЫХ РАСЧЕТОВ