Проектирование систем электроснабжения
Министерство сельского хозяйства РФ
Департамент кадровой политики и образования
Федеральное государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Иркутская Государственная Сельскохозяйственная Академия
Кафедра электроснабжения и теплоэнергетики
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
на тему:
Проектирование систем электроснабжения
по курсу «Системы электроснабжения».
Выполнил:
Иркутск 2011г.
Содержание
- Введение…………………………………………………………
………………...........2 - Задание на проектирование…………………………………………
……....................3 - Определение расчетной нагрузки кабельного завода………………………………..4
- Выбор места расположения и определение мощности ИП…………….....................5
- Технико- экономическое сравнение вариантов распределения в системе внешнего электроснабжения……………………………………
………………………………....7 - Выбор схемы внутреннего электроснабжения предприятия и технико- экономическое сравнение вариантов схем…………………………………………..10
- Расчет токов короткого замыкания и выбор оборудования………………………..16
- Расчет заземления……………………………………………………
………………..22 - Список литературы……………………………………………………
………………24
Введение.
Электроснабжение предприятия проектируется исходя из энергоэкономического обследования. Данные о потребителях принимают на основании генеральных, либо топографических планов объектов или зон электроснабжения, полученных вместе с заданием. В области электроснабжения потребителей задачи развития предприятия предусматривают повышение уровня проектно- конструкторских разработок, внедрение и рациональную эксплуатацию высоконадежного электрооборудования, снижение непроизводительных расходов электроэнергии при ее передачи, распределении и потреблении.
Проект электроснабжения включает в себя определение расчетных нагрузок предприятия, разработку внешней и внутренней электрической сети, определение числа, мощности и месторасположения потребительских подстанций, выбор марки и сечения проводов ВЛ и КЛ, расчет токов короткого замыкания и выбор аппаратуры защиты и управления, а также расчет заземляющего устройства трансформаторной подстанции.
К обязательным чертежам и схемам относится:
- План электрической сети предприятия с указанием марок проводов и длин участков.
- Электрическая схема предприятия.
Определение расчетной нагрузки кабельного завода.
Основой для
определения расчетных
- Определяем активную мощность каждого цеха.
Аналогично рассчитываются активные мощности остальных цехов, данные сведены в таблицу 1.
- Определяем реактивную мощность каждого цеха.
Аналогично рассчитываются реактивные мощности остальных цехов, данные сведены в таблицу 1.
- Определяем полную мощность каждого цеха.
Аналогично рассчитываются полные мощности остальных цехов, данные сведены в таблицу 1.
Выбор места расположения и определение мощности ИП.
Правильный
выбор места расположения
- Определяем геометрический центр нагрузок всего предприятия по выражению:
Координаты цехов сведены в таблицу 2.
Таблица 2.
В этой координате должна находится ГПП, но мы перемещаем ее ближе к системе.
2.Определяем мощность
внешнего и внутреннего
,
Аналогично определяются мощности остальных цехов, данные сведены в
таблицу 3.
Мощность внешнего освещения определяется по формуле:
,
;
,
3.Определяем суммарную активную, реактивную и полную мощности предприятия и полную мощность всего кабельного завода.
+22,32=23589,1 кВт
+13,83=23152,6 квар
Поскольку
на данном этапе
; ;
,
;
- Определяем количество и мощность трансформаторов на ГПП
− количество трансформаторов,
Выбираем два трансформатора ТРДН 25000/110
Технико- экономическое
сравнение вариантов
В этой части
проекта выбирается класс
1 вариант схемы.
В первом варианте схемы мы берем линию 110 кВ, определяем токи, сечение провода, потери в трансформаторах и линии, определяем годовые издержки производства, капитальные издержки в трансформаторах и линии, и суммарные приведенные затраты.
- Определяем расчетный ток, сечение и делаем проверку выбранного провода.
Ближайший по сечению провод АС-50,но мы не можем его взять, т.к. для линии 110 кВ минимальное допустимое сечение провода составляет , поэтому принимаем провод АС-70. ; .
Проверяем выбранный провод по нагреву и потери напряжения.
; 265 А 78,33 А
- Определяем потерю энергии в трансформаторах и ли
ниях.
- Определяем годовые издержки производства, капитальные издержки в трансформаторах и линии, и суммарные приведенные затраты.
З=20320400+777209,4=21097609,4 руб.
2 вариант схемы.
В первом варианте схемы мы берем линию 35 кВ, определяем токи, сечение провода, потери в трансформаторах и линии, определяем годовые издержки производства, капитальные издержки в трансформаторах и линии, и суммарные приведенные затраты.
- Определяем расчетный ток, сечение и делаем проверку выбранного провода.
. ;
; 375 А 246,17 А
Потери напряжения составляют , это слишком много, т.к. допустимые потери не должны превышать 5 %. Увеличиваем сечение провода, принимаем АС-150 ; и рассчитываем еще раз на потерю напряжения.
Удельные сопротивления почти не уменьшаются и потери напряжения все равно превышают 5 %. Поэтому электрическую сеть 35 кВ не целесообразно использовать.
Для дальнейших расчетов будем использовать линию 110 кВ.
Выбор схемы внутреннего электроснабжения предприятия и технико- экономическое сравнение вариантов схем.
Этот этап
проектирования является
При выборе оптимального варианта схемы распределения электрической энергии внутри объекта проектирования необходимо руководствоваться основным требованиями к системам электроснабжения, а также принципами формирования структуры электрических сетей и насыщенности их необходимыми элементами.
1 вариант.
- Расчет числа и мощности цеховых ТП.
ТП-1
Остальные ТП рассчитываются аналогично, данные сведены в таблицу 4.
№ ТП |
Наименование цеха (группы цехов) |
Spi, кВА |
Fц, м² |
кз.т. о.е. |
nтi, шт. |
Sт, кВА |
Марка трансформатора |
1 |
5,8,9 |
4369,1 |
1689,26 |
0,87 |
2 |
2500 |
ТМГ 2500-10/0,4 |
2 |
2и 10 |
5957,8 |
1181,25 |
0,74 |
2 |
4000 |
ТМГ4000-10/0,4 |
3 |
1 |
7555,7 |
1307,8 |
0,6 |
2 |
6300 |
ТМГ6300-10/0,4 |
4 |
4 |
8235,8 |
2491,7 |
0,65 |
2 |
6300 |
ТМГ6300-10/0,4 |
5 |
3,6,7 |
7003,8 |
3132,42 |
0,56 |
2 |
6300 |
ТМГ6300-10/0,4 |
- Расчет токов, выбор сечения кабелей и проверка выбранных кабелей по нагреву и потери напряжения.
ТП-1
Выбираем кабель АВВГ 50;
;
Аналогично рассчитываются остальные ТП, данные сведены в таблицу 5.
Таблица 5.
№ ТП |
Наименование цеха (группы цехов) |
PΣц, кВт |
QΣц, квар |
r0, Ом/км |
x0, Ом/км |
Ip, А |
Марка кабеля |
ΔU, % |
1 |
5,8,9 |
3102 |
3041 |
0,59 |
0,09 |
126,1 |
АВВГ 3х50 |
2,1 |
2 |
2и 10 |
4168 |
4251,36 |
0,59 |
0,09 |
172 |
АВВГ 3х50 |
0,38 |
3 |
1 |
5890,5 |
4724,18 |
0,31 |
0,083 |
218,1 |
АВВГ 3х95 |
2,2 |
4 |
4 |
5760 |
5875,2 |
0,31 |
0,083 |
237,8 |
АВВГ3х95 |
2,3 |
5 |
3,6,7 |
4623 |
5223,3 |
0,42 |
0,086 |
202,2 |
АВВГ3х70 |
2,4 |
3. Определяем потери в трансформаторах и линии, определяем годовые издержки производства, капитальные издержки в трансформаторах и линии, и суммарные приведенные затраты.
4. Рассчитываем токи на U=0,4 кВ, выбор сечения кабелей, определяем потери в линии, определяем годовые издержки производства, капитальные издержки в линии, и суммарные приведенные затраты.
ТП- 1
Цех 5.
Выбираем 18ААБЛ4х185
Аналогично рассчитываются и другие цеха, данные сведены в таблицу 6.
Таблица 6.
Суммарные приведенные затраты 1 варианта схемы составят:
- вариант.
- Расчет числа и мощности цеховых ТП.
ТП-1
Остальные ТП рассчитываются аналогично, данные сведены в таблицу 7.
Таблица 7.
№ ТП |
Наименование цеха (группы цехов) |
Spi, кВА |
Fц, м² |
кз.т. о.е. |
nтi, шт. |
Sт, кВА |
Марка трансформатора |
1 |
5,8,9,2 |
8886,6 |
2786,13 |
0,7 |
2 |
6300 |
ТМГ 6300-10/0,4 |
2 |
1и 10 |
8996,5 |
1392,18 |
0,71 |
2 |
6300 |
ТМГ6300-10/0,4 |
3 |
4 |
8235,8 |
2491,7 |
0,65 |
2 |
6300 |
ТМГ6300-10/0,4 |
4 |
3,6,7 |
7003,8 |
3132,42 |
0,56 |
2 |
6300 |
ТМГ6300-10/0,4 |
- Расчет токов, выбор сечения кабелей и провер
ка выбранных кабелей по нагреву и потери напряжения.
ТП-1
Выбираем кабель АВВГ 120;
Аналогично рассчитываются остальные ТП, данные сведены в таблицу 8.
Таблица 8.
№ ТП |
Наименование цеха (группы цехов) |
PΣц, кВт |
QΣц, квар |
r0, Ом/км |
x0, Ом/км |
Ip, А |
Марка кабеля |
ΔU, % |
1 |
5,8,9,2 |
6262 |
6264,2 |
0,24 |
0,081 |
256,5 |
АВВГ 3х120 |
2 |
2 |
1и 10 |
6898,5 |
5752,34 |
0,24 |
0,081 |
259,7 |
АВВГ 3х120 |
2,1 |
3 |
4 |
5760 |
5875,2 |
0,31 |
0,083 |
237,8 |
АВВГ3х95 |
2,3 |
4 |
3,6,7 |
4623 |
5223,3 |
0,42 |
0,086 |
202,2 |
АВВГ3х70 |
2,4 |
3. Определяем потери в трансформаторах и линии, определяем годовые издержки производства, капитальные издержки в трансформаторах и линии, и суммарные приведенные затраты.
4. Рассчитываем токи на U=0,4 кВ, выбор сечения кабелей, определяем потери в линии, определяем годовые издержки производства, капитальные издержки в линии, и суммарные приведенные затраты.
ТП- 1
Цех 5.
Выбираем 18ААБЛ4х185
Аналогично рассчитываются и другие цеха, данные сведены в таблицу 9.
Таблица 9.
Суммарные приведенные затраты 2 варианта схемы составят:
В результате 2 вариант схемы выгоднее 1 варианта на 74502,1 руб. Для дальнейших расчетов используем 2 вариант схемы.
Расчет токов короткого замыкания и выбор оборудования.
- Знание значений токов КЗ необходимо для обеспечения быстрого отключения поврежденного элемента электрической сети и уменьшения зоны повреждения. Это достигается путем правильного выбора электрооборудования, способного не только отключать электрическую сеть от повреждений, но и выдерживать самой кратковременное воздействие токов КЗ.
К-1
Аналогично рассчитываются остальные точки КЗ, данные сведены в таблицу 10.
Таблица 10.
№ точки КЗ |
Uб, кВ |
ХΣ*Б, о. е. |
Iк, кА |
iу, кА |
Sк, МВА |
I∞, кА |
К-1 |
115 |
0,66 |
7,6 |
19,4 |
1515,1 |
7,6 |
К-2 |
10,5 |
4,86 |
11,32 |
28,86 |
205,76 |
11,32 |
К-3 |
10,5 |
4,94 |
11,13 |
28,4 |
202,43 |
11,13 |
К-4 |
10,5 |
4,88 |
11,27 |
28,74 |
204,92 |
11,27 |
К-5 |
10,5 |
4,88 |
11,27 |
28,74 |
204,92 |
11,27 |
К-6 |
10,5 |
5,52 |
9,96 |
25,4 |
181,16 |
9,96 |
К-7 |
0,4 |
5,01 |
46 |
84,6 |
- |
- |
К-8 |
0,4 |
4,95 |
46,7 |
85,8 |
- |
- |
К-9 |
0,4 |
4,95 |
46,7 |
85,8 |
- |
- |
К-10 |
0,4 |
5,6 |
41,3 |
75,9 |
- |
- |
- Выбор основного оборудования заключается в нахождении по каталожным данным таких аппаратов, которые будут работоспособными в условиях, складывающихся на конкретной подстанции.
Выбор выключателей
Выключатели - это аппараты, предназначенные для отключения и включения цепей при любых режимах работы электроустановок.
К выключателям высокого напряжения предъявляются следующие требования: надежное отключение токов любой величины; быстрота действия, то есть наименьшее время отключения; пригодность для автоматического повторного включения; взрыво - и пожаробезопасность; удобство транспортировки и обслуживания. Высоковольтные выключатели должны длительно выдерживать номинальный ток и напряжение.
Условия выбора и проверки выключателей состоят в следующем:
По отключающей способности:
По термической стойкости:
По электродинамической стойкости:
Таблица 11.
Расчетные данные |
Паспортные данные |
Проверка |
Uуст =110 кВ |
Uном =110 кВ |
|
Iраб.макс =78,33 А |
Iном =2000 А |
|
Iпτ =7,6 кА |
Iотк.ном =40 кА |
|
iуд =19,4 кА |
iмакс. =40 кА |
|
Вк =11,5 кА |
=6400 кА |
Для ГПП выбираем маломасляный выключатель ВМТ-110-40/1600У2.
Таблица 12.
Расчетные данные |
Паспортные данные |
Проверка |
Uуст =10 кВ |
Uном =13,8 кВ |
|
Iраб.макс =259,7 А |
Iном =1200 А |
|
Iпτ =11,27 кА |
Iотк.ном =50 кА |
|
iуд =28,74 кА |
iмакс. =50 кА |
|
Вк =25,4 кА |
=10000 кА |
Таблица 13.
Подстанции |
Iраб.max, А |
Iном, А |
Выключатель |
ТП-1 |
256,5 |
1200 |
15ADV50AA3K1 |
ТП-2 |
259,7 |
1200 |
15ADV50AA3K1 |
ТП-3 |
237,8 |
1200 |
15ADV50AA3K1 |
ТП-4 |
202,2 |
1200 |
15ADV50AA3K1 |
Выбор высоковольтных предохранителей
Предохранители выбирают по конструктивному исполнению, номинальным значениям напряжения и тока, предельному отключаемому току.
- по номинальному напряжению предохранителя:
- по номинальному току плавкой вставки:
- по отключающей способности:
Для ГПП U=110 кВ, выбираем ПВТ-110-50-2,5 У1.
Для ТП U=10 кВ, выбираем ПКЭ 108-10-12,5У2
Выбор разъединителей, отделителей, короткозамыкателей
Разъединители, отделители, короткозамыкатели проверяют:
- по классу напряжения;
- по номинальному току;
- по электродинамической стойкости;
- по термической стойкости;
На ГПП кабельного завода устанавливаются разъединители типа GW4-145D(W)
Таблица 14.
Расчетные данные |
Паспортные данные |
Проверка |
Uуст =110 кВ |
Uном =145 кВ |
|
Iраб.макс. =78,33 |
Iном =630 А |
|
iуд =19,4 кА |
iдин =50 кА |
|
Вк =11,5 кА |
=10000 кА |
На ТП кабельного завода устанавливаются разъединители типа РВФЗ- 11/1000. Для выбора и проверки разъединителя была принята наиболее загруженная трансформаторная подстанция ТП 2.