Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине: Электроснабжение объекта

Вид материала

Методические указания

Содержание Курсовой проект Расчет и выбор распределительной сети. Расчет заземляющих устройств. 3. Методические указания к курсовой работе Порядок расчета Приложение 2. примеры некоторых расчетов Выбор сечений кабелей по экономической плотности тока Определение истинных сопротивлений кабеля Рекомендуемая литература

Подобный материал:

• Методические указания к курсовому проектированию по учебной дисциплине, 1609.55kb.
• Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «страхование» для студентов, 1442.66kb.
• Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «страхование» для студентов, 1282.26kb.
• Методические указания к курсовому проектированию по учебной дисциплине «Управленческие, 1355.04kb.
• Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "антикризисное управление", 137.98kb.
• Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «экономика организации», 560.98kb.
• Методические указания к курсовому проектированию по учебной дисциплине «инновационный, 378.33kb.
• М. А. Бонч-Бруевича Методические указания к курсовому проектированию предварительных, 789.79kb.
• Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Прикладное программирование», 474.71kb.
• Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине: «Организация эвм, комплексов, 486.74kb.

ГБОУ СПО ЛО «КИРИШСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ


по дисциплине: Электроснабжение объекта.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

для специальности: 140613 Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования

Квалификация - техник.

2011г.

ВВЕДЕНИЕ

В данных методических указаниях приведены учебно-ме­то­диче­ские материалы, необходимые для вы­пол­нения курсовой работы.

Учебная дисциплина " Элек­троснабжение объектов" является специальной дисциплиной и предна­значена для формирования у студентов специальности 140613 профессио­нальных знаний по проектированию надежных и эко­номичных сис­тем электроснабжения (СЭС).

В результате изучения дисциплины студент должен:

• иметь понятие о проектной документации,
  
• знать принципы, методы и алгоритмы проектирования СЭС,
  
• знать принципы построения и реализации устройств СЭС,
  
• устройств защиты СЭС,
  
• уметь выполнять проектирование основных элементов СЭС
  

Выполнению курсового проекта по данной дисциплине должно предшествовать усвое­ние следующих дисциплин: «Электротехника», «Электронная техника», «Измерительная техника», «Виды и типы электрических схем» «Электроснабжение объектов», «Электрические аппараты» «Электрические машины».

При выдаче задания на курсовую работу необходимо определить следующие моменты:

• Группы однородных потребителей объединены в отдельные цехи.
  
• Расчет освещения не проводится (проводится по принципу… по заданию руководителя);
  
• Расчет режимов КЗ проводится для 1, 2, …, n точек (по заданию руководителя);
  

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ»

Содержание курсовой работы

Исходные данные.

Краткая характеристика объекта и спецификация оборудования.

Определение расчетных нагрузок промышленного предприятия.

Выбор места расположения главной понизительной подстанции (ГПП); числа и мощности трансформаторов.

Составление схемы электроснабжения.

Расчет и выбор распределительной сети.

(Выбор рационального напряжения. Выбор параметров линий электропередач).

Выбор и проверка трансформаторов,

Выбор токопроводов;

Расчет токов короткого замыкания (КЗ).

Выбор и проверка электрических аппаратов.

Выбор и проверка трансформаторов,

Анализ результатов расчета режимов.

Расчет заземляющих устройств.

Оформление графического материала.

Составление пояснительной записки.


1. Исходные данные к курсовой работе

Место расположения предприятия.

Суммарная активная установленная мощность цехов и установок промышленного предприятия Р_{уст. к} кВт.

Координаты центров электрических нагрузок отдельных цехов и установок.

Напряжения U_1н U_2н U_3н кВ, имеющиеся на подстанции.

Мощность или ток трехфазного симметричного короткого замыкания на шинах подстанции энергосистемы.

Расстояние от подстанции до предприятия l км.

Количество часов использования максимума активной мощности T_{и. а} в год.

Коэффициент заполнения графика активной мощности k_з.г

Коэффициент допустимой дополнительной нагрузки силовых трансформаторов в зимнее время за счет их недогрузки в летнее время k^”_доп.

Среднегодовая температура окружающего воздуха  _с.г⁰С.

Стоимость одного кВтч электроэнергии с_о, условных единиц.

Время действия релейной защиты t_з , с.


3. Методические указания к курсовой работе

1. Определение расчетных нагрузок промышленного предприятия
   

Все электропотребители предприятия при определении расчетных нагрузок объединяются в группы однородных по режиму работы электроприемников. В условиях горных предприятий к таким группам относятся скиповые подъемные установки, клетьевые подъемные установки, компрессорные станции, установки для кондиционирования воздуха, технологический комплекс, подземные электроприемники, калориферы, лесной склад, склад угля, насосные станции, цеха обогатительных фабрик и др.

Для к-той группы однородных по режиму работы электроприемников расчетные активная, реактивная и полная нагрузки определяются из выражений:

, ,

где k_с.к - коэффициент спроса к-той группы электроприемников;

и определяется характерным для k-той группы электроприемников режимом (табл.1.); Р_{уст. к} – суммарная активная рабочая установленная мощность электроприемников k-той группы.

Таблица 3 Определение расчетных нагрузок

Номер группы	Наименование группы	Руст	Ксх	tgk	Pp.к кВт	Qp.к квар	Sk кВт

Расчетные активная Р_p, реактивная Q_p и полная S_p нагрузки промышленного предприятия определяют с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки отдельных групп электроприемников k_р.м и обеспечения оптимального tg_о на шинах ГПП по формулам:

, ,

где n – число групп однородных по режиму работы электроприемников предприятия.

k_р.м - коэффициент разновременности максимумов нагрузки отдельных групп (цехов) электроприемников зависит от технологического процесса предприятий. Принимаем k_р.м = 0,8-0,9

tg_о - величина оптимального определяется с учетом места расположения предприятия и напряжения на вводе ГПП (табл.2 приложение).

Реактивная нагрузка всех групп однородных по режиму работы электроприемников предприятия:

Реактивная мощность компенсирующих устройств, устанавливаемых на ГПП:

Расчет нагрузок предприятия записывают по форме, приведенной в табл. 3 и 4, при этом значения величин Q_p1 и Q_{к. у} определяют для всех напряжений U_н , имеющихся на подстанции системы, питающей промышленное предприятие.


Таблица 4. Расчетные реактивные и полные мощности промышленного предприятия

№ п	Uн, кВ	Qp, квар	Qp1, квар	Qк.у, квар	Sp, кВА

2. Выбор места расположения ГПП
   

Главная понизительная подстанция является одним из основ­ных звеньев СЭС промышленного предприятия. На территории предприятия ГПП стремятся разместить в условном центре электричес­ких нагрузок (ЦЭН). Под условным ЦЭН понимают точку на гене­ральном плане предприятия, в которой при сооружении ГПП имеет место минимум расхода цветного металла. При невозможности раз­местить ГПП в условном центре электрических нагрузок из-за располо­жения в нем технологи­ческого объекта или по другим причинам ГПП размещают вблизи услов­ного центра нагрузок.

Для определения условного ЦЭН на гене­ральный план, где по­казаны все производст­венные цеха (установ­ки), наносится карто­грамма нагрузок, сос­тоящая из окружностей с центром в условном ЦЭН отдельных цехов (рис.1). Площадь, ограниченная каждой из этих окружностей в выбранном масштабе, равна расчетной активной нагрузке соответствующего цеха (установки), а радиус окружностей:

, где m – масштаб для определения площади круга, кВт/мм2. Координаты условного центра электрических нагрузок наносят на генеральный план предприятия.	Рис. 1 Генеральный план предприятия.
Примечание: в рамках курсового проекта СПО, достаточно провести расчет принимая во внимание только силовую нагрузку. При необходимости усложнения курсовой работы (решение руководителя курсовой работы), отдельно рассчитывается активная мощность для системы освещения, которая отмечается на плане светлым сектором в окружности расчетной мощности цеха.

3. Построение схемы электроснабжения
   

Электроснабжение промышленных предприятий осуществляется, как правило, от подстанций системы. Если на предприятиях имеются потребители 1 категории по надежности электроснабжения, то питание их электроэнергией производится по двум воздушным тупиковым радиальном линиям электропередачи (рис.2). Типичным решением является размещение на ГПП двух силовых трансфор­маторов.

Рис. 2. Вариант схемы электроснабжения предприятия

При выходе из строя одной из ЛЭП или одного силового трансформатора, оставшиеся ЛЭП и трансформатор с учетом допус­тимой перегрузки должны обеспечивать передачу полной или 75 % расчетной нагрузки. Для уменьшения затрат на вводе ГПП предусматривают установку отделителей и короткозамыкателей. При аварийных режимах коммутацию тупиковых ЛЭП производят выключателями, установленными в начале ЛЭП на подстанции системы. Для повышения надёжности электроснабжения между питающими ЛЭП предусматривают перемычку с разъединителями и выключателями, что позволяет сохранить в работе оба силовых трансформатора ГПП при отказе одной из ЛЭП. Узловым пунктом ГПП является система сборных шин, через которую протекает весь ток, потребляемый подстанцией. На ГПП для каждого напряжения вторичных обмоток силовых трансформаторов обычно применяется одиночная секционированная система сборных шин. К каждой секции посредством выключателей подключается обмотка низшего напряжения силового трансформатора и электроприёмники, расчётная мощность которых приблизительно равна половине расчётной мощности предприятия.

Примечание: приведенную на рис. 2 схему рекомендуется принять за основу, при построении конкретной схемы по своему рассчитанному варианту необходимо разместить отходящие от шин 6-10 кВ линии к цехам так, чтобы нагрузка шин была примерно одинаковой, отходящие фидеры нумеруются номером цеха с указанием расчетной мощности..

К потребителям 1-ой категории предусматриваются отдельные вводы от различных секций сборных шин. Между секциями устанавливается межсекционный выключатель, обеспечивающий автоматический ввод резерва (АВР).

Для ограничения грозовых и коммутационных перенапряжений на вводе ГПП устанавливают разрядники. С целью повышения электробезопасности, обеспечения надежной работы устройств защиты от замыканий на землю и улучшения режима напряжения питания поверхностных и подземных потребителей в угольных и сланцевых шахтах производят от различных обмоток низшего напряжения силовых трехобмоточных трансформаторов или применяют разделительные трансформаторы 6/6,3 кВ.

Составленная схема электроснабжения должна обеспечивать выполнение оперативных переключений, а также переключений, связанных с выводом в ремонт отдельных аппаратов.


3.4 Выбор рационального напряжения


Под рациональным напряжением понимают напряжение, при котором имеет место минимум приведенных годовых затрат. При выборе рационального напряжения производится расчёт годовых приведенных затрат для трёх вариантов электроснабжения предприятия, отличающихся уровнем используемого напряжения на подстанции системы. Так как расчёты носят сравнительный характер, то при их выполнении учитывают составляющие, отличающиеся для различных вариантов. Единицы измерения расходов принимаем условные – у.е. Затраты на эксплуатацию, включающие расходы на текущий ремонт, заработную плату и общепроизводственные расходы, принимаются одинаковыми в сравниваемых вариантах и при определении приведенных затрат не учитываются.

Приведенные годовые затраты (в у.е), при выборе рационального напряжения определяются по формуле: З_ = 0,12К + С_э

Где: К  капитальные вложения , у.е.; С_э  эксплуатационные расходы, у.е.

С_э = С_а + С_п ,

где С_а  амортизационные отчисления, С_п  стоимость потерь электроэнергии, у.е..

Для сокращения объёма вычислений при выполнении курсовой работы приведенные годовые затраты определяют только для воздушных ЛЭП высшего напряжения и коммутационной аппаратуры, установленной на подстанции системы и на стороне высшего напряжения ГПП.

Капитальные вложения определяем по формуле:

К=К_л+К_а.э.,

где К_л  стоимость сооружения воздушных тупиковых ЛЭП, у.е.;

К_а.э. - стоимость электрических аппаратов высшего напряжения,у.е.

ПОРЯДОК РАСЧЕТА:

3.4.1.Определение капитальных вложений

Для каждого из сравниваемых вариантов капитальные затраты определяют по укрупнённым технико-экономическим показателям. Для определения капиталовложений на сооружение воздушных ЛЭП производится выбор сечения проводов по допустимому нагреву и экономической плотности тока. Расчётный ток ЛЭП определяется по формуле

,

где U_н  принятое в рассматриваемом варианте линейное напряжение, кВ;

1,3  коэффициент, учитывающий перегрузку одной из ЛЭП в случае повреждения или отключения другой.

Сечение проводов ЛЭП по допустимому нагреву s_л.д. определяется по табл.5 из условия I_л.д.> I_р , где: I_л.д.  допустимый по условию нагрева ток, А.

В табл.5 Р_Н.Л - потери активной мощности в ЛЭП при пол­ной нагрузке, кВт/км;

Примечание: учесть что при расчете необходимо пересчитать это значение по величине загрузки ЛЭП по передаваемой мощности.

l_U - длина линии, на которой теряется 1 % напряжения при ее полной нагрузке, км.

Выбранное сечение проводов s_л.д. обеспечивает передачу полной расчетной мощности S_р в аварийном режиме на расстояние:

,

где: U_доп=10%  допустимая потеря напряжения в ЛЭП в аварийном режиме; S= доп. по условиям нагрева передаваемая по ЛЭП полная мощность, кВА.

Если ( l­­­­­ ­­­­­­­­­­ расстояние от подстанции системы до ГПП предприятия, км), то выбранное сечение проводов ЛЭП удовлетворяет техническим требованиям передачи полной расчётной мощности предприятию от подстанции системы. ­­­­­­­­­­

Если , то к рассмотрению должно быть принято большее сечение проводов ЛЭП.

Сечение проводов по экономической плотности тока

,

где j_э  экономическая плотность тока, А/мм² (табл.6).

По наибольшему из двух сечений s_л.д. и s_л.э.(табл.5) определяется ближайшее большее стандартное сечение s_л проводов ЛЭП и капитальные вложения К_л на её сооружение. Результаты расчёта капитальных вложений К_л сведены в табл.7, где также указываются для принятого сечения ЛЭП допустимый ток I_л.д, и потеря активной мощности в ЛЭП при полной нагрузке Р_н.л.


Таблица 7. Расчет капитальных вложений на сооружение воздушных ЛЭП

Uн 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.

Для определения капитальных вложений К_а.э. на электричес­кие аппараты высшего напряжения в соответствии с принятой схе­мой производится их предварительный выбор с учетом технических характеристик (табл.8-10), исходя из условий U_на  U_н и I_на  I_н , где также указываются для принятого сечения ЛЭП допустимый ток I_л.д и потери активной мощности в ЛЭП при полной нагрузке Р_н.л

Для определения капитальных вложений в соответствии с принятой схемой производится их предварительный выбор с учетом технических характеристик (табл. 8-10), исходя из условий

U_на  U_н и I_на  I_p , где U_на , I_на - номинальные напряжение и ток аппарата;

U_н , I_р - номинальное линейное напряжение и расчетный ток рассматриваемого варианта. Результаты расчета кап. вложений на эл. аппараты сводятся в табл. 11.


Таблица 11. Расчет капитальных вложений на электрические аппараты высшего напряжения

	Разъединители	Выключатели	Отделители	Коротко замыкатели	Разрядники
Тип
Количество
Стоимость тыс. у.е.

3.4.2.Определение эксплуатационных расходов для сравниваемых вариантов.


Стоимость потерь электроэнергии в воздушных ЛЭП:

,

где: k_з.л - коэффициент загрузки линии;

Т_п - время потерь электроэнер­гии в год. ч;

с_о - стоимость 1 кВтч электроэнергии, у.е.

Тп - число часов потерь электроэнергии в год определяется по кри­вым на рис. З, коэффициент загруз­ки линии вычисляется по формуле:



Амортизационные отчисления для ЛЭП и электрических аппаратов высшего напряжения : ,

Где: Е_а.л и Е_а.э - соответственно общие нормы амортизационных отчислений на ЛЭП и электрические аппараты высшего напряжения (табл.12).

Результаты расчета эксплуатационных расходов сводятся в табл.13.

Таблица 13 Расчет эксплуатационных расходов
Uн кВ	Со у.е./кВт.ч	Тп ч	Кз.л	Сп тыс. у.е.	Еа	Кл тыс. у.е.	Еэ	Кэ тыс. у.е.