Министерство образования Российской Федерации

Омский Государственный Технический Университет

Кафедра “ЭсПП”

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

на тему: “Электроснабжение судоремонтного завода”

Выполнил

Подоплелов А.С. гр. Эр-548

Проверил Сергеев Я.Б.

Омск 2002

Содержание

Задание

2. Введение

3. Описание технологического процесса

4. Ведомость электрических нагрузок завода

5. Ведомость электрических нагрузок

6. Определение электрических нагрузок РМЦ

7. Определение расчетной нагрузки по заводу в целом

8. Определение центра электрических нагрузок

9. Выбор системы питания

10. Размещение компенсационных устройств в сети предприятия

11. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций

12. Определение потерь мощности в трансформаторах

13. Схема канализации эл.энергии по территории

14. Выбор сечения и марки проводников

15. Расчет токов короткого замыкания

16. Выбор и проверка элементов системы электроснабжения предприятия

1. Задание

Тема. Электроснабжение судоремонтного завода

Исходные данные на проектирование

Генеральный план завода рис. 1.

Мощность энергосистемы 1000 МВА.

Ведомость электрических нагрузок ремонтно-механического цеха табл. 2.

Напряжение питания 110 кВ.

Сопротивление системы хс=0,8 о.е.

Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 15 км.

Сведения об электрических нагрузках представлены в табл. 1.

Рис. 1. Генеральный план судоремонтного завода.

2. Введение

В настоящее время, несмотря на произошедший спад производства и тяжелое финансовое состояние, перед промышленной энергетикой стоят ответственные задачи по рациональному применению электрической энергии во всех отраслях производства.

Тенденции максимально четкого и точного учета и контроля над расходом электрической энергии требуют от проектировщиков нахождения таких технических решений, которые были бы максимально рациональными и при этом бы не снижали уровня надежности энергосистемы.

Одной из главных задач проектирования является выбор наиболее рациональной схемы электроснабжения, отвечающей современным требованиям энергопотребления и возможностью перспективного роста предприятия. Проектирование системы электроснабжения должно удовлетворять не только техническим требованиям данного производства, но и должно быть рациональным с точки зрения экономических затрат на строительство такой системы электроснабжения. Курсовой проект по дисциплине «Электроснабжения промышленных предприятий» является завершающим проектом из всего цикла курсового проектирования. Он обобщает практически все изученные дисциплины, являясь наиболее полным учебным проектом по нашей специальности. Целью настоящего курсового проекта является спроектировать систему внутреннего и внешнего электроснабжения, на основании задания на проект, которая отвечала бы современным требованиям и была бы наиболее рациональной и экономичной.

3. Описание технологического процесса

Судоремонтный завод относится к группе заводов машиностроения и металлообработки. Средняя мощность приводов станков массового машиностроения колеблется в пределах 5-10 кВт. Режимы работы станков весьма разнообразны. Для некоторых станков характерны частые пуски и реверсы. Подъемные механизмы так же работают в повторно-кратковременном режиме. Общая тенденция развития машиностроения состоит в автоматизации самих станков применении программного управления, установки отдельных автоматических линий, станков и создания цехов и заводов автоматов. По степени бесперебойности станки относятся к потребителям II категории. Необходимо соблюдать параметр освещения, чтобы соблюсти необходимую точность работы. На этом предприятии преимущественно установлены металлообрабатывающие станки малой и средней мощности. Основные потребители 2 и 3 категории.

4. Ведомость электрических нагрузок завода

Таблица 1

№ по плану.	Наименование цеха.	Установленная мощность, кВт.	Высота цехов,м
	Литейный цех	5700	5
	Ремонтно-механический цех	----	3
	Кузнечный цех	1800	4
	Главный корпус (6 кВ) Главный корпус (0,4 кВ)		2
	Корпусно-котельный цех	3500	6
	Компрессорная (6 кВ) Компрессорная (0,4 кВ)	2150 550	3
	Такелажно-парусный цех	7900	5
	Сухой док	1900	3
	Заводоуправление	280	2
	Механический док	1900	2
	Кислородная станция (6 кВ) Кислородная станция (0,4 кВ)	1300 350	6
	Плавающий док	3500	5
	Лесосушилка Освещение цехов и территории завода	470 определить по площади	1

5. Ведомость электрических нагрузок РМЦ

№ ЭП	Наименование участка цеха и индивидуальных электроприемников	Руст, кВт	Количество
1. Механическое отделение.
1	Токарно-винторезный станок	4,6	2
2	Токарно-револьверный станок	5,5	1
3	Фрезерный станок	3,5	1
4	Шлифовальный станок	10,2	1
5	Сверлильный станок	6,9	1
6	Универсальный заточный станок	1,25	1
7	Кран-балка электрическая	4,85	1
8	Вентилятор	7,0	1
2. Заготовительное отделение
9	Отрезной станок	1,9	1
10	Трубоотрезной станок	2,8	1
11	Станок трубогибочный	7,0	1
12	Вентилятор	4,5	1
3. Сварочное отделение
13	Машина эл.сварочная точечная	75 кВА	1
14	Машина эл.сварочная шовная	25 кВА	1
15	Трансформатор сварочный	16 кВА	1
16	Вентилятор	10	1
4. Кузнечное отделение
17	Горно-коксовое	0,8	1
18	Вентилятор дутьевой	1,2	1
19	Вентилятор вытяжной	7,0	1
20	Кран-балка электрическая	4,85	1
5. Термическое отделение
21	Печь муфельная	2,2	1
22	Высокочастотная установка	25	1
23	Вентилятор	7,0	1
6. Эл.ремонтное отделение
24	Намоточный станок	2,8	1
25	Токарный станок	4,5	1
26	Сверлильный станок	,6	1
27	Таль электрическая	0,85	1
28	Сушильный шкаф	6,0	1
29	Полуавтомат для намотки катушек	1,0	1

6. Определение электрических нагрузок РМЦ

Расчетную нагрузку по РМЦ будем определять методом упорядоченных диаграмм. Согласно этого метода все электроприемники разбиваются на подгруппы с примерно одинаковыми коэффициентами использования kи и коэффициентами мощности cosj (tgj), затем для каждой подгруппы находят расчетный максимум по формулам:

(1)

(2)

где kиi –коэффициент использования;

kмi- коэффициент максимума [ ] табл.2.2.

Затем расчетные мощности, как активные, так и реактивные суммируются и получается максимальная нагрузка по РМЦ. Точность определения расчетных нагрузок тем выше, чем больше число подгрупп.

Сформируем подгруппы из электроприемников по одинаковым коэффициентам мощности и коэффициентам использования.

Данные приведены в табл.3

Табл. 3.

№ ЭП	Наименование оборудования	Руст, кВт	Ки	cos
1 Группа
1.	Токарно-винторезный станок	4,6	0,14	0,4
2.	Сверлильный станок	6,9
3.	Универсальный заточный станок	1,25
4.	Намоточный станок	2,8
5.	Сверлильный станок	0,6
6.	Полуавтомат для намотки катушек	1,0
7.	Токарно-винторезный станок	4,6
2 Группа
8.	Токарно-револьверный станок	5,5	0,14	0,5
9.	Фрезерный станок	3,5
10.	Токарный станок	4,5
11.	Таль электрическая	0,85
3 Группа
12.	Кран-балка электричесекая	3,06	0,2	0,5
13.	Отрезной станок	1,9
14.	Тельфер	0,85
15.	Кран-балка электрическая	3,06
16.	Горно-коксовое	0,8
4 Группа
17.	Трубоотрезной станок	2,8	0,2	0,65
18.	Станок труботочильный	7,0

5 Группа
19.	Машина эл.сварочная точечная	37,64	0,35	0,6
20.	Машина эл.сварочная шовная	12,55
6 Группа
21.	Трансформатор сварочный	4,65	0,35	0,65
7 Группа
22.	Вентилятор	7,0	0,8	0,8
23.	Вентилятор	4,5
24.	Вентилятор	10,0
25.	Вентилятор дутьевой	1,2
26.	Вентилятор вытяжной	7,0
27.	Вентилятор	7,0
28.	Вентилятор	7,0
8 Группа
29.	Печь муфельная	2,2	0,8	0,95
30.	Сушильный шкаф	6,0
9 Группа
31.	Высокочастотная установка	25	0,8	0,4

Полный расчет приводится только для одной подгруппы (первой) для остальных полученные величины сведены табл. 4

Необходимо также учесть что для сварочных аппаратов и подъемных машин расчетные нагрузки считаются через продолжительность включения.

Для подъемного оборудования ПВ = 0,4

Для сварочных аппаратов ПВ = 0,7

Для примера рассмотрим расчет для первой подгруппы. Параметры этих электроприемников cosj = 0.4, kИ = 0,14;

кВт (3)

Найдем эффективное количество электроприемников.

(4)

Округляем до меньшего ближайшего целого числа и принимаем эффективное число электроприемников равным 4.

Таким образом, получаем, что расчетная нагрузка имеет следующую величину:

кВт (5)

кВар (6)

Где определяется по формуле:

(7)

Результаты расчетов сведены в табл.4.

Для расчета мощности по РМЦ в целом найдем средневзвешенные коэффициенты

и .

(8)

(9)

№ П/г

Наименование станка

Рn,кВт

n

kи

nэ

km

Рр,кВт

Qр,кВт

1.	Токарно-винторезный	4,6	2	0,4/2,3	0,14	4	2,35	10,5	4,62
	Шлифовальный	10,2	1
	Сверлильный	6,9	1
	Универсальн. заточный	1,25	1
	Намоточный	2,8	1
	Сверлильный	0,6	1
	Полуавтомат для н.к.	1,0	1
2.	Токарно-револьверный	5,5	1	0,5/1,7	0,14	3	2,89	5,8	3,19
	Фрезерный	3,5	1
	Токарный	4,5	1
	Таль электрическая	0,85	1
3.	Кран-балка	3,06	2	0,5/1,7	0,2	3	2,31	4,46	2,45
	Отрезной	1,9	1
	Тельфер	0,85	1
	Горно-коксовое	0,8	1
4.	Трубоотрезной	2,8	1	0,65/1,2	0,2	1	4	7,84	5,6
	Труботочильный	7,0	1
5.	Машина св. точечная	37,64	1	0,6/1,33	0,35	1	2	35,13	23,18
	Машина св. шовная	12,55	1
6.	Трансформатор св.	4,65	1	0,65/1,2	0,35	1	2	3,25	2,32
7.	Вентилятор	7,0	3	0,8/0,75	0,8	6	1	34,96	30,76
	Вентилятор	4,5	1
	Вентилятор	10,0	1
	Вентилятор дутьевой	1,2	1
	Вентилятор вытяжной	7,0	1
8.	Печь муфельная	2,2	1	0,95/0,3	0,8	1	1	6,56	6,85
	Шкаф сушильный	6,0	1
9.	Высокочаст. установка	25	1	0,4/2,3	0,8	1	1	20	8,8

(10)

Тогда

Расчетная активная и реактивная мощность по РМЦ в целом:

кВт (11)

где - коэффициент максимума [ ] табл.2.2.

кВар (12)

7. Определение расчетной нагрузки по заводу в целом

Расчетный максимум остальных цехов определяется по коэффициенту спроса, взятого по справочным данным. Определение

(13)

По этим аналитическим выражениям определяют максимум силовой нагрузки цехов. Также необходимо учесть нагрузку искусственного освещения.

Эта нагрузка как правило определяется по удельной плотности s Вт/м2 площади цеха (или территории предприятия).

Определение расчетной нагрузки рассмотрим на примере ремонтно-механического цеха.

Параметры цеха: РРРМЦ = 41,33 кВт; cosf = 0,62; tgf = 1,26; kc = 0,23

№

Наименование цеха

Рн, кВт

Кс

, кВт

,кВар

1.	Литейный цех	5700	0,8/0,75	0,8	4560	3420
2.	РМЦ	41,33	0,62/1,26	0,23	9,5	11,97
3.	Кузнечный цех	1800	0,8/0,75	0,85	1530	1147,5
4.	Главный корпус (6кВ) Главный корпус (0,4кВ)	12100 1200	0,5/1,73 0,4/2,3	0,16 0,15	1936 180	3349,3 414
5.	Корпусно-котельный цех	3500	0,8/0,75	0,8	2800	2100
6.	Компрессорная (6кВ) Компрессорная (0,4кВ)	2150 550	-0,9/-0,48 0,8/0,75	0,8 0,85	1720 467,5	-825,6 350,6
7.	Такелажно-парусный цех	7900	0,8/0,75	0,8	6320	4740
8.	Сухой док	1900	0,9/0,48	0,8	1520	729,6
9.	Заводоуправление	280	0,5/1,73	0,16	44,8	77,5
10.	Механический док	1900	0,5/1,73	0,16	304	525,9
11.	Кислородная станция (6кВ) Кислородная станция (0,4кВ)	1300 350	0,8/0,75 0,7/1,02	0,8 0,8	1040 280	780 285,6
12.	Плавающий док	3500	0,5/1,73	0,16	560	968,8
13.	Лесосушилка	470	0,9/0,48	0,8	376	180,5

кВт (14)

кВар (15)

Нагрузка искусственного освещения определяется по следующим расчетным формулам:

, (16)

где s0 – удельная плотность осветительной нагрузки на 1 м2 полной площади; Вт/м2.

Так как высота РМЦ h=3 м, то в качестве источников света цеха используем люминесцентные лампы, ; Вт/м2

kC0 - коэффициент спроса освещения (справочная величина) [ ].

F- площадь цеха, м.

кВт (17)

кВар (18)

Расчетный максимум цеха на напряжение 0,4 кВ с учетом осветительной нагрузки и потерь в трансформаторе определяется по формуле:

(19)

(20)

При определении максимальной нагрузки по заводу в целом, необходимо учесть коэффициент разновременности максимумов , а также потери в цеховых трансформаторах, линиях распределительной сети и других элементах. Так как эти элементы еще не выбраны потери в трансформаторах цеховых подстанций и учитываем приближенно, по суммарным значениям нагрузок напряжением до 1000 В, т.е.

кВт(21)

кВар(22)

где

кВА(23)

Мощность требуемая для освещения территории:

кВт (24)

(25)

- коэффициент учитывающий потери на пускорегулирующею аппаратуру.

- коэффициент спроса на освещение территории.

кВар(26)

Согласно формуле (19,20) расчетный максимум цеха равен:

кВт(27)

кВар(28)

Результаты расчетов сведены в табл.6.

Итого по заводу

24525,1

19668,6

33005,1

4.	Главный корпус	1936	3349,3	3000		1949,6	3417,5	3934,5
6.	Компрессорная	1720	-825,6	1800		1733,6	-757,3	1891,8
11.	Кислородная станция	1040	780	2700		1053,6	848,2	1352,6

№ №

Наименование цеха

, кВт

, кВар

, кВт

, кВар

, кВт

, кВар

, кВА

1.	Литейный цех	4560	3420	1225	2,4	0,98	0,484	2,88	1,4	13,65	68,276	4576,5	3490,8	5755,8
2,	Ремонтно-механический цех	9,5	11,97	975		1		2,34	1,13			580,5	350	677,8
3.	Кузнечный цех	1530	1147,5	1800		0,98		4,23	2,04			1547,8	1217,8	1969,4
4.	Главный корпус	180	414	3000		0,9		6,48	3,13			200,1	485,4	525,02
5.	Корпусно-котельный	2800	2100	6600		0,98		15,52	7,51			2829	2175,7	3568,8
6.	Компрессорная	467,5	350,6	1800		0,95		4,1	1,98			485,25	420,8	642,3
7.	Такелажно-парусный цех	6320	4740	3000		0,95		6,84	3,31			6340,5	4811,6	7959,4
8.	Сухой док	1520	729,6	5750		0,95		13,11	6,34			1546,7	814,2	1743,3
9.	Заводоуправление	44,8	77,5	3675		0,9		7,9	3,84			66,35	149,6	163,6
10.	Механический док	304	525,9	9680		0,95		22,07	10,68			339,72	604,8	693,6
11.	Кислородная станция	280	285,6	2700		0,95		6,15	2,98			300	356,8	466,1
12.	Плавающий док	560	968,8	1925		0,95		4,39	2,12			578,04	1040	1189,8
13.	Лесосушилка	376	180,5	3600		0,95		8,21	3,97			397,86	252,7	471,3

В табл.6. нагрузка 6 кВ представлена отдельно. Так как у 6 кВ потребителей отсутствует нагрузка на освещение. Также необходимо заметить, что в компрессорной используются синхронные двигатели, которые имеют «опережающий» cosf, т.е. они выдают реактивную мощность в сеть и в расчетах принимаются со знаком «минус».

Как было указано выше при определении максимальной нагрузки по заводу в целом, необходимо учесть коэффициент разновременности максимумов .

кВт(29)

кВар(30)

Определим мощность компенсационных устройств, которые надо установить у потребителя и полную мощность, подведенную к шинам ППЭ.

При реальном проектировании энергосистема задает экономически выгодную (близкую к оптимальной) величину реактивной мощности QЭ в часы максимальных нагрузок системы.

кВар(31)

кВар (32)

кВА(33)

8. Определение центра электрических нагрузок

Для построения картограммы нагрузок, как наглядной картины территориального расположения мощностей цехов, необходимы центры электрических нагрузок этих цехов. При реальном проектировании для нахождения ЦЕН возможно использование различных методов. Для учебного проекта принимаем, что ЦЭН каждого цеха находиться в центре тяжести фигуры плана цеха. Поэтому теоретически находят только ЦЭН завода, который необходим для ориентировочного определения места расположения ПГВ. На генеральном плане завода произвольным образом выбираются оси координат, а координаты ЦЭН определяются по следующим формулам:

, (30)

Далее строим картограмму электрических нагрузок. Картограмма строится из условия, что площади кругов в выбранном масштабе являются расчетными, полными нагрузками цехов:

(31)

где ri – радиус круга определяющего нагрузку цеха.

PPi – расчетная нагрузка цеха.

m – масштаб.

Силовая нагрузка до и выше 1000 В изображается различными кругами. Осветительная нагрузка наносится в виде сектора круга рис.3.

Для удобства результаты расчета сводим в табл.7.

Табл.7.

№					,мм
1.	4576,5	2,88	86	105	17	0,22
2.	580,5	2,34	10	98	6	1,4
3.	1547,8	4,23	63	79	10	1
4.	200,1	6,48	86	70	4	10
5.	2829	15,52	31	57	13	2
6.	485,25	4,1	49	55	6	3
7.	6340,5	6,84	32	84	20	0,5
8.	1546,7	13,11	68	40	10	3
9.	66,35	7,9	7	25	2	50
10.	330,72	22,07	36	21	21	1,2
11.	300	6,15	29	9	5	6
12.	578,04	4,39	102	39	6	3
13.	397,86	8,21	72	14	5	7,5

6кВ

4.	1949,6				11
6.	1733,6				10
11.	1053,6				8

Рис.3. Масштаб: 5 кВт/мм

9. Выбор системы питания

Система электроснабжения любого предприятия может быть условно разделена на две подсистемы – это система питания и система распределения энергии внутри предприятия.

В системы питания входят следующие элементы: питающие ЛЭП, пункт приема электрической энергии это может быть ПГВ или ГПП, состоящие из устройства высшего напряжения, силовых трансформаторов и распределительного устройства низшего напряжения.

Таким образом, выбор системы питания производится в следующей последовательности:

Выбор устройства высокого напряжения системы питания.

Выбор ЛЭП.

Выбор рационального напряжения.

Выбор трансформаторов ППЭ.

Выбор устройства высокого напряжения системы питания

Выбор устройства высокого напряжения должно осуществляется на основе нормативных документов в следующем порядке:

Для УВН ППЭ должны выбираться только типовые решения.

При выборе УВН должны учитываться следующее факторы:

Уровень надежности потребителей.

Расстояние до системы равно 15 км.

Вид схемы питания.

Влияние окружающей среды.

Разного рода особые условия.

Трансформаторы на ППЭ выбираем только с РПН. Исходя из этого, выбираем схему линия – выключатель – трансформатор (рис.4).

Рис.4.

Выбор линии электропередачи.

Питание завода осуществляется по двухцепной воздушной ЛЭП. Uc=110кВ.

Выбор сечения питающих ЛЭП производится по допустимому нагреву максимальным расчетным током.

А.(32)

Сечение линии выбираем по экономической плотности тока и по току послеаварийного режима.

мм.(33)

где -экономическая плотность тока [ ] табл. 1.3.36.

А.(34)

Выбираем ближайшее стандартное сечение, провод марки АС-70 (Iд=265 А).

1.Проверка выбранного сечения по току допустимого нагрева:

(35)

2.Проверка выбранного сечения провода по падению напряжения в линии при нормальном и послеаварийном режиме.

По условиям проверки падение напряжения на кабельной линии должно быть:

В нормальном режиме UНР Ј 5%,

В после аварийном режиме UНР Ј 10 %.

Потеря напряжения в нормальном режиме:

(36)

Потеря напряжения в аварийном режиме:

(37)

Т.к. выбранное сечение удовлетворяет всем условиям выбора, то принимаем провод марки АС-70.

Выбор рационального напряжения. Под рациональным напряжением Uрац понимается такое значение стандартного напряжения, при котором сооружение и эксплуатация СЭС имеют минимальное значение приведенных затрат.

Рациональное напряжение Uрац распределения электроэнергии выше 1 кВ определяется на основании ТЭР и для вновь проектируемых предприятий в основном зависит от наличия и значения мощности ЭП напряжением 6-10 кВ. Наличия собственной ТЭЦ и величины её генераторного напряжения, а также напряжения системы питания.

ТЭР не проводят в следующих случаях:

если мощность ЭП 6 кВ составляет от суммарной мощности предприятия менее 10-15 %, то Uрац распределения принимается равным 10 кВ, а ЭП 6 кВ получает питание через понижающие трансформаторы 6/10 кВ;

если мощность ЭП 6 кВ составляет от суммарной мощности предприятия более 40%, то Uрац распределения принимается равным 6 кВ;

(38)

Таким образом рациональное напряжение Uрац принимаем 6 кВ.

Выбор силовых трансформаторов ППЭ. Выбор трансформаторов ППЭ производится по ГОСТ 14209-85, т.е. по расчетному максимуму нагрузки Sз. По заводу намечаются два стандартных трансформатора. Намеченные трансформаторы проверяются на эксплуатационную (систематическую) и послеаварийную нагрузку.

По суточному графику (зима) определим среднеквадратичную мощность:

(39)

Рис.5. График электрических нагрузок предприятия.

Часы	Зима		Лето
	S,%	S,МВА	S,%	S,МВА
0	65	17,28	62	16,48
1	65	17,28	62	16,48
2	60	15,95	51	13,56
3	65	17,28	62	16,48
4	65	17,28	62	16,48
5	62	16,48	56	14,89
6	55	14,62	48	12,76
7	70	18,61	62	16,48
8	90	23,93	80	21,27
9	100	26,59	92	24,46
10	100	26,59	92	24,46
11	96	25,52	90	23,93
12	88	23,39	84	22,33
13	95	25,26	90	23,93
14	93	24,72	88	23,39
15	90	23,93	85	22,60
16	88	23,39	82	21,08
17	90	23,93	83	22,06
18	92	24,46	84	22,33
19	90	23,93	82	21,08
20	93	24,72	87	23,13
21	93	24,72	90	23,93
22	90	23,93	85	22,60
23	80	21,27	76	20,20

Мощность одного трансформатора для n=2 – трансформаторной подстанции:

(40)

Намечаем трансформатор марки ТДН-16000/110. Как правило выбранные трансформаторы проверяются на систематическую и аварийную нагрузку. Очевидно, что намеченный трансформатор не пройдет проверку на аварийную перегрузку, т.к. - трансформатор всегда будет работать в режиме перегрузки.

Поэтому намечаем трансформатор марки ТДТН-25000/110.

Проверка выбранного трансформатора на перегрузочную способность:

Коэффициент предварительной загрузки:

(41)

Коэффициент максимума:

(42)

Коэффициент аварийной перегрузки:

(43)

Число часов перегрузки:

(44)

Для h=5ч, системы охлаждения “Д“ и региона г.Омска К2доп=1,32 [ ] табл.1.36.

Так как , то выбранный трансформатор марки ТДН-25000/110 удовлетворяет условиям выбора.

10. Размещение компенсационных устройств в сети предприятия

Для рационального выбора мощности трансформаторов комплектных трансформаторных подстанций необходимо учесть скомпенсированную реактивную мощность т.е. с учетом размещения БСК по узлам нагрузки электрической сети.

Выбор мощности компенсирующих устройств (Qкм) по заводу в целом был произведен в разделе 7 исходя из баланса реактивных нагрузок на шинах 6 – 10 кВ ППЭ т.е.

кВар(45)

Распределение реактивной мощности по узлам нагрузки будем производить одним из упрощенных аналитических методов, методом пропорционально реактивными нагрузками узлов. В этом случае величина мощности БСК (QКi) в каждом i-м узле нагрузки будет равна:

(46)

Qнагр i – реактивная нагрузка в i – м узле

Qнагр S - сумма реактивных нагрузок всех узлов, кВар.

Qнагр S = 23647,8 кВар.

Для более удобного представления все данные этого расчета сведены в табл.9. Сумма мощностей стандартных БСК должна быть меньше чем величина QКУ, по заводу в целом QКУ =5870,83 кВарі QБСК = кВар. Это объясняется тем, что в расчетах не учитываются кабельные линии, которые являются также источниками реактивной мощности.

Табл.9.

№

Наименование цеха

БСК

Тип БСК

	Литейный цех	3490,8	866,6	150	900	УК-0,38-150У3
	РМЦ	350	86,89	-	-	-
	Кузнечный цех	1217,8	302,33	300	300	УК-0,38-300У3
	Главный корпус	485,4	120,5	-	-	-
	Корпусно-котельный цех	2175,7	540,14	300	600	УК-0,38-300У3
	Компрессорная	420,8	104,4	-	-	-
	Такелажно-парусный цех	4811,6	1194,53	300	1200	УК-0,38-300У3
	Сухой док	814,2	202,13	150	150	УК-0,38-150У3
	Заводоуправление	149,6	37,14	-	-	-
	Механический док	604,8	150,15	150	150	УК-0,38-150У3
	Кислородная станция	356,8	88,58	-	-	-
	Плавающий док	1040	258,2	75	300	УК-0,38-75У3
	Лесосушилка	252,7	67,73	-	-

11. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций

Число КТП и мощность их трансформаторов определяется общей мощностью (SСМ) цеха (цехов), удельной плотностью нагрузки и требованиями надежности электроснабжения.

В качестве примера рассмотрим литейный цех:

Мощность цеха с учетом компенсации реактивной мощности:

(47)

где - мощность компенсационных устройств в данном узле.

Удельная мощность по площади цеха:

(48)

где F – площадь цеха, м.

Т.к. удельная плотность электрической нагрузки более , то на цеховой подстанции можно устанавливать трансформаторы 2500 кВА.

№

Наименование цеха

кВт

кВар

QБСК кВар

кВА

Sуд кВА

Категория ЭП

Число и мощность КТП

КЗ НР

КЗ ПАР

1.

Литейный цех

4576,5

3490,8

900

5259

4,3

2

4 2500

0,5

1,06

2.

РМЦ

580,5

350

-

677,8

0,69

2

2 630

0,5

1,07

3.

Кузнечный цех

1547,8

1217,8

300

1800

1

3

1 2500

0,7

-

4.

Главный корпус

200,1

485,4

-

525

0,17

3

1 630

0.8

-

5.

Корпусно-котельный

2829

2175,7

600

3238

0,49

2

2 2500

0,6

1,3

6.

Компрессорная

485,25

420,8

-

642,3

0,35

2

2 630

0,5

1,02

7.

Такелажно-парусный цех

6340,5

4811,6

1200

7297

2,43

3

4 2500

0,7

1,4

8.

Сухой док

1546,7

814,2

150

1683

0,29

3

4 630

0,6

1,3

9.	Заводоуправление	66,35	149,6	-	163,6	-	3	-	-	-
10.	Механический док	339,72	604,8	150	731,2	0,07	3	1 1000	0,7	-

11.

Кислородная станция

300

356,8

-

466,1

0,17

2

2 400

0,6

1,16

12.

Плавающий док

578,04

1040

300

939

0,48

3

1 1000

0,9

-

13.

Лесосушилка

397,86

252,7

-

471,3

0,13

2

2 400

0,5

1,17

Так как заводоуправление потребляет мощность меньше 250 кВА целесоосбразно присоединить его к механическому доку.

12. Определение потерь мощности в трансформаторах

Потери активной и реактивной мощности в трансформаторах определяется по формулам:

(48)

(49)

где DPXX, DPКЗ – потери холостого хода и короткого замыкания [ ].

(50)

(51)

Рассмотрим расчет потерь на примере литейного цеха:

Sнт = 2500 кВА; IXX% = 1% ;Uкз = 6.5%; DPxx = 3.85 кВт; DPкз = 23,5 кВт.

Для нормального режима работы:

Для послеаварийного режима:

Расчет потерь мощности для остальных трансформаторов ведется аналогично (табл.11).

Табл.11.

№	Наименование цеха	n, Sтр	Ixx,%	Uкз, %	D Pxx	DPкз	DQxx	DQкз	DРт нр	DQ нр	DР пар	DQ пар
1	Литейный цех	42500	1	6,5	3,85	23,5	25	162,5	16,86	110,1	20,9	141,3
2	РМЦ	2630	1.5	5.5	2	7.3	9.45	34.65	4.9	23,2	10,35	49,12
3	Кузнечный цех	12500	1	6,5	3,85	23,5	25	162.5	15,36	104,62	-	-
4	Главный корпус	1630	1.5	5.5	2	7.3	9.45	34.65	5,5	26,42	-	-
5	Корпусно-котельный	22500	1	6,5	3,85	23,5	25	162.5	11,93	79,25	43,56	299,6
6	Компрессорная	2630	1.5	5.5	2	7.3	9.45	34.65	4,9	23,23	9,6	45,5
7	Такелажно-парусный цех	42500	1	6,5	3,85	23,5	25	162.5	18,28	119,9	30,73	209,25
8	Сухой док	4630	1.5	5.5	2	7.3	9.45	34.65	8,6	40,9	10,17	48,18
9	Заводоуправление	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
10	Механический док	11000	1.5	5.5	3	11.2	15	55	8,48	41,95	-	-
11	Кислородная станция	2400	3	5.5	1.3	5.4	12	22	3,57	27,96	8,56	41,6
12	Плавающий док	11000	1.5	5.5	3	11.2	15	55	12,07	59,55	-	-
13	Лесосушилка	2400	3	5.5	1.3	5.4	12	22	3,27	26,75	8,69	42,11

13. Схема канализации эл.энергии по территории

.

Рис.6. КЛЭП 6 кВ

КЛЭП 0.4 кВ

14. Выбор сечения и марки проводников

В промышленных распределительных сетях выше 1000 В в качестве основного способа канализации электроэнергии применяются кабельные ЛЭП и токопроводы 6-10 кВ.

Выбор сечения КЛЭП производится в соответствии с учетом нормальных и ПАР режимов работы электрической сети и перегрузочной способности кабелей различной конструкции. Прокладка кабелей будет производится в земле. При проверке сечения кабелей по условию ПАР для кабелей напряжением до 10 кВ необходимо учитывать допускаемую в течении 5 суток на время ликвидации аварии перегрузку для кабелей с бумажной изоляцией до 30% номинальной.

Рассмотрим выбор кабельных линий на примере линии ПГВ-Литейный цех.

(52)

(53)

(54)

Номинальный ток нормального режима:

(55)

Сечение линии выбираем по экономической плотности тока и по току послеаварийного режима.

(56)

Принимаем стандартное сечение F =240 мм2 Iдоп нр = 390 А.

(57)

(58)

(59)

Ток послеаварийного режима:

(60)

Допустимый длительный ток нормального режима:

(61)

где -коэффициент учитывающий температуру окружающей среды [ ] табл.1.3.3.

- коэффициент учитывающий количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле [ ] табл.1.3.26.

Допустимый длительный ток послеаварийного режима:

(62)

Т.к. увеличиваем количество прокладываемых кабелей до 4 шт.

Номинальный ток нормального режима:

Сечение линии выбираем по экономической плотности тока и по току послеаварийного режима.

Принимаем стандартное сечение F =120 мм2 Iдоп нр = 260 А.

Ток послеаварийного режима:

Допустимый длительный ток нормального режима:

где -коэффициент учитывающий температуру окружающей среды [ ] табл.1.3.3.

- коэффициент учитывающий количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле [ ] табл.1.3.26.

Допустимый длительный ток послеаварийного режима:

Окончательно выбираем кабель марки ААШв-6 4(3 x 120).

Результаты расчетов сведены в табл.12.

№

КЛЭП

Марка, кол-во, сечение ЛЭП

1

ПГВ-ТП1

4576,5

2590,8

16,86

110,1

20,9

141,3

128

257

120

1

0,8

208

270,4

ААШв-6 4(3 120)

2

ПГВ-ТП2

580,5

350

4.9

23,2

10,35

49,12

33,4

68,61

35

0,93

116,25

151,12

ААШв-6 2(3 35)

3

ПГВ-ТП3

1547,8

917,8

15,36

104,62

-

-

89,86

-

70

0,93

176,7

-

ААШв-6 2(3 70)

4

ПГВ-ТП4

2136,1

3834,7

5,5

26,42

-

-

212,4

-

185

0,93

316,2

-

ААШв-6 (3 185)

5

ТП4-6кВ №4

1936

3349,3

-

-

-

-

186,1

-

150

0,93

279

-

ААШв-6 2(3 150)

6

ПГВ-ТП7

6340,5

3611,6

18,28

119,9

30,73

209,25

119,1

238,3

1

0,85

221

287,3

ААШв-6 6(3 120)

7

ПГВ-ТП5

2829

1575,7

11,93

79,25

43,56

299,6

158,1

330,1

150

0,93

279

362,7

ААШв-6 2(3 150)

8

ПГВ-ТП13

397,86

525,7

3,27

26,75

8,69

42,11

32,85

67,2

25

0,93

97,65

126,94

ААШв-6 2(3 25)

9

ПГВ-ТП8

2124,7

1404,2

20,67

100,45

10,17

48,18

126

248,4

120

0,93

241,8

314,34

ААШв-6 2(3 120)

10

ТП8-ТП12

578,04

740

12,07

59,55

-

-

47,81

-

50

0,93

144,15

-

ААШв-6 2(3 50)

11

ПГВ-ТП6

2205,2

-404,8

4,9

23,23

9,6

45,5

107,9

215,9

120

0,93

241,8

314,34

ААШв-6 2(3 150)

12

ТП6-6кВ №6

1720

-825,6

-

-

-

-

91,79

-

70

0,93

176,7

-

ААШв-6 2(3 70)

13

ПГВ-ТП10

1746

1741,2

12,05

87,51

8,56

41,6

122

240,7

120

0,93

241,8

314,34

ААШв-6 2(3 120)

14

ТП10-ТП11

1340

1136,8

3,57

27,96

8,56

41,6

85,5

172,3

95

0,93

209,25

272,02

ААШв-6 2(3 95)

15

ТП11-6кВ№11

1040

780

-

-

-

-

62,54

-

50

0,93

144,15

-

ААШв-6 2(3 50)

16

ТП10-СП9

66,35

149,6

-

-

-

-

7,87

-

10

0,93

55,8

-

ААШв-6 2(3 10)

15. Расчет токов короткого замыкания

При расчете токов короткого замыкания вводятся некоторые допущения:

Все ЭДС считаются совпадающими по фазе.

ЭДС источников остаются неизменными.

Не учитываются поперечные емкости цепи короткого замыкания и токи намагничивания трансформаторов.

Активное сопротивление цепи короткого замыкания схемы напряжением выше 1000 В учитывается только при соотношении

rS = 1/3·лxS.

Расчет будем вести в относительных единицах, приведенных к базисным условиям.

Расчет токов короткого замыкания в точке К-1.

Принимаем за базисное условие Sб=Sc=1000 МВА; Uб=115 кВ; хс=0,8 о.е.; Ес=1.

Определим базисный ток:

(63)

Сопротивление воздушной линии:

(64)

(65)

Полное сопротивление воздушной линии:

(66)

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-1:

(67)

Ударный ток КЗ:

(68)

Расчет токов короткого замыкания в точке К-2.

Принимаем за базисное условие Sб=Sc=1000 МВА; Uб=6,3 кВ;

Определим базисный ток:

(69)

Сопротивление трансформатора:

(70)

Результирующее сопротивление схемы замещения до точки К-2:

(71)

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-2:

(72)

Найдем токи подпитки от синхронных двигателей. Синхронные двигатели на 6 кВ располагаются в цехе №6 (2 синхронных двигателя СТДН14-46-8УЗ) Рн=800 кВт, Sн=938 кВА. В цехе №11 расположены асинхронные двигатели (2 асинхронных двигателя АЗ12-41-4У4) Рн=500 кВт, Sн=561,798 кВА. В цехе №4 расположены асинхронные двигатели (2 асинхронных двигателя АЗ13-59-4У4) Рн=1000 кВт, Sн=1111 кВА.

Сопротивление СД цеха №6:

(72)

Сопротивление кабельной линии ПГВ-6кВ цеха№6:

(73)

(74)

Сопротивление АД цеха №11:

(75)

Сопротивление кабельной линии ПГВ-6кВ №11:

(76)

(77)

Сопротивление АД цеха №4:

(78)

Сопротивление кабельной линии ПГВ-6кВ №4:

(79)

(80)

Ток подпитки от СД №6:

(81)

Ток подпитки от АД №11:

(82)

Ток подпитки от АД №4:

(83)

Ударный ток короткого замыкания в точке К-2:

(84)

Расчет токов короткого замыкания в точке К-3.

Результирующее сопротивление схемы замещения до точки КЗ К-3:

(85)

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-3:

(86)

Ударный ток КЗ:

(87)

Расчет токов короткого замыкания в точке К-4.

Систему принимаем системой бесконечной мощности, сопротивление системы равно 0 (Sc=; xc=0).

Сопротивление силового трансформатора ТП-1 (мОм):

RTP=0.64 XTP=3.46

Сопротивление трансформатора тока (мОм):

RTA=0.3 XTA=0.2

Сопротивление автоматического выключателя (мОм):

RКВ=0.65 XКВ=0,17

Сопротивление контактов (мОм):

RK=0.2

Сопротивление шин ШМА4 (мОм):

RШ=0,034 ХШ=0,016

Сопротивление дуги (мОм):

RД=4

Результирующее сопротивление схемы замещения:

(88)

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке К-4:

(89)

Ударный ток КЗ:

(90)

16. Выбор и проверка элементов системы электроснабжения предприятия

Выбор и проверка высоковольтных выключателей.

Ток в питающей линии ВЛЭП в нормальном режиме Iнр=69,87А; в после-

аварийном режиме-Iпар=139,56А.

Предварительно выбираем выключатель ВМТ-110Б-20/1000УХЛ1.

(91)

Табл.13.

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки
UУСТ=110 кВ	UНОМ=110 кВ	UНОМUУСТ
IРАБ.МАХ=139,56 А	IНОМ=1000 А	IНОМIРАБ.МАХ
IПО=3,635 кА	IОТКЛ.Н=20 кА	IОТКЛ.НIПО
iу=9.767 кА	im.дин=52 кА	im.динiу
BK=1.321 кА2/с	ITtT=60 кА2/с	ITtT BK

Выключатель по условиям проверки проходит. Принимаем его к установке.

Выбор и проверка разъединителей, отделителей и короткозамыкателей.

Предварительно выбираем разъединитель РНД-110/630Т1.

Табл.14.

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки
UУСТ=110 кВ	UНОМ=110 кВ	UНОМ UУСТ

IРАБ.МАХ=139,56 А

IНОМ=630 А

IНОМ IРАБ.МАХ

iу=9.767 кА

im.дин=80 кА

im.дин iу

BK=1.321 кА2/с

ITtT=126 кА2/с

ITtT BK

Выбранный разъединитель по условиям проверки проходит.

Предварительно выбираем короткозамыкатель КЗ-110Б-У1. Табл.15.

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки
UУСТ=110 кВ	UНОМ=110 кВ	UНОМ UУСТ

iу=9.767 кА

im.дин=32 кА

im.дин iу

BK=1.321 кА2/с

ITtT=37,5 кА2/с

ITtT BK

Выбранный короткозамыкатель по условиям проверки проходит.

Выбор и проверка выключателей на стороне 6кВ.

Выбираем выключатель на отводе трансформатора ТДТН-25000/110.

Максимальный рабочий ток:

(92)

(93)

Предварительно выбираем выключатель марки ВЭЭ-6-40/2500У3(Т3).

(94)

Табл.16.

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки
UУСТ=6 кВ	UНОМ=6 кВ	UНОМUУСТ
IРАБ.МАХ=2437 А	IНОМ=2500 А	IНОМIРАБ.МАХ
IПО=17,75 кА	IОТКЛ.Н=40 кА	IОТКЛ.НIПО
iу=45,397 кА	im.дин=128 кА	im.динiу
BK=72,464 кА2/с	ITtT=120 кА2/с	ITtT BK

Данный выключатель по условиям проверки проходит.

Для установки на ПГВ(РУНН), а также на РП принимаем ячейки марки К-98.

Выбор и проверка трансформаторов тока (ТА)

По напряжению и току в первичной обмотке трансформатора тока выбираем трансформатор тока марки ТШЛ-10КУ3.

Табл.17.

Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки
UУСТ=6 кВ	UНОМ=6 кВ	UНОМ UУСТ

IРАБ.МАХ=2437 А

IНОМ=2500 А

IНОМ IРАБ.МАХ

IПО=17,75 кА

IОТКЛ.Н=40 кА

IОТКЛ.Н IПО

BK=72,464 кА2/с

tT=4; kT=35

Bk (kTIНОМ)2tT

Z2=0.794 Ом

Z2НОМ=1,2 Ом

Z2НОМ Z2

Проверку на динамическую стойкость не производим, т.к. это шинный трансформатор тока. Трансформаторы тока включены в сеть по схеме “неполной звезды” на разность токов двух фаз (рис.10.).

Рис.10. Схема включения приборов к ТТ.

Табл.18.

Прибор	Тип	Кол-во	Sпр.А,В*А	SпрСВ*А
Амперметр	Э-377	1	0,1	-
Ваттметр	Д-335	1	0,5	0,5
Варметр	Д-335	1	0,5	0,5
Счетчик активной энергии	СА4У	1	2,5	2,5
Счетчик реактивной энергии	СР4У	2	2,5	2,5

Общее сопротивление приборов:

rприб = (95)

Допустимое сопротивление проводов

(96)

Принимаем кабель с алюминиевыми жилами, ориентировочная длина 50 м ТТ соединены в “неполную звезду”, поэтому lрас = l, тогда минимальное сечение

(97)

где - удельное сопротивление материала провода.

Принимаем кабель АКРВГ с жилами сечения 4 мм2

(98)

Уточним полное сопротивление приборов:

(99)

Выбор и проверка трансформаторов напряжения.

Табл.19.

Прибор	Тип	Кол-во	Sпр.,В*А	SпрВ*А
Ваттметр	Д-335	1	2	2
Варметр	Д-335	1	1,5	1,5
Счетчик активной энергии	СА4У	1	1,5	1,5
Счетчик реактивной энергии	СР4У	1	3	3
Частотометр	Д-337	8	2,5	20
Вольтметр	Э-335	2	2,5	5

UC.НОМ=U1НОМ=6кВ; класс точности 1; S2НОМ=200 ВАS2РАСЧ=33 ВА, трансформатор напряжения подобран правильно.

Рис.11. Схема подключения измерительных приборов к трансформатору напряжения

Проверка кабельных линий на термическую стойкость .

Определим минимальное сечение кабельной линии отходящей от ПГВ к ТП1 (для кабельных линий с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами С=85).

(100)

Кабельная линия №1 (ПГВ-ТП1) по термической стойкости проходит.

Выбор и проверка коммутационных аппаратов 0.4кВ

Выбираем автоматический выключатель на стороне 0.4кВ трансформаторной подстанции №3 (кузнечный цех).

(101)

Табл.20.

Выбираем выключатель марки ЭО25С. Расчетный параметр цепи	Каталожные данные аппарата	Условия выбора и проверки
UУСТ=0,4 кВ	UНОМ=0,4 кВ	UНОМUУСТ
IРАБ.МАХ=2842,58 А	IНОМ=4000 А	IНОМIРАБ.МАХ
IПО=16,157 кА	IОТКЛ.Н=65 кА	IОТКЛ.НIПО

Выключатель по условиям проверки подобран правильно.

Уставка тока срабатывания защиты от перегрузки:

(102)

Принимаем уставку Iрасц=3600 А.

Список литературы

Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков Электрическая часть станций и подстанций М: Энергоатомиздат, 1989 г.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) М: 1996 г.

Справочник по проектированию электроснабжения /Под ред. Д.Г. Барыбина и др. М: Энергоатомиздат, 1990

Федоров А.А. Смирнов Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по ЭсПП М: Энергоатомиздат 1987 г.

Методические указания для выполнения курсового проекта по ЭсПП. Сост. С..Г. Диев А.Я. Киржбаум

Справочник по проектированию электрических сетей и систем /Под ред

С.С. Рокотяна, И.М. Шапиро М: Энергоатомиздат 1985 г.