Автор: Пользователь скрыл имя, 14 Марта 2015 в 07:55, дипломная работа
Целью данного дипломного проекта является: спроектировать систему энергоснабжения для реконструкции старой системы электроснабжения машиностроительного завода «Аскольд» с выбором ТП, расчетом внешнего освещения, выбором числа и мощности трансформаторов, с определением мощности компенсирующих устройств, выбором сечения проводов и кабелей, выбором защитных устройств, расчётом релейной защиты электродвигателей напряжением 10 кВ, расчётом капитальных затрат на реконструкцию и расчетом заводской себестоимости 1квт.ч. потребляемой электроэнергии, расчетом искусственного заземления и молниезащиты ГПП.
Аннотация………………………………..………………………………………..........……....7
Введение……………………………..………………………………………..………...……....8
1 Исходные данные для проектирования……………..……………….……………......…...10
1.1 Характеристика источника питания…………………..………………………….....…...12
1.2 Характеристика режима работы проектируемого объекта………….……………..…...12
1.3 Характеристика высоковольтных потребителей……………………....…..……...…….16
2 Расчет электрических нагрузок проектируемого объекта…….……………..….………..22
2.1 Расчёт силовых электрических нагрузок………………………………………..….…....22
2.2 Расчёт осветительных нагрузок цехов……………………..…………....……………….23
2.3 Расчёт наружного освещения……………………....………………..……...…….………30
2.4 Расчёт охранного освещения..………....………….……………………….……….....…..33
2.5 Расчёт освещения открытых площадок……….........………………………………....….34
3 Выбор числа и мощности трансформаторов на ТП с учётом с учётом компенсации реактивной мощности…...........……………………....................……….…....…...………….36
3.1 Выбор рекомендованного коэффициента загрузки….…..………………………..…….36
3.2 Подбор целесообразной мощности трансформаторов в соответствии с нагрузками цехов….......................……….……………………………………………………….......…….36
3.3 Определение числа трансформаторов……………………………...……………..……...38
3.4 Выбор местоположения ТП и распределение нагрузок по трансформаторным под станциям………………..……………………………………………………………………....38
3.5 Выбор низковольтных батарей статических конденсаторов…………...…..….……….40
4 Расчёт и построение картограммы электрических нагрузок……………….……….……46
5 Выбор числа и мощности трансформаторов на ГПП……………………………….….…49
5.1 Определение реактивной мощности, вырабатываемой синхронными двигателями………………………………………………………………………....…………49
5.2 Определение расчётной активной мощности предприятия……….……………………50
5.3 Определение реактивной мощности, получаемой от энергосистемы.……… ………51
5.4 Выбор числа и мощности трансформаторов на ГПП…………….……..……....………51
5.5 Расчёт потерь мощности и энергии в трансформаторах……….……….………………52
6. Выбор схемы внешнего электроснабжения предприятия и электрической схемы
заводской подстанции…………………………………………………………………………53
6.1 Расчёт и проверка сечений питающих ЛЭП……………………………………………..55
6.2 Определение потерь энергии с ЛЭП……………..…………………………………….. ..55
7 Технико-экономическое обоснование напряжения питающих ЛЭП с учётом стоимости ГПП………………………………………………………………..……………………….…...57
8 Составление баланса реактивной мощности для внутризаводской схемы электроснабжения. ……………………………………………………………………………………………...…...61
9 Расчёт сети внутризаводского электроснабжения……………….…………………… ….62
9.1 Уточнение варианта схемы электроснабжения с учётом высоковольтной нагрузки………………………………………………………………………….…………….62
9.2 Расчёт сечений кабельных линий на 0,4 кВ………..……………………………………64
9.3 Расчёт сети наружного освещения…………………………………………………….…66
10.1 Расчёт токов короткого замыкания в узловых точках схемы электроснабжения предприятия……………………………………………………………… …………...……..70
10.2 Компоновка ГПП, РП, ТП. Выбор и проверка оборудования и токопроводов на устойчивость к токам короткого замыкания………………………...……………………………………………………………79
11 Специальная глава дипломного проекта…………………………………………………89
11.1 Характеристика объекта и общая методика выбора и расчёта осветительных
сетей……………………………………………………...…………………………………….89
11.2 Расчёт осветительных нагрузок цеха…………………………………………………...89
11.3 Выбор светильников общего освещения……………………………………………….90
11.4 Расчёт освещения выполненного лампами ДРЛ………………………………………92
11.5 Расчёт освещения выполненного лампами ЛЛ………………………………………..94
11.6 Расчёт параметров аварийного освещения…………………………………………….95
12 Расчёт электроэнергетической составляющей себестоимости продукции промышленного предприятия……………………………………………………………………………..…….105
12.1 Стоимость электроэнергии, потреблённой промышленным предприятием за год………..…………………………………………………………………………………..…105
12.2 Годовая заработная плата рабочих и ИТР электрохозяйства предприятия.…....……106
12.3 Годовые отчисления на прочие ежегодные затраты…..………………………………111
12.4 Определение годовых амортизационных отчислений на реновацию ……………….112
12.5 Определение годовых отчислений в ремонтный фонд………………………………..113
12.6 Расчёт стоимости материалов, расходуемых при текущем ремонте и обслуживании электрохозяйства предприятия за год………………………………………………………..114
12.7 Определение прочих ежегодных затрат………………………………………………...114
12.8 Расчёт электроэнергетической составляющей себестоимости продукции промышленного предприятия……………………………………………………………………………………114
12.9 Расчёт удельной величины энергетической составляющей себестоимости
продукции……………………………………………………………………………………...115
12.10 Расчёт электроэнергетической составляющей себестоимости продукции промышленного предприятия ОАО «Аскольд» для эксплуатируемой системы электроснабжения……….115
13 Релейная защита синхронных и асинхронных электродвигателей напряжением свыше
1000 В………
13 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
СИНХРОННЫХ И АСИНХРОННЫХ
13.1 Расчёт токов короткого замыкания
Расчёт токов короткого замыкания необходим для выбора принципов и основных параметров защиты. Для расчётов параметров срабатывания защит должны быть рассчитаны максимальные токи КЗ, а для оценки чувствительности – минимальные.
Рисунок 1 Схема соединения системы электроснабжения
Схема замещения системы электроснабжения представлена на рис.2
Рисунок 2 Схема замещения системы электроснабжения
13.2 Расчёт параметров
схемы замещения системы
Энергосистема:
Определяется сопротивление системы
где Uс – междуфазное напряжение на шинах системы, кВ;
Sс – мощность системы, МВА;
х – реактивное сопротивление системы, Ом.
Определяется сопротивление воздушной линии электропередачи
где х0 – удельное реактивное сопротивление ВЛ, Ом/км,
l – длина линии ВЛ, км.
Для АС 70/11 х0 = 0,444 Ом/км;
Трансформатор:
Определяется сопротивление трансформатора с РПН, отнесённое к регулируемой стороне высокого напряжения, UсрВН = 116 кВ
где Uкср% - среднее напряжение короткого замыкания, Uкср% = 10,5,
UсрВН – междуфазное среднее напряжение, приведённое к стороне высокого напряжения.
Определяется регулирование под нагрузкой ΔUрпн
Расчётное напряжение UмаксВН имеет большее значение табличного напряжения, поэтому принимаем по таблице 13.2 UмаксВН = 125 кВ.
Определяются сопротивления трансформатора Хмин и Хмакс по формулам
где Sнтр – номинальная мощность трансформатора, МВА.
Кабельные линии:
Сопротивление выбирается исходя из выбранного сечения по разделу 9 ДП. Активные и реактивные сопротивления определяются по формулам
Полное сопротивление КЛ определяется по формулам
Расчёт сопротивления кабельной линии КЛ1 (ГПП – РП1)
Fст = 120 мм2; l = 0,165 км; х0 = 0,12 Ом/км; r0 = 0,258 Ом/км.
Расчёт сопротивления кабельной линии КЛ2 (ГПП – РП2)
Fст = 120 мм2; l = 0,26; x0 = 0,12 Ом/км; r0 = 0,258 Ом/км.
Расчёт сопротивления кабельной линии КЛ3 (РП1 – СД)
Fст = 35 мм2; l = 0,018 км; х0 = 0,095 Ом/км; r0 = 0,89 Ом/км.
Расчёт сопротивления кабельной линии КЛ4 (РП2 – АД)
Fст = 50 мм2; l = 0,06 км; х0 = 0,09 Ом/км; r0 = 0,62 Ом/км.
Электродвигатели:
От (РП1 – СД) Синхронный двигатель типа СДКП2-17-26-12К УХЛ4;
Рн = 630 кВт; Qн = 408 квар; Sн = 735 кВА; Uном = 10 кВ;
η = 95,8 %; КСД1 = 2,47 кВт; КСД2 = 4,46 кВт; n = 500 об/мин;
cos φ = 0,9; Iп / Iном = 4,4.
Сверхпереходное индуктивное сопротивление X``d = 0,2 Ом;
Коэффициент сверхпереходной ЭДС E* = 1,1.
Определяется сверхпереходная ЭДС двигателя СД
Определяется сверхпереходное сопротивление двигателя СД
где SнДВ – номинальная мощность электродвигателя, МВА.
От (РП2 – АД) Асинхронный двигатель типа BAO2 – 560LA – 4;
Pн = 630 кВт; Uном = 10 кВ; η = 93,5 %; n = 1500 об/мин;
cos φ = 0,89; Iп / Iном = 6,5.
Сверхпереходное индуктивное сопротивление X``d = 0,2 Ом;
Коэффициент сверхпереходной ЭДС E* = 0,9.
Полная номинальная мощность двигателя определяется по выражению
где РномДВ – активная мощность двигателя, кВт.
13.3 Расчёт токов короткого замыкания в точке К1
Определяется сопротивление до точки К1
Определяется максимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К1
Определяется ток двухфазного КЗ в точке К1
13.4 Расчёт токов короткого замыкания в точке К2
Определяется сопротивление до точки К2
Определяется максимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К2
Приводим ток трёхфазного КЗ к низкой стороне
Определяется минимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К2
Приводим ток трёхфазного КЗ к низкой стороне
Определяется ток двухфазного КЗ в точке К2
13.5 Расчёт токов короткого замыкания в точке К3
Определяется сопротивление до точки К3 от системы
Определяется максимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К3 от системы
Определяется минимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К3 от системы
Определяется сопротивление до точки К3 от синхронного двигателя и КЛ3
Определяется максимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К3 от синхронного двигателя и КЛ3
Определяется минимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К3 от синхронного двигателя и КЛ3
Определяется суммарный ток трёхфазного КЗ в точке К3
Определяется ток двухфазного КЗ в точке К3
ток от системы;
ток от системы;
Ток двухфазного КЗ в точке К3 с учётом подпитки от СД через КЛ3
13.6 Расчёт токов короткого замыкания в точке К4
Определяется сопротивление до точки К4 от системы
125+2,806+0,242=204,133 Ом,
Определяется максимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К4 от системы
Определяется минимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К4 от системы
Определяется сопротивление до точки К4 от синхронного двигателя
Определяется ток трёхфазного КЗ в точке К4 от синхронного двигателя
Определяется суммарный ток трёхфазного КЗ в точке К4
Определяется ток двухфазного КЗ в точке К4
ток от системы;
ток от системы;
Ток двухфазного КЗ в точке К4 с учётом подпитки от СД
13.7 Расчёт токов короткого замыкания в точке К5
Определяется сопротивление до точки К5 от системы
Определяется максимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К5 от системы
Определяется минимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К5 от системы
Определяется сопротивление до точки К5 от асинхронного двигателя и КЛ4
Определяется максимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К5 от асинхронного двигателя и КЛ4
Определяется минимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К5 от асинхронного двигателя и КЛ4
Определяется суммарный ток трёхфазного КЗ в точке К5
Определяется ток двухфазного КЗ в точке К5
ток от системы;
ток от системы;
Ток двухфазного КЗ в точке К5 с учётом подпитки от АД через КЛ4
13.8 Расчёт токов короткого замыкания в точке К6
Определяется сопротивление до точки К6 от системы
125+4,422+0,765=206,272 Ом,
Определяется максимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К6 от системы
Определяется минимально возможный ток трёхфазного КЗ в точке К6 от системы
Определяется сопротивление до точки К6 от асинхронного двигателя
Определяется ток трёхфазного КЗ в точке К6 от асинхронного двигателя
Определяется суммарный ток трёхфазного КЗ в точке К6
Определяется ток двухфазного КЗ в точке К6
ток от системы;
ток от системы;
Ток двухфазного КЗ в точке К6 с учётом подпитки от СД
Результаты расчетов трёхфазных и двухфазных токов короткого замыкания сведены в таблицу 13.1.
Таблица 13.1. – Токи короткого замыкания
Точка КЗ |
I(3)вн |
I(3)нн |
I(2)вн |
I(2)нн |
|
Примечание | |||
макс |
мин |
макс |
мин |
макс |
мин |
макс |
мин |
||
К1 |
8,341 |
8,341 |
7,256 |
7,256 |
|||||
К2 |
0,745 |
0,33 |
6,854 |
3,931 |
0,648 |
0,287 |
5,961 |
3,42 |
|
К3 |
0,73 |
0,325 |
6,72 |
3,875 |
0,635 |
0,283 |
5,846 |
3,371 |
|
|
|||||||||
К3 |
6,941 |
4,095 |
6,039 |
3,563 |
С учётом подпитки от СД через КЛ3 | ||||
|
|||||||||
К4 |
0,729 |
0,324 |
6,705 |
3,869 |
0,634 |
0,281 |
5,833 |
3,366 |
|
|
|||||||||
К4 |
6,927 |
4,091 |
6,026 |
3,559 |
С учётом подпитки от СД | ||||
|
|||||||||
К5 |
0,722 |
0,323 |
6,642 |
3,842 |
0,628 |
0,28 |
5,778 |
3,342 |
|
К5 |
6,814 |
4,011 |
5,928 |
3,489 |
С учётом подпитки от АД через КЛ4 | ||||
К6 |
0,717 |
0,321 |
6,592 |
3,822 |
0,623 |
0,279 |
5,735 |
3,325 |
|
К6 |
6,767 |
3,997 |
5,887 |
3,477 |
С учётом подпитки от АД |
Таблица 13.2 Номинальные, наибольшие и средние междуфазные напряжения электрических распределительных сетей (методические указания по курсовому проектированию)
Uном, кВ |
Uмакс, кВ |
Uср, кВ |
6 |
6,9 |
6,3 |
10 |
11,5 |
10,5 |
35 |
40,5 |
37 |
110 |
125 |
116 |
150 |
172 |
154 |
220 |
252 |
230 |
13.9 Расчёт релейной
защиты синхронного
На электродвигателях должны предусматриваться защиты от многофазных КЗ, от однофазных коротких замыканий на землю, защита от токов перегрузки и защита минимального напряжения.
13.10 Расчёт параметров
релейной защиты для
Защита от многофазных коротких замыканий
Должна предусматриваться ТО без выдержки времени с реле, включенного на разность двух фаз.
Расчёт токовой отсечки
Первичный ток срабатывания отсечки отстраивается от пускового тока электродвигателя и определяется по выражению
где Котс – коэффициент отстройки, учитывающий помимо апериодических составляющих в токе реле при переходных режимах ещё и погрешность реле и необходимый запас, его значение для токовых отсечек на реле типа РТ-40 принимаются 1,4 – 1,5 для асинхронных двигателей и 1,7 – 1,8 для синхронных двигателей. Если токовая отсечка реализована на реле типа РТ-80 или РТМ, то Котс = 2;
Кп – кратность пускового тока;
Iнд – номинальный ток двигателя.
Определяем номинальный ток двигателя
Принимаем для РТ-40:
Котс = 1,4; Кп = 6,5.
Ток срабатывания реле Iср :
Iср = К(3)сх •Iсз / КI ,
где К(3)сх - коэффициент схемы в режиме трехфазного КЗ, при включении реле на разность токов равен √3;
Информация о работе Электроснабжение машиностроительного завода