Введение
В настоящее время, в эпоху электрификации, когда электрооборудование применяется повсеместно, одной из главных задач при строительстве любого объекта, является правильное проектирование системы электроснабжения.
Одной из самых электропотребляемых производств, является железнодорожный транспорт. Данную отрасль, можно разделить на две группы, по признаку электропотребителя. Первая группа – контактная сеть. Вторая группа – предприятия железнодорожного транспорта.
Предприятия ж.д. транспорта включают в себя как объекты обслуживающие ж.д. (вокзалы, депо, станции и.т.д.) так и отдельный большие предприятия производящие продукцию для нужд ж.д. транспорта. Предприятия ж.д. используют обширный перечень производственных механизмов на электропитании. Вот наиболее часто используемые агрегаты:
Электродвигатели производственных механизмов встречаются в предприятиях всех служб. Наибольшие установленные мощности электропривода станков и других механизмов относятся к локомотивному и вагонному хозяйствам.
В цехах локомотивных и вагонных депо установлены токарные, сверлильные, фрезерные, строгальные, шлифовальные, токарно-карусельные, винторезные и другие станки. Кроме станков, к потребителям этой группы могут быть отнесены молоты, установленные в кузнечных цехах локомотивных и вагонных депо.
Станочное оборудование с электроприводом, как правило, небольшой мощности установлено в механических мастерских предприятий служб пути, грузового хозяйства, сигнализации и связи, электрификации и энергетического хозяйства, гражданских сооружений, отдела водоснабжения и др.
К силовым общепромышленным установкам относятся компрессоры, насосы, вентиляторы и подьемно-транспортные устройства.
Компрессорные установки широко применяются н железнодорожном транспорте – в локомотивных и вагонных депо для снабжения сжатым воздухом пневматического инструмента, проверки тормозной системы подвижного состава и других нужд.
Вентиляторы устанавливаются в производственных и служебно-бытовых зданиях для систем приточно-вытяжной вентиляции, калориферного отопления, в установках для сушки тяговых двигателей в локомотивных депо, местного отсоса в цехах и т.д.
Потребители рассматриваемой группы работают как правило в продолжительном режиме.
Подъемно-транспортные механизмы (мостовые краны, тали, кран-балки, электродомкраты и др.) применяются в локомотивных депо и других хозяйствах. Потребители этой группы работают в повторно-кратковременном режиме с частыми толчками нагрузки.
Электроосветительные нагрузки применяются на всех железнодорожных станциях, в хозяйствах всех служб. Наряду с нагрузками внутреннего освещения производственных, служебно-бытовых, административных, жилых и других зданий значительную долю нагрузок составляет наружное освещение станций, территорий предприятий и поселков.
В отношении обеспечения надежности электроснабжения потребители делятся на три категории.
К первой категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, срыв графика поездов, принести значительный ущерб железнодорожному транспорту и народному хозяйству в целом. Электроснабжение должно обеспечиваться от двух независимых источников питания, и перерыв электроснабжения допускается на время автоматического восстановления питания.
Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к нарушению производственного цикла и массовым простоям рабочих энергоемких предприятий. Рекомендуется обеспечивать питание от двух независимых источников питания. Перерыв в электроснабжении допустим лишь на время включения второго источника питания дежурным персоналом или выездной бригадой.
К третьей категории относятся все остальные электроприемники, не относящиеся к первой и второй категориям. Электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для восстановления электроснабжения, не превышают одних суток.
Реферат
В курсовом проекте рассчитаны электрические нагрузки цехов, определен центр электрических нагрузок. Выбрано место положения главной распределительной подстанции. Рассчитаны мощности цехов с учетом потерь в трансформаторах и с учетом компенсации реактивной мощности на низкой стороне. Для сети 10кВ выбраны кабельные линии. Рассмотрены два варианта схем электроснабжения – магистральная и радиальная схемы. Рассчитаны ток короткого замыкания для РУ-10 кВ, выбрано и проверено оборудование для схемы электроснабжения. Нарисована однолинейная схема электроснабжения.
Характеристики цехов предприятия
Наименование цеха
Руст, кВт
размеры, м
F, м2
Руд, Вт/м2
А
В
Пр-во модульного оборуд
1154
2800
412,143
Пр-во ПВХ изделий, кабель канал
1347
2820
477,66
Пр-во металл. корпусов
1280
2810
455,516
Заготовочный цех
1019
2850
357,544
итого
4800
/>
Структура установленной мощности предприятия
Ведомость нагрузок
№
Наименование эл. приёмников
n, шт.–PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK–
280
11200
0,65
0,8
0,75
5
Станок для резки металла
3
73
219
15987
0,6
0,7
1,02
6
Вентилятор
12
1
12
12
0,22
0,65
1,17
Итого
30
1019
Всего
122
4800
1. Расчет электрических нагрузок
1.1 Силовые электрические нагрузки
Расчет электрических нагрузок по цехам выполняется по методу упорядоченных диаграмм. Главным расчетным параметром этого метода является коэффициент расчетной мощности />, определяемый в зависимости от эффективного числа приемников />, и группового коэффициента использования /> для данного узла:
/>(1)
/>(2)
где n – число электроприемников в группе.
Расчетная активная нагрузка любой линии на 2УР находится по формуле
/>(3)
Расчетная реактивная мощность для электроприемников с индуктивным характером нагрузки определяется как
/>, (4)
где />принимается в зависимости от />:
/>/>(5)
Составим итоговую таблицу по расчёту электрических нагрузок цехов
№
Наименование цеха
Ррi
Qpi
Spi
1
Пр-во модульного оборуд
275,520
378,017
467,769
2
Пр-во ПВХ изделий, кабель канал
260,288
425,591
498,876
3
Пр-во металл. корпусов
282,300
562,333
629,216
4
Заготовочный цех
552,096
371,394
665,390
/>
Расчётные нагрузки цехов
1.2 Электрические нагрузки освещения
Расчет нагрузок производим с помощью коэффициента спроса: продолжение
–PAGE_BREAK–
Потребляемая мощность электроосвещением находиться по формуле:
Росв.=Кс*Ру (6)
где Кс – коэффициент спроса,
Ру – установленная мощность.
Ру = Руд*F (7)
где F – площадь цеха (м2)
Р уд – определяем из [1, табл. 6]
№
Наименование цеха
КСО
Р уд, кВт
F,
Росв.,
/>
Qосв,
м2
кВт
кВАр
1
Пр-во модуль. Оборуд.
0,95
14
2800
37,24
0,5
18,62
2
Пр-во металл. Корпусов.
0,95
16
2820
42,86
0,5
21,43
3
Пр-во ПВХ изделий
0,85
16
2810
38,22
0,5
19,11
ИТОГО
156,23
124,74
1.3 Суммарные электрические нагрузки цехов
№
Наименование цеха
Рр,
Qр,
Рросв,
Qросв,
РрS,
QрS,
кВт
кВАр
кВт
кВАр
кВт
кВАр
1
Пр-во модуль. Оборуд.
275,520
378,017
37,24
18,62
312,76
396,64
2
Пр-во металл. Корпусов.
260,288
425,591
42,86 продолжение
–PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK–
8
ГРП-ТП8
1
130
130
Итого
8
889
/>
Вариант 2. Схема по смешанному принципу
Длины кабельных линий
Вариант 2
№
Наименование линии
Количество линий
Длина, м
Суммарная длина, м
1
ГРП-ТП1
1
90
90
2
ТП1-ТП5
1
80
80
3
ГРП-ТП2
1
102
102
4
ТП2-ТП3
1
60
60
5
ГРП-ТП4
1
85
85
6
ТП4-ТП8
1
94
94
7
ГРП-ТП7
1
130
130
8
ТП-7-ТП6
1
68
68
Итого
8
709
3.5 Количество ячеек отходящих линий ГРП
Вариант 1 …………………. 8
Вариант 2 …………………. 4
/>
Кабельные трассы. Радиальная схема
Значения коэффициентов одновременности />для определения расчетной нагрузки на шинах 6 (10) кВ РП, ГРП, ГПП продолжение
–PAGE_BREAK–
Средневзвешенный коэффициент использования
Число присоединений 6 (10) кВ на сборных шинах РП, ГПП.
2 … 4
5 … 8
9 … 25
Более 25
/>
0,90
0,80
0,75
0,70
/>
0,95
0,90
0,85
0,80
/>
1,00
0,95
0,90
0,85
/>
1,00
1,0
0,95
0,90
/>
Кабельные трассы. Смешанная схема
3.6 Расчет электрических нагрузок на головных участках магистралей
№
Наим. эл. прием
Кол тран-ов
Сум ном мощ
/>
/>
Kо
/>
/>
Sp
IP
магистраль ТП1-ГРП
1
ТП-1
1
250
299,75
163,99
2
ТП-5
1
250
154,08
83,87
итого
2
500
453,83
247,86
0,95
431,134
235,46
491,245
28,362
магистраль ТП2-ГРП
1 продолжение
–PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK—-PAGE_BREAK–
4,5
2,1
3,44
11,25
10,71
2
ТМ-250
0,82
3,7
4,5
2,3
6,7
16,98
15,6
5. Выбор оборудования
Для обеспечения надежной работы аппаратуры и токоведущих частей электроустановки, необходимо правильно выбрать их по условиям длительной работы в нормальном режиме и кратковременной работы в режиме КЗ.
Выбор аппаратуры и токоведущих частей выполняется по номинальному току и напряжению:
Uуст£Uном
Iраб£Iном
Где Uуст – номинальное напряжение установки;
Uном – номинальное напряжение аппарата;
Iраб – рабочий ток присоединения, где установлен аппарат;
Iном – номинальный ток аппарата;
Выбранные по условиям нормального режима работы аппараты необходимо проверить по условиям КЗ, т.е. на электродинамическую и термическую устойчивость.
5.1 Выключатели
Выключатели выбираются по следующим условиям:
по напряжению установки: Uном³Uуст;
по номинальному току: Iном³Iраб;
по конструктивному исполнению;
Выбранные выключатели проверяются:
на электродинамическую стойкость:
iу £ iпр;
где iу – ударный ток КЗ в цепи выключателя;
iпр – амплитудное значение предельного сквозного тока КЗ;
на термическую стойкость:
Вк £ I2т*tт;
где Вк – тепловой импульс в цепи выключателя;
Iт – ток термической стойкости;
tт – время протекания тока термической стойкости;
выбираем:
– выключатель на вводах и фидрах ГРП – 10 кВ:
ВМПЭ – 10 – 630 – 20 У3
Время отключения – tв = 0,12 с.
Время протекания тока термической стойкости tт = 8 с.
Ток термической стойкости Iт = 20 кА.
Условия проверки:
Iоткл ³ Iк, или 20 кА > 12,404кА
iдоп ³ iу, или 52 кА > 22,25 кА
Вк = 0,72 кА2 с
Iт2*tт ³ Вк, или 202 * 8 = 3200 > 21,17 кА2 с
5.2 Предохранители
Предохранители на напряжение свыше 1000 В используют для защиты трансформаторов напряжения в РУ-10 кВ. При этом применяют предохранители типа ПКН, ПК и ПКТ (трубчатые с кварцевым заполнителем).
Выбираем предохранитель для защиты ТН: ПКН 001–10У3.
Для защиты понижающих трансформаторов: ПКТ 101–10–31,5 У3.
Условия проверки:
Iоткл ³ Iк, или 31,5 кА > 12,404 кА
iдоп ³ iу, или 31,5 кА > 22,25 кА
5.3 Разъединитель
Разъединители выбираются по условиям:
по напряжению установки: Uном³Uуст;
по номинальному току: Iном³Iраб;
по виду установки;
по конструктивному исполнению: однополюсные или трехполюсные, с заземляющими ножами или без них, с вертикальным расположением главных ножей или с горизонтальным;
Выбранные разъединители проверяются:
на электродинамическую стойкость: iу £ iпр;
на термическую стойкость: Вк £ I2т*tт;
Выбираем:
РВ – 10/400 У3
Номинальный ток Iном=400А
Время протекания тока термической стойкости tт = 4 с.
Ток термической стойкости Iт = 16 кА.
Условия проверки:
iдоп ³ iу, или 41кА > 22,25 кА
Вк = 21,17 кА2 с
Iт2*tт ³ Вк, или 162 * 4 = 1024 кА2 с >21,17 кА2 с продолжение
–PAGE_BREAK–
5.4 Выключатели нагрузки
Выбор осуществляется по номинальному рабочему току и напряжению
ВНПу – 10 / 400 – 10з У3.
Номинальный ток Iном=400А
5.5 Выбор измерительных трансформаторов
Контрольно-измерительные приборы устанавливаются для контроля за электрическими параметрами в схеме электроустановки и расчетов за электроэнергию, потребляемую и отпускаемую подстанцией.
измерение тока выполняется на вводах силовых трансформаторов со стороны всех ступеней напряжения: на всех питающих и отходящих линиях;
измерение напряжения осуществляется на шинах всех РУ;
учет активной и реактивной энергии с помощью счетчиков выполняется на вводах низкого напряжения понизительных трансформаторов, фидерах потребителей, ТСН.
Трансформаторы тока.
Трансформаторы тока выбираются по условиям:
по напряжению установки: Uном³Uуст;
по номинальному току: Iном³Iраб;
по роду установки (внутренняя, наружная);
по классу точности (при питании расчетных счетчиков – 0,5; щитовых приборов и контрольных счетчиков – 1; релейной защиты – 3 и 10);
Выбранные трансформаторы тока проверяются:
на электродинамическую стойкость: iу £ iпр;
на термическую стойкость: Вк £ I2т*tт;
Выбираем:
– на обмотке ВН ГРП и шинах РУ-10 кВ:
ТПЛ – 10 У3
U ном=10кВ; Iном1=200А; Iном2=5А
Время протекания тока термической стойкости tт = 3 с.
Ток термической стойкости Iт = 13,5 кА.
Ток динамической стойкости Iдин = 52,5 кА
Условия проверки:
Iдин ³ iу, или 52,5 кА > 22,25 кА
Вк = 21,17 кА2 с
Iт2*tт ³ Вк, или 13,52 * 3 = 546,75 кА2 с > 21,17 кА2 с
по величине нагрузки вторичной цепи r2ном³r2
Присоединяем амперметр Э-378, счетчики активной САЧ-И672 и реактивной СРЧ-И673 энергии на обмотку класса точности 0,5
r2=rпр+rк+rприб
rк=0,05Ом
rпр=r*lрасч/q; r=2,83*10-8 Ом м, q=4*10-6 м2, lрасч=30 м
rпр=2,83*10-8*30/4*10-6=0.12Ом
rприб=Sприб/ I2ном=(0,5+2,5+2,5)/52=0,22 Ом
r2=0,22+0,12+0,05=0,39 Ом £ 0,4 Ом
На обмотку класса точности 10Р присоединяем реле тока РТ-40/2 и реле времени РВМ-12
rприб=(0,2+10)/ 52=0,408 Ом
r2=0,408+0,12+0,05=0,578 Ом £ 0,6 Ом
Трансформатор тока на цеховых подстанциях ТЛК-10–3-У3
U ном=10кВ; Iном1=200А; Iном2=5А
на электродинамическую стойкость: iу £ iпр;
22,25 кА £52кА
на термическую стойкость: Вк £ I2т*tт;
Вк=21,17 кА2 с£ I2т*tт=102*3=300 кА2 с
по величине нагрузки вторичной цепи r2ном ³ r2
Присоединяем амперметр Э-378, счетчики активной САЧ-И672 и реактивной СРЧ-И673 энергии на обмотку класса точности 0,5
r2=rпр+rк+rприб
rк=0,05Ом
rпр=r*lрасч/q; r=2,83*10-8 Ом м, q=4*10-6м2, lрасч = 30 м
rпр=2,83*10-8*30/4*10-6=0.12Ом
rприб=Sприб/ I2ном=(0,5+2,5+2,5)/52=0,22 Ом
r2=0,22+0,12+0,05=0,39 Ом £ 0,4 Ом
На обмотку класса точности 10Р присоединяем реле тока РТ-40/2 и реле времени РВМ-12
rприб=(0,2+10)/ 52=0,408Ом
r2=0,408+0,12+0,05=0,578 Ом £ 0,6 Ом
Трансформаторы напряжения.
Трансформаторы напряжения выбираются по условиям:
по напряжению установки: Uном³Uуст;
по конструкции и схеме соединения обмоток;
по классу точности (при питании расчетных счетчиков – 0,5; щитовых приборов и контрольных счетчиков и реле 1 и3); на соответствие классу точности во вторичной нагрузке: S2£S2ном; Выберем НТМИ 10–66У3. продолжение
–PAGE_BREAK–
Проверка соответствия класса точности во вторичной нагрузке
прибор
Кол-во
число катушек
Sкат, ВА
cosj
Sприб, ВА
sinj
Qприб, Вар
Вольтметр
Э-378
8
1
2
1
16
САЧ-И672
6
2
4
0,38
18,24
0,925
44,7
СРЧ-И673
2
3
7,5
0,38
17,1
0,925
41,623
51,34
86,025
S2=ÖР2прибå+Q2прибå=100,2 ВА£ S2ном =120 ВА
Вывод
В курсовом проекте рассчитаны электрические нагрузки цехов, определен центр электрических нагрузок. Выбрано место положения главной распределительной подстанции. Рассчитаны мощности цехов с учетом потерь в трансформаторах и с учетом компенсации реактивной мощности на низкой стороне. Выбраны кабели. Рассмотрены два варианта схем электроснабжения по радиальному и смешанному принципу, по стоимости схем выбрана схема смешанному принципу. Рассчитаны ток короткого замыкания для РУ-10 кВ, выбрано и проверено оборудование для магистральной схемы. Представлена однолинейная схема.
Литература
Крюков А.В. Определение потерь электроэнергии в системах электроснабжения предприятий железнодорожного транспорта. – Иркутск: ИрГУПС, 2002. – 36 с.
Крюков А.В. Системы электроснабжения: справочные материалы у курсовому проектированию. – Иркутск: ИрИИТ, 2002. – 46 с.
Крюков А.В. Статистический анализ графиков электрических нагрузок предприятий железнодорожного транспорта. – Иркутск: ИрГУПС, 2002. – 50 с.
Алиев И.И. Электротехнический справочник. – М.: Радиософт, 2002, – 384 с.