Проектування і розрахунок системи електропостачання

Завдання на проектування

Вихідні дані:

1) План розташування обладнання представлений на рисунку. 1.1:

Рисунок 1.1 — План розташування обладнання

2) Дані про електроприймачі ливарного цеху представлені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 — Дані про електроприймачів ливарного цеху

Вступ У даному курсовому проекті розглядаються питання проектування електропостачання ливарного цеху.

Проект поділяється на чотири частини: умови проектування, в якій вказується коротка характеристика цеху, характеристика електроприймачів та характеристика джерела живлення; електротехнічну частину, що включає: розрахунок електричних навантажень методом розрахункових коефіцієнтів, розрахунок навантаження освітлювальних установок, розрахунок сумарного електричного навантаження всього цеху, вибір конструкції та місця знаходження розподільчого пункту та цехової підстанції, вибір економічної потужності та числа цехових трансформаторів, вибір схеми електропостачання цеха, вибір конструктивного виконання цехового електропостачання, розрахунок цехової електричної мережі, розрахунок, перевірка цехової мережі на допустиме відхилення напруги.

1. Умови проектування

1.1 Коротка характеристика цеху

Ливарний цех заводу являється самостійним підрозділом в технічному процесі підприємства. Режим роботи цеху — тризмінний. 6800 годинкількість робочих годин за рік.

По степені надійності електропостачання електроприймачі (ЕП) ливарного цеху відносяться до споживачів ІІ - категорії.

В склад цеху входять виробничі відділи, допоміжні відділи, склади, службове і побутове приміщення.

По охороні праці працюючих в ливарному цеху передбачають: пристрій проточно-витяжної вентиляції; пристрій місцевих підсосів і обладнання, виділяючий шкідливі гази і пил.

1.2 Характеристика електроприймачів

Дані по електроприймачам наведені в таблиці 1 (див. завдання на проектування).

Електроприймачі цеху можна розбити на дві групи:

1. Головні - печі (електротермічна, електрозагартівна, індукційна, плавильна, ливарна, сушильна), галтувальний барабан, очисний барабан, шліфувальний верстат.

2. Допоміжні - вентилятор, кран балка.

Всі електроприймачі працюють на трьохфазному змінному струмі промислової частоти 50 Гц і напрузі 380 В.

2. Електротехнічна частина

2.1 Розрахунок електричних навантажень методом розрахункових коефіцієнтів

2.1.1 Загальні відомості

Метод розрахункових коефіцієнтів, котрий базується на методі упорядкованих діаграм, дає можливість більш точно враховувати формування середніх значень електричних навантажень на високих ступенях електропостачання і тим самим усунути збільшення розрахункових навантажень.

Визначення величин обчислюємо за формулами [1]:

;

;

;

.

Розрахункові значення навантажень визначаються безпосередньо ЕН за формулами [1]:

;

;

.

Розрахункові коефіцієнти:

· Коефіцієнт активної потужності знаходять в залежності від значень ефективного числа електроприймачів () та коефіцієнта використання ().

· Значення коефіцієнту реактивної потужності () визначаємо в залежності від величини, тобто при, і при .

2.1.2 Розрахунок

Розрахунок навантажень проводимо в табличній формі. Данні приведені в таблиці 2.1.

Розраховуємо номінальну потужність групи ЕП:

;

де — номінальна потужність одного ЕП, кВт:

n — кількість ЕП, шт.

Тоді для електротермічної печі маємо:

кВт.

Для кожного ЕП по таблиці 15 вибираємо коефіцієнти використання та коефіцієнти потужності, результати зводимо в таблицю 2.1.

Знаючи та можемо розрахувати проміжне активне навантаження, що визначається:

;

Тоді для електротермічної печі маємо:

кВт.

Знаходимо проміжне реактивне навантаження :

;

Тоді для електротермічної печі маємо:

квар.

Ведемо розрахунок для СП1.

Груповий коефіцієнт використання ЕП вузла або цеху підраховується за виразом:

Ефективна кількість ЕП визначається за виразом

де — сумарна номінальна потужність всіх споживачів

.

Приймаємо шт.

По таблиці 2.1 знаходимо значення коефіцієнту активної потужності (), в залежності від значень ефективного числа електроприймачів () та коефіцієнта використання (), отримаємо:

при, .

Значення коефіцієнту реактивної потужності () визначимо в залежності від величини. Оскільки шт, то:

.

Обчислимо розрахункову активну та реактивну потужності:

;

Маємо:

Обчислимо повну розрахункову потужність:

;

Для інших СП цеху розрахунки проводяться аналогічно. Дані розрахунків наведено в таблиці 2.1.

Проведемо розрахунок для шин НН трансформатора.

Груповий коефіцієнт використання ЕП вузла або цеху знаходимо як:

.

Ефективна кількість ЕП визначається за виразом де — сумарна номінальна потужність всіх споживачів де — потужність найпотужнішого споживача

.

Приймаємо шт.

По таблиці 2.1 знаходимо значення коефіцієнту активної потужності (), в залежності від значень ефективного числа електроприймачів () та коефіцієнта використання (), отримаємо:

при, .

Значення коефіцієнту реактивної потужності () визначимо в залежності від величини. Оскільки шт, то:

.

Обчислимо розрахункову активну та реактивну потужності:

Обчислимо повну розрахункову потужність:

Таблиця 2.1 — Визначення розрахункових електричних навантажень силових ЕП напругою 0,38 кВ методом розрахункових коефіцієнтів

2.2 Розрахунок навантаження освітлювальних установок Визначення розрахункових навантажень освітлювальних установок, як правило, передують розрахунки електричного освітлення проектованого цеху, яке поділяють на робоче та аварійне.

Для розрахунку освітлення в ливарному цеху використаємо метод коефіцієнта використання. Для цього використаємо рисунок 2.1 на якому представлені розміри цеху.

Рисунок 2.1 — Розміри цеху Потрібний потік ламп в кожнім світильнику знаходиться з формули [2]:

де — коефіцієнт запасу;

— мінімальна освітленість,

;

— площа, приміщення, що освітлюється, ;

— коефіцієнт нерівномірності освітленості;

— коефіцієнт використання світлового потоку — відношення світлового потоку, який падає на робочу поверхню, до світлового потоку світильників.

Коефіцієнт використання з залежить від типу світильника, коефіцієнтів відбиття стін, стелі, робочої поверхні, та від показника приміщення, який враховує співвідношення розмірів приміщення. Приймаємо:

Згідно, та вище приведених формул, визначаємо:

Коефіцієнт запасу.

Мінімальна освітленість лк.

Коефіцієнт нерівномірності .

Площа приміщення:

;

м².

Визначимо показник, який враховує співвідношення розмірів приміщення (індекс приміщення):

;

де м — висота приміщення цеху;

м — висота розрахункової поверхні над підлогою згідно норм[2];

м — відстань світильників від перекриття.

м.

Тоді:

;

Визначимо світловий потік однієї лампи, необхідний для забезпечення заданої мінімальної освітленості, лм:

де Е_min — нормоване значення освітленості, лк;

F — площа приміщення, яке освітлюється, м²;

n — кількість установлених світильників;

K_з — коефіцієнт запасу;

z — коефіцієнт мінімальної освітленості.

Нормоване значення освітленості при загальному освітлені для ливарного цеху дорівнює 200 лк (по таблиці 56.20 [3]). По таблиці 56.28 вибираємо рекомендоване відношення l / Н_р = 0,8 — -, 2 (де l — відстань між світильниками), коефіцієнт мінімальної освітленості вибираємо по таблиці 56.30 [3], маємо z = 1,15. По таблиці 56.23 для ливарного цеху вибираємо значення коефіцієнту запасу К_з = 1,8.

Вибираємо лампи ДРЛ-700(12)-3 .

Напруга 140 В Потужність 700 Вт Світовий потік 41 000 Лм Час горіння 20 000 год Тип цоколя Е40

Тоді світловий потік:

лм.

Кількість світильників :

;

Використовуемо ПРА 1K700ДРЛ44−002УХЛ1

Потужність ламп 700 Вт Струм 4А

не менше 0,85

Тоді .

Визначаємо активну потужність освітлювального навантаження при коефіцієнті попитута коефіцієнті пускорегулюючої апаратури :

;

кВт.

Визначаємо реактивну потужність освітлювального навантаження:

;

квар.

Розрахунок аварійного освітлення:

Світильники аварійного освітлення розмістимо рівномірно по всій площі приміщення, значення освітленості при аварійному освітлені для ливарного цеху рекомендується брати 5% від норми робочого освітлення, але не менш як 5 та не більше 30 лк.

Для освітлення використаємо лампи розжарення Б 215−225

;

кВт.

Розрахуємо повне освітлювальне навантаження:

;

;

кВт;

кВА.

2.3 Розрахунок сумарного електричного навантаження всього цеху

Для розрахунку сумарного розрахункового навантаження по всьому цеху використаємо дані методу розрахункових коефіцієнтів.

Визначимо сумарне активне навантаження по всьому цеху:

;

кВт.

Визначимо сумарне реактивне навантаження по всьому цеху:

;

квар.

Визначимо сумарне повне навантаження по всьому цеху:

;

кВА.

Втрати потужності в трансформаторі обчислимо за допомогою приблизних формул:

;

.

Одержимо:

кВт;

квар.

Зведемо отримані значення в таблицю 2.3.

Таблиця 2.3 — -розрахункові навантаження по цеху

2.4 Вибір конструкції та місця знаходження розподільчого пункту та цехової підстанції

У ливарному цеху використовується КТП Київського заводу трансформаторних підстанцій напругою 10/0.4 кВ.

КТП внутрішнього встановлення складається з трьох основних елементів та водного пристрою на 10 кВ, силового трансформатора, розподільчого пристрою на 0.4 кВ. Ввідний пристрій високої напруги тип ВВ-2-закрита шафа з вбудованим в нього вимикачами навантаження тип ВНП-17 та запобіжника тип ПК.

Вимикач навантаження пристосований для відключення трансформатора з сторони ВН при холостому ході або при номінальному навантаженні. При короткому замиканні трансформатор вимикається запобіжником. Для вимикання однієї із ліній в шафі є мінні підкладки.

В силовому трансформаторі тип ТМ маємо природне масляне охолодження та герметичний блок повищеної міцності. Напруга регулюється при відключеному трансформаторі. Трансформатор обладнаний електроконтактами, вакуумметром для контролю за внутрішнім тиском. Трансформатор має також термоаналізатори, а рівень масла контролюється маслопоказником. Розподільчий пристрій складається з металевих шаф з вмонтованою апаратурою та проводами.

Вимірювальні прилади та реле розміщуються в відсіках приладів та на дверях шаф.

Визначимо центр навантажень цеха. Розрахунки наведемо в табл.2.4.

X_ун= м;

Y_ун= м.

При даному розташуванні КТП будемо заважати технологічному процесу, при цьому виносимо її за прибудову цеха в спеціально пристроєну до зовнішньої сторони цеха.

Будуємо картограму навантажень цього цеху. Для побудови необхідно знайти радіус кола та кут, що пропорційний освітлювальному навантаженню.

де Р_РУ — сумарне розрахункове навантаження цеху, кВт;

Р_РО — розрахункове освітлювальне навантаження;

k — коефіцієнт пропорційності, підбирається в залежності від масштабу.

см;

Освітлення Силове навантаження Рисунок 2.2 — Діаграма навантаження цеху Таблиця 2.4- Розрахунок центра навантажень цеха

2.5 Вибір економічної потужності та числа цехових трансформаторів Приймаємо до уваги, що трансформаторна підстанція даного цеха буде здійснювати живлення споживачів цеху розрахункова потужність яких:

Цех № 1:

;

кВт;

;

квар.

Тоді загальне навантаження буде складати:

кВА.

Вибираємо варіанти для порівняння виходячи з питомої густини навантаження:

де F₁ — площа 1 цеху;

Найбільш економічним, згідно є трансформатори з S_н=630 кВА.

Виходячи з характеристики цеха в якості варіантів для порівняння приймаємо:

1-двотрансформаторна підстанція з трансформатором S_н=630 кВА;

2- двотрансформаторна підстанція з трансформатором S_н=1000 кВА;

Мінімальну кількість цехових трансформаторів однакової потужності, що призначені для живлення технологічно зв’язаних навантажень, знаходять за виразом:

де — коефіцієнт завантаження (згідно [1]);

— номінальна потужність трансформатора, кВА;

— дробовий доданок до найближчого цілого числа.

Економічно оптимальне число трансформаторів:

n _{тр е}=n_{тр min}+m;

m=f (n_тр min, К_з, n_тр)

В обох випадках m=0, тому n _{тр е}=n _тр min=2 .

Вибираємо трансформатор:

І - ТМ -630/10: S_н=630 кВА; U₁/U₂=10/0,4 кВ ДР_н.х.=0,73 кВт; ДР_к.з.=5,2 кВт

U_к.з.=4,5%; I_н.х.=1,7%.

Ціна трансформатора — 69 350 грн.

ІІ - ТМ -1000/10: S_н=1000 кВА; U₁/U₂=10/0,4 кВ ДР_н.х=1,9 кВт; ДР_к.з=12,2 кВт

U_к.з=5,5%; I_н.х=1,7%.

Ціна трансформатора -90 000 грн.

За рахунок та з’являється некомпенсована потужність Q_max.т, яка передаватиметься через трансформатори в мережу 0,38 кВ визначають її за виразом:

Q_max.т=,

де k_з.ф — фактичний коефіцієнт завантаження:

;

;

;

Q _max.т1= квар;

Q _max.т2= квар.

Потужність батареї статичних конденсаторів напругою до 1000 В Знаходимо додаткову потужність низької напруги КБ за виразом

де грозрахунковий коефіцієнт, який визначається в функції показників К₁ та К₂, схеми та напруги розподільчої мережі.

Показник К₁ характеризує відношення питомих витрат на низькота високовольтні конденсатори і в практичних розрахунках для енергетичної системи України.

Показник К₂ — враховує віддаленість ТП від ГПП та потужність трансформаторів.

К₁=11 — троьхзмінне підприємство;

К₂=3; г=0,53−1 варіант;

К₂=5; г=0,53−2 варіант.

Оскільки Q_нк2<0, то додаткову кількість батарей встановлювати не треба.

Знаходимо втрати потужності в трансформаторі:

ДР_т=ДР_х+К_з²ДР_кз ,

де — коефіцієнт завантаження

;

;

Знаходимо річне число годин використання максимуму втрат:

Знаходимо річну вартість 1 кВт активних втрат та втрат н.х.

де а=0,973 грн/кВт•год.; b=0,156 грн./ кВт•год.- ставка двоставкового тарифа по Київенерго

;

Визначимо витрати по варіантам

Вибираємо перший варіант, як той, що відповідає умовам електропостачання споживачів 2 категорії.

Перевірка трансформатора на перенавантаження

де К_н.доп=1,4 — допустимий коефіцієнт перевантаження трансформатора

;

630< 694,114 кВА.

Умова не виконується, тому приймаємо до встановлення трансформатор типу ТМ-1000/10.

Цех № 2:

Приймаємо розрахункову потужність цеху 2 більшу в 1,2 рази ніж в цеху 1

;

кВт;

;

квар.

Тоді загальне навантаження буде складати:

кВА.

Вибираємо варіанти для порівняння виходячи з питомої густини навантаження:

де F₁ — площа 1 цеху;

Найбільш економічним, згідно є трансформатори з S_н=1000 кВА.

Виходячи з характеристики цеха в якості варіантів для порівняння приймаємо:

1-двотрансформаторна підстанція з трансформатором S_н=1000 кВА;

2- однотрансформаторна підстанція з трансформатором S_н=1600 кВА;

Мінімальну кількість цехових трансформаторів однакової потужності, що призначені для живлення технологічно зв’язаних навантажень, знаходять за виразом:

де — коефіцієнт завантаження (згідно [1]);

— номінальна потужність трансформатора, кВА;

— дробовий доданок до найближчого цілого числа.

Економічно оптимальне число трансформаторів:

n _{тр е}=n_тр min+m;

m=f (n_тр min, К_з, n_тр)

В обох випадках m=0, тому n _{тр е}=n _тр min=2 і 1.

Вибираємо трансформатор:

І - ТМ -1000/10: S_н=1000 кВА; U₁/U₂=10/0,4 кВ ДР_н.х=1,9 кВт; ДР_к.з=12,2 кВт

U_к.з=5,5%; I_н.х=1,7%.

Ціна трансформатора -90 000 грн.

ІІ - ТМ -1600/10: S_н=1600 кВА; U₁/U₂=10/0,4 кВ ДР_н.х.=3,3 кВт; ДР_к.з.=16,5 кВт

U_к.з.=5,5%; I_н.х.=1,3%.

Ціна трансформатора — 110 000 грн.

За рахунок та з’являється некомпенсована потужність Q_max.т, яка передаватиметься через трансформатори в мережу 0,38 кВ визначають її за виразом:

Q_max.т=,

де k_з.ф — фактичний коефіцієнт завантаження:

;

;

;

Q _max.т1= квар;

Q _max.т2= квар.

Потужність батареї статичних конденсаторів напругою до 1000 В Знаходимо додаткову потужність низької напруги КБ за виразом

де грозрахунковий коефіцієнт, який визначається в функції показників К₁ та К₂, схеми та напруги розподільчої мережі.

Показник К₁ характеризує відношення питомих витрат на низькота високовольтні конденсатори і в практичних розрахунках для енергетичної системи України.

Показник К₂ — враховує віддаленість ТП від ГПП та потужність трансформаторів.

К₁=11 -троьхзмінне підприємство;

К₂=3; г=0,53−1 варіант;

К₂=5; г=0,53−2 варіант.

Оскільки Q_нк2<0, то додаткову кількість батарей встановлювати не треба.

Знаходимо втрати потужності в трансформаторі:

ДР_т=ДР_х+К_з²ДР_кз ,

де — коефіцієнт завантаження

;

;

Знаходимо річне число годин використання максимуму втрат:

Знаходимо річну вартість 1 кВт активних втрат та втрат х.х.

;

де а=0,973 грн/кВт•год.; b=0,156 грн./ кВт•год.- ставка двоставкового тарифа по Київенерго Визначимо витрати по варіантам

Вибираємо перший варіант, як той, що відповідає умовам електропостачання споживачів 2 категорії.

Перевірка трансформатора на перенавантаження

де К_н.доп=1,4 — допустимий коефіцієнт перевантаження трансформатора.

;

1000> 832,94 кВА.

Умова виконується, тому приймаємо до встановлення трансформатори типу ТМ-1000/10.

2.6 Вибір схеми електропостачання цеха Схема електропостачання цеха містить розподільчу мережу 10 кВ від ГПП до ТП та цехову електричну мережу напругою 0,4 кВ. Для розподільчої мережі 10 кВ вибираємо магістральну схему електропостачання згідно. Цехову електричну мережу також виконуємо магістральною. При цій схемі одна або кілька ліній, які відходять від РП низької напруги ТП, живлять розосереджене навантаження у вигляді розподільчих шинопроводів і силових шаф та великих ЕП. Приймаємо дану схему, оскільки маємо відносно рівномірне розташування силового та освітлювального навантаження по площині цеха. Схема забезпечить надійність, універсальність і високу гнучкість.

2.7 Вибір конструктивного виконання цехового електропостачання Цехова електрична мережа напругою 0,4 кВ у відповідності з прийнятою схемою електропостачання та умови навколишнього середовища виконується кабельними лініями від ТП до СШ та проводами в трубах від СШ до електроприймачів.

Магістральну мережу виконуємо по типу розводки, яка складається з кабелів з алюмінієвими жилами та проводом прокладеним в пазах кроком (відстань між сусідніми магістралями) — який змінюється в залежності від розташування устаткування у межах 2; 6 м. Уздовж магістралі встановлені коробки приєднань на 3−6 ЕП з глухими (болтовими) з'єднаннями та запобіжники. Тролей для живлення кран-балки виконують комплектним шинопроводом.

Для пересувних ЕП використовують гнучкі переносні кабелі. З'єднання та відгалуження коробок електропроводок мають ступінь захисту ІР44.

Схема цехової електричної мережі представлена на кресленні 2.

В схемі електропостачання цеха передбачена апаратура керування та захисту, яка призначена для включення та відключення споживачів електроенергії та мереж, реверсування та електричного гальмування електропривода, захисту від короткого замикання, перевантажень, зниження напруги, забезпечення самозапуску двигунів від перенавантажень здійснюється магнітними пускачами типу АЕ за допомогою теплових реле з біметалевою пластиною.

Кожна ділянка, що відходить має захист від КЗ, виконану запобіжниками та автоматами. Ввід виконується через вимикач типу АВМ-15 з установкою струму спрацювання 1000 А.

2.8 Розрахунок цехової електричної мережі

Вибір кабелю від РП до ТП здійснюємо за розрахунковим струмом, знайденим за формулою:

Розрахуємо струм кабелю:

Нормальний режим

де

де =0,9 — коефіцієнт суміщення максимумів.

Тоді розрахунковий струм кабелю:

Обираємо кабель марки АСБ 3×35 з допустимим струмовим перевантаженням

Перевірка:

;

де — поправкові коефіцієнти кабельних ліній на струми і кількість працюючих кабелів

.

Аварійний режим Тоді розрахунковий струм кабелю:

Перевірка:

де — поправкові коефіцієнти кабельних ліній на струми і кількість працюючих кабелів

— коефіцієнт перевантаження кабелю (1,3)

Обираємо кабель марки АСБ 3×35 з допустимим струмовим перевантаженням, та опорами .

Розрахунок та вибір силових розподільчих шаф проводимо в табличній формі (табл. 2.5). Покажемо розрахунок та вибір СШ1. Кількість та потужність приєднаних до СШ1 електроприймачів представлено на плані розміщення електрообладнання та розводка електричної мережі (лист робочого креслення № 1).

Сумарна номінальна потужність Розрахункову потужність за середньо навантажену зміну Ефективна кількість ЕП визначається за виразом

;

де — сумарна номінальна потужність всіх споживачів;

.

Приймаємо шт.

Груповий коефіцієнт використання К_в=

По таблиці 2.1 знаходимо значення коефіцієнту активної потужності (), в залежності від значень ефективного числа електроприймачів () та коефіцієнта використання (), отримаємо:

при ,

Значення коефіцієнту реактивної потужності () визначимо в залежності від величини. Оскільки шт, то:

.

Обчислимо розрахункову активну та реактивну потужності:

;

.

Маємо:

Обчислимо повну розрахункову потужність:

;

Розрахунковий струм По даному розрахунковому струму вибираємо кабель марки CБ 3×150+1×35 з I_доп=396 А, живлячий СШ1 від ТП.

СШ типа ШРС1−55У3 з I_доп=400 А. Дані заносимо до табл. 2.5.

Вибираємо перерізи проводів живлячих електроприймачі. Провідники вибираємо по критеріям економічності, допустимого нагріву, механічної міцності, умови захищеності вибраного перерізу від перенавантаження струмами КЗ.

Визначимо розрахунковий струм кожного ЕП та діаметр труби

I_рi=;

Вибираємо кабель марки АПВ 1−4(1?10) з I_доп=47 А; приймаємо d=25 мм Дані розрахунків по кожному ЕП, а також силовій шафі заносимо в табл. 2.6.

Таблиця 2.5-Вибір силових шаф

Таблиця 2.6 — Вибір перерізу проводів та жил кабелю

2.9 Вибір робочого відгалуження розподільчих трансформаторів ТП1

Цехова електрична мережа потребує перевірки по допустимому відхиленню напруги. Відхилення напруги з інтегральною ймовірністю 0,95 на затискачах силових ЕП повинна бути +5%. Відхилення напруги в будь-якій точці мережі визначається за наступним виразом:

де додаток напруги, створений трансформатором і конденсаторними батареями;

Втрата напруги в елементах мережі.

Розрахунок по відхиленню напруги виконуються в режимах максимальних і мінімальних навантажень. В режимі максимальних навантажень перевіряємо відхилення напруги у найбільш віддаленого споживача, в режимі мінімальних навантажень — у найближчого споживача. В режимі мінімальних навантажень приймаємо навантаження, яке дорівнює 20−30% від максимального навантаження.

Для режиму максимальних навантажень відхилення напруги визначається за формулою:

де величина додатку напруги, на регульованих виводах трансформатора;

втрата напруги, відповідно в трансформаторі, кабелі, і в низьковольтній мережі ЕП.

Визначимо ці величини:

де S — навантаження цеху;

потужність трансформатора, від якого живиться даний ЕП.

Визначимо втрати напруги у високовольтній КЛ, яка з'єднує РП 10 кВ ГПП з ТП, %:

де допустимий струм КЛ,

довжина КЛ,

питомий активний і реактивний опори КЛ, Визначимо витрати напруги в низьковольтній мережі, %:

де перехідні опори, відповідно активний та індуктивний, низьковольтного відгалуження;

Втрати від ТП до СП3:

допустимий струм КЛ,

Втрати від СП3 до ЕС 35, як найвіддаленішого:

Сумарні втрати в низьковольтній мережі:

Тоді:

Відхилення напруги в режимі мінімальних навантажень:

де мінімальний коефіцієнт завантаження, рівний 0,3.

Для виконання умови допустимого відхилення навантажень вибираємо відгалуження — 5%.

Тоді одержимо:

3. Електропостачання мікрорайону міста Електричне навантаження районів міст складається з ЕН житлових будинків і будівель громадського призначення. Дані житлових будинків, що живляться від ТП 4, наведено в табл. 3.1.

Квартири щодо оснащеності побутовими електроприладами та їх розрахункових навантажень згідно відносяться до першого виду — квартири в будинках масового будівництва, споруджувані із загальною площею від 35 до 95 м² та заявленою потужністю електроприладів до 30 кВт.

До силових ЕП відносяться ліфти з асинхронними електродвигунами з короткозамкненим ротором.

Квартири 9-ти поверхових будинків оснащено газовими плитами, а 16-ти поверхових — електроплитами.

Дані громадських будинків, що живляться від ТП 4, наведено в табл. 3.2.

Таблиця 3.1 — Дані житлових будинків

Таблиця 3.2 — Дані громадських будинків

3.1 Розрахунок електричних навантажень житлових будинків Сумарна розрахункова активна потужність житлового будинку визначається за формулою:

де — розрахункова активна потужність квартир, кВт;

— розрахункова активна потужність силових споживачів, кВт;

— коефіцієнт одночасності.

Розрахункова активна потужність квартир визначається з використанням нормативної потужності однієї квартири для багатоповерхової забудівлі, значення якої наведені в в залежності від числа квартир і способу приготування їжі по формулі:

де — питома активна потужність квартир, кВт/кв;

— число квартир в будинку.

Розрахункова активна потужність силових електроприймачів, включаючи ліфти, визначається по числу ліфтових установок в будинку з врахуванням коефіцієнту попиту, що визначається по в залежності від числа установок:

де — коефіцієнт попиту;

— номінальна активна потужність електродвигуна і-ої ліфтової установки;

m — кількість ліфтових установок.

В 9-ти поверхових будинках використовується по одному ліфту на секцію за сумарною номінальною потужністю електродвигунів; в будинках з 16 поверхами — по 2 ліфта на секцію (вантажний і пасажирський) з номінальною потужністю електродвигунів .

1) Розглянемо розрахунок навантаження 16-ти поверхового двосекційного житлового будинку.

Розрахункова активна потужність квартир:

Розрахункова активна потужність силових електроприймачів житлового будинку:

Сумарна розрахункова активна потужність житлового будинку:

Сумарна розрахункова реактивна потужність житлового будинку визначається по формулі:

2) Розглянемо розрахунок навантаження 9-ти поверхового односекційного житлового будинку.

Розрахункова активна потужність квартир:

Розрахункова активна потужність силових електроприймачів житлового будинку:

Сумарна розрахункова активна потужність житлового будинку:

Сумарна розрахункова реактивна потужність житлового будинку визначається по формулі:

Розглянемо розрахунок навантаження 9-ти поверхового двосекційного житлового будинку.

Розрахункова активна потужність квартир:

Розрахункова активна потужність силових електроприймачів житлового будинку:

Сумарна розрахункова активна потужність житлового будинку:

Сумарна розрахункова реактивна потужність житлового будинку визначається по формулі:

Таблиця 3.3 Розрахунки житлових будинків

3.2 Розрахунок навантажень громадських будинків Розрахунок розрахункових активних потужностей громадських будинків здійснюється з використанням нормативної питомої активної потужності для конкретного типу будинків, що наведені в. Таким чином:

де — питоме навантаження на розрахункову одиницю (кВт);

— кількість розрахункових одиниць.

Розрахунок розрахункових активних потужностей громадських будинків :

де — тангенс кута між струмом і напругою, визначається для окремого споживача згідно.

Визначимо розрахункову активну потужність для дитячого садка на 1000 дітей з газовими плитами:

Визначимо розрахункову реактивну потужність для дитячого садка на 1000 дітей з газовими плитами:

Визначимо розрахункову активну потужність для 2 продмагазинів на

300 м² с кондиціюванням повітря:

Визначимо розрахункову реактивну потужність для потужність для 2 продмагазинів на 300 м² с кондиціюванням повітря:

3.3 Розрахунок навантажень житлового району, зведених до шин ТП При визначенні сумарного розрахункового навантаження житлового району, зважають на суміщення максимумів навантаження окремих будинків, враховуючи не тільки величину навантаження кожного і-ого споживача, а також його характер за допомогою коефіцієнту суміщення максимумів навантажень. Таким чином, розрахункове активне навантаження на шинах ТП:

де — найбільше з розрахункових навантажень і-тих будинків, кВт;

— розрахункове навантаження і-го будинку, кВт.

Розрахункове реактивне навантаження на шинах ТП визначається аналогічно:

.

Слід відзначити, що розрахунок розрахункового реактивного навантаження ТП здійснюється незалежно, т.ч. будинки, розрахункове активне навантаження яких для даного ТП є найбільшим, можуть мати не найбільше реактивне навантаження.

Сумарне розрахункове навантаження групи будинків з однотипним способом приготування їжі вважається як навантаження одного об'єкту.

1) Сумарне розрахункове навантаження 16-ти поверхових житлових будинків з газовими плитами:

Кількість квартир:

де — кількість квартир і-го будинку, кВт;

— кількість будинків з однотипним способом приготування їжі, кВт.

Кількість секцій:

де — кількість секцій і-го будинку, кВт;

Розрахункова активна потужність квартир:

Розрахункова активна потужність силових електроприймачів 16-ти поверхових житлових будинків з електроплитами:

Сумарна розрахункова активна потужність 16-ти поверхових житлових будинків з електроплитами:

Сумарна розрахункова реактивна потужність 16-ти поверхових житлових будинків з електроплитами визначається по формулі:

2) Сумарне розрахункове навантаження 9-ти поверхових житлових будинків з газовими плитами:

Кількість квартир:

де — кількість квартир і-го будинку, кВт;

— кількість будинків з однотипним способом приготування їжі, кВт.

Кількість секцій:

де — кількість секцій і-го будинку, кВт.

Розрахункова активна потужність квартир:

Розрахункова активна потужність силових електроприймачів

Сумарна розрахункова активна потужність 9-ти поверхових житлових будинків з газовими плитами:

Сумарна розрахункова реактивна потужність 9-ти поверхових житлових будинків з газовими плитами визначається по формулі:

3) Розрахункове активне навантаження на шинах:

кВт

4) Розрахункове реактивне навантаження на шинах ТП:

квар

5) Повна потужність на шинах ТП:

;

кВА Обираємо двотрансформаторну підстанцію з трансформатором 1000 кВА. Перевірка трансформатора на перенавантаження

де К_н.доп=1,4-допустимий коефіцієнт перезавантаження, вибирається виходячи з попереднього графіка роботи трансформатора

;

1000> 820,521 кВА.

Умова виконується, тому приймаємо до встановлення трансформатори типу ТМ-1000/10.

4. Електропостачання споживачів напругою 35 кВ Визначити річні втрати електричної енергії у лінії 35 кВ і трансформаторах підстанції 35/10 кВ номінальною потужністю (рис. 1.1), використовуючи метод середніх навантажень.

Скласти баланс річних витрат електричної енергії, зробити висновки відносно похибки, пов’язаної з використанням різних розрахункових методів визначення технічних втрат електричної енергії.

Параметри повітряної лінії 35 кВ (переріз F, мм² та довжина L, км), номінальна потужність та параметри трансформаторів 35/10 кВ наведені у табл. 4.1. Від підстанції 35/10 кВ живляться дві групи споживачів: S₁ та S₂. Споживачі S₁ працюють n₁ діб згідно графіка та n₂ діб за графіком. Відповідно, споживачі S₂ працюють n₁ діб згідно графіка та n₂ діб за графіком. Решта часу (365- n₁— n₂ діб) трансформатори та лінія відключені.

Чотирьохступеневі (тривалість кожної ступені 6 годин) добові графіки навантаження у відносних одиницях та максимальне навантаження кожного споживача наведені у табл. 4.2, табл. 4.3.

Річний відпуск електричної енергії та максимальне річне навантаження ліній і наведені у табл. 4.4.

Таблиця 4.1 — Параметри ліній та трансформаторів

Таблиця 4.2 — Навантаження споживачів

Таблиця 4.3 — Навантаження споживачів

Таблиця 4.4 — Відпуск ектроенергії в мережу

4.1 Розрахунок методом середніх навантажень Знайдемо кількість годин роботи заданих елементів:

Розрахуємо середнє активне та реактивне навантаження першого трансформатора:

Розрахуємо середнє активне та реактивне навантаження другого трансформатора:

Розрахуємо середнє активне та реактивне навантаження ліній:

Знайдемо втрати в трансформаторах при середньому навантаженні:

Знайдемо активний і реактивний опір лінії:

Погонні опори для заданого перерізу повітряної лінії:

Визначимо активні та реактивні втрати в лініях:

Визначимо число годин, за які споживається така ж кількість енергії при роботі з максимальним навантаженням, як в заданому випадку, для першого та другого трансформаторів та ліній:

Розрахуємо коефіцієнт заповнення графіка навантаження для першого та другого трансформаторів та для ліній:

Далі ведемо розрахунок кількома способами:

1. Розраховуємо коефіцієнт форми для першого та другого трансформаторів та для ліній:

Знайдемо активні й реактивні втрати навантаження в трансформаторах за рік:

Знайдемо активні й реактивні втрати неробочого ходу в трансформаторах за рік:

Розрахуємо реактивні втрати неробочого ходу в трансформаторі:

Розрахуємо активні та реактивні втрати енергії в трансформаторах:

Визначимо втрати активної та реактивної енергії в лініях:

Рисунок 4.1 — діаграма річних втрат в мережі 35 кВ

5. Шини центра живлення напругою 10 кВ

5.1 Знаходження розрахункових ЕН Розрахункове навантаження на шинах центра живлення (п/ст) визначають з врахуванням розбіжності у часі максимумів навантажень комунально-побутових і промислових споживачів:

.

Значення коефіцієнтів наведені у відповідних довідкових таблицях.

1) Задамося параметрами фабрики Збагачувальна фабрика — гірниче підприємство для первинної переробки твердих корисних копалин з метою отримання технічно цінних продуктів, придатних до промислового використання.

На збагачувальних фабриках перероблюються (збагачуються) руди кольорових металів (мідні, міднонікелеві, свинцево-цинкові, вольфрам-молібденові, олов’яні та інші), руди чорних металів (залізні, марганцеві, хромові), неметалічні корисні копалини (фосфорні, калійні, графітові та інші руди і матеріали) і вугілля.

— активне навантаження збагачувальної фабрики

— реактивне навантаження збагачувальної фабрики Розрахуємо активне навантаження мікрорайону міста:

де — коефіцієнт суміщення максимумів Розрахуємо реактивне навантаження мікрорайону міста:

Розрахуємо активне навантаження на шинах ЦЖ 10 кВ:

де — коефіцієнт суміщення максимумів Розрахуємо реактивне навантаження на шинах ЦЖ 10 кВ:

5.2 Компенсація реактивної потужності

Компенсація реактивної потужності с в системах електропостачання найчастіше зводиться до вибору і розміщення конденсаторних батарей (КБ) в вузлах мережі. КБ є більш дешевим і практичним рішенням на відміну від статичних тиристорних компенсаторів (СТК) чи синхронних двигунів (СД).

Вибір оптимальних місць встановлення КБ в електричних мережах зводиться до установки на шинах ЦЖ або на високій, чи низькій стороні ТП.

Проводимо розрахунок радіальної схеми побудови мережі.

Розв`язок можна представити наступним чином:

де

Якщо в процесі розрахунків виявиться, що в 1 із вузлів потужність виявиться від'ємною, то даний вузол виключається з розрахунку і задача розв’язується заново.

Обираємо переріз кабелю мережі 10 кВ Мікрорайон:

Розрахуємо струм кабелю:

Нормальний режим

;

де:

;

;

Тоді розрахунковий струм кабелю:

АСБ 3×35 з допустимим струмовим перевантаженням, Перевірка:

;

де — поправкові коефіцієнти кабельних ліній на струми і кількість працюючих кабелів

.

Аварійний режим Тоді розрахунковий струм кабелю:

Перевірка:

де — поправкові коефіцієнти кабельних ліній на струми і кількість працюючих кабелів

— коефіцієнт перевантаження кабелю (1,3)

Обираємо кабель марки АСБ 3×35 з допустимим струмовим перевантаженням, та опорами .

Розраховуємо опір кабелю від 1 секції шин до промислового підприємства:

Розраховуємо опір кабелю від 2 секції шин до промислового підприємства:

Розраховуємо опір кабелю від 1 секції шин до мікрорайону міста:

Розраховуємо опір кабелю від 2 секції шин до мікрорайону міста:

Сумарний опір кабелю від шин до промислового підприємства:

Сумарний опір кабелю від шин до мікрорайону міста:

Еквівалентний опір радіальної схеми:

Шукаємо потужність, необхідну для компенсації:

;

Використаємо конденсаторні 2 установки типу АКУ-10−540−60, для промислового підприємства і 2 установки типу АКУ-10−260−20.

Висновок навантаження електропостачання підстанція У цьому курсовому проекті я ознайомився і навчився вирішувати завдання проектної частини систем електропостачання. У процесі роботи я отримав необхідні уміння і навики вирішення завдань розрахунку навантажень і вибору параметрів системи електропостачання: визначення розрахункового навантаження комунально-побутових, промислових споживачів; вибору номінальної потужності трансформаторів; визначення перетину ліній як високої, так і низької напруги; визначення річних втрат електричної енергії в лінії 35 кВ і трансформаторах підстанції 35/10 кВ; компенсація реактивної потужності; розрахунок освітлення і так далі.

Список використанної літератури

1 Методичні вказівки та завдання до курсового проектування з курсу «Cистеми електропостачання» для студентів спеціалізації 7.5 070 103 «Електропостачання промислових підприємств» / В. А. Попов, М. А. Денисенко, В. В. Ткаченко, М. Ю. Голованьов / Під ред. М. А. Денисенко — К.: НТУУ «КПІ», 2012. — 70 с.

2 Шестеренко В.Є. «Системи електроспоживання та електропостачання промислових підприємств». Підручник. — Вінниця: Нова Книга, 2004. — 656 с.

3 Каталог світлотехнічної продукції ЗАТ МСК (http://www.mscom.ru) .

4 Кнорринг Г. М. «Осветительные установки», Л., Энергоиздат, 1981 — 288 с.

5 Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. «Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования», 4 — е изд., М., Энергоатомиздат, 1989 — 608 с.

6 Электротехнический справочник, в 3-х т. Т. 2. Под общ. ред. профессоров МЭИ В. Г. Герасимова, П. Г. Грудинского и др., 6 — е изд., М., Энергоиздат, 1981 — 640 с.

7 Справочник энергетика промышленных предприятий. Гольстрем В. А., Иваненко А. С. Издание второе, исправленное и дополненное. «Техніка», 1972, 562 с.

8 Каталог електротехнічної продукції АсКо^ТМ.

9 Справочник по проектированию электрических сетей и электрического оборудования / Под ред. Ю. Г. Барыбина и др. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 464 с.

10 Пособие по курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов: Учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей вузов, 2-е издание, переработанное и дополненное. / В. М. Блок, Г. К. Обушев / Высшая школа, 1990 — 383 с.: ил.

11 Электротехнические промышленные установки: Учебник для вузов / И. П. Евтюкова и др.; Под ред. А. Д. Свенчанского. — М.: Энергоиздат, 1982.

12 Каталог електротехнічної продукції ЗАТ «Сілкон-Квар» (www.silkon.kvar.ua).

13 Каталог кабельної продукції «ТФ Кабель» (www.tf-cable.com).

14 Каталог автоматичних вимикачів ABB серії S.