Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Основи електропостачання й електроенергетики
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра електропостачання промислових підприємств міст та сільського господарства
Інформація про роботу
Рік:
2004
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра електропостачання промислових
підприємств, міст та сільського господарства
КУРСОВА РОБОТА
Основи електропостачання й електроенергетики
Львів 2004 р.
Зміст
Вступ
Завдання
Розрахунок електричних навантажень відділень
та дільниць цеху та цеху із сторонніми споживачами
Визначення кількості та потужності трансформаторів цехової
трансформаторної підстанції (ЦТП)
Вибір типу та перерізу кабелів лінії живлення ЦТП від шин
6 (або 10) кВ ГПП
Визначення максимально можливого значення струму трифазного
короткого замикання (КЗ) на шинах середної напруги ГПП та на
шинах 0,4 кВ ЦТП
Вибір автоматичних вимикачів вводу 0,4кВ та секційних вимикачів
приєднань сторонніх споживачів та конденсаторної батареї
Розрахунок кількості електроенергії спожитої за добу, місяць, рік,
а також вартості спожитої електроенергії за одноставковим та зонним тарифом,
а також часу максимального навантаження та найбільших втрат
Розрахунок втрат потужності у максимальному режимі,
а також втрат електроенергії в лініях та трансфораматорах за рік
Список використаних літературних джерел
Вступ
Електроенергетика Укараїни – складний і розгалужений технологічний комплекс призначений для виробництва, передачі і розподілу електричної енергії між промисловими, сільськогосподарськими та побутовими споживачами на всій території країни.
Сучасні системи електропостачання промислових підприємств, міст, сільського господарства і транспорту повинні відповідати рівню розвитку технологій, об’єму споживання електроенергії, забезпечувати показники якості електроенергії з відхиленням в межах допустимих значень та відповідну до вимог споживача надійність при максимальній економічній ефективності.
Практично на стадії проектування об’єкту повинні закладати в такі технічні рішення, які б забезпечували виконання перелічених умов.
В даній роботі на основі вихідних даних про склад та ха рактеристики електроприймачів дільниць цеху, визначаються розрахункові навантаження та з врахування навантажень інших (стороніх) споживачів та з врахуванням компенсації реактивної потужності, до рівня який вимагає система, у відповідності із заданими умовами живлення, відбирається цехова ТП, розробляється її принципова схема, схема вимірювань, сигналізації та обліку електроенергії. Визначаються основні експлуатаційні характеристики системи електропостачання.
Завдання
Розрахувати електричні навантаження відділень та дільниць цеху та цеху із сторонніми споживачами.
Визначити кількість та потужність трансформаторів цехової трансформаторної підстанції (ЦТП) з врахуавнням потужності сторонніх споживачів та необхідного рівня компенсації реактивної потужності.
Вибрати тип та переріз кабелів ліній живлення ЦТП від шин 6 (або 10) кВ головної понижаючої підстанції (ГПП).
Визначити максимально можливе значення струму трифазного короткого замикання (КЗ) на шинах середньої напруги ГПП та на шинах 0,4 кВ ЦТП.
Вибрати автоматичні вимикачі вводу 0,4 кВ та секційні, а також приєднань сторонніх споживачів та конденсаторних батарей.
Вибрати комплектну ЦТП.
Розрахувати кількість електроенергії спожитої за добу, місяць, рік, а також вартість спожитої електроенергії за одноставковим та зонним тарифом, а також час максимального навантаження та найбільших втрат.
Розрахувати втрати потужності в максимальному режимі, а також втрати електроенергії в лініях та трансформаторах за рік.
Накреслити однолінійну схему цехової трансформаторної підстанції.
1. Вихідні дані
Вар. 051
Електроприймачі відділення 1:
Потужність АД: 20кВт;
Кількість двигунів:2;
Номінальний cosφ: 0,82;
Умови пуску: Важкі
Електроприймачі відділення 2 (резистивні печі):
Встановлена потужність печі: 40кВт;
Кількість печей:1;
Електропиймачі відділення 3:
1. Радіально-свердловий верстат 2А55: Рвст=7,8 кВт; n =0.
2. Копіювально-фрезерний верстат 6411В: Рвст=5,2 кВт; n =5.
3. Токарно-гвинтонарізний верстат165:Рвст=22 кВт; n =3.
4. Мостовий кран: Рвст=19,3 кВт; n =1.
5. Машина контактного зварювання: S=25 кВА; n =3.
6. Зварювальний трансформатор:ТДС-20; Sном=20 кВА; n =1.
7. Пожежна помпа:Рвст=8,0кВт; n =1.
Електропиймачі відділення 4:
1. Вертикально-свердловий верстат 2Б119: Рвст=6,9 кВт; n =1.
2. Електрична ванна СМ-60: Рвст=14,0 кВт; n =2.
3. Електрична таль ТЕ-02: Рвст=12,0 кВт; n =1.
4. Зубодовбальний верстат: Рвст=10,0 кВт; n =2.
5. Вентилятор: Рвст=6,0 кВт; n =2.
6. Зварювальний трансформатор ТДМ-17; Sном=17 кВА; n =1.
7. Пожежна помпа: Рвст=8,0 кВт; n =1.
Сторонні споживачі ЦТП
Інший цех: Рвст=100 кВт; l =300 м;
Котельня: Рвст=120 кВт; l =100 м;
Компресорна: Рвст=20 кВт; l =50 м;
Насосна: Рвст=20 кВт; l =50 м;
Всі споживачі 2-ї категорії надійності.
Джерело живлення:
Потужність трансформатора ГПП: S=16 МВА;
Відстань від ГПП до ЦТП: l=550 м;
tgφнеоб=0,34
Графік навантаження ЦТП
Години доби
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
Р, %
40
50
60
50
30
20
50
40
55
60
60
70
100
90
60
50
30
20
20
30
40
40
50
40
Q, %
40
45
50
70
50
30
10
40
30
45
50
60
90
100
50
60
40
30
20
50
40
50
60
60
2. Розрахунок електричних навантажень
Для вибору потужностей трансформаторів ЦТП, перерізу кабельних ліній та автоматичних вимикачів, необхідно знати розрахункові (активне та реактивне) навантаження цеху та підстанції в цілому.
2.1. Розрахунок електричних навантажень цеху
Визначення розрахункових навантажень групи електроприймачів цеху полягає в тому, щоб за номінальною потужністю та характеристикою електроприймачів розрахувати максимум навантажень.
Для відділень цеху (згідно завдання) задано перелік електроприймачів та їх кількість. За довідниками визначаємо для них їндивідуальні коефіцієнти використання Кві та реактивної потужності tgφi та зводимо вихідні дані в таблицю 2.1.
Табл. 2.1
Вихідні дані для визначення розрахункового
навантаження цеху
Назва відділення цеху
Рвст., кВт
n
кв
cos fi
tg fi
Відділення 1
1.
Асинхронний двигун
20
2
0,6
0,85
0,62
Відділення 2
1.
Резистивна піч
40
1
0,7
1
0
Відділення 3
1.
Радіально-свердлильний
верстат
2А55
7,8
0
0
0
2.
Копіювально-фрезерний
верстат 6411В
5,2
5
0,15
0,8
0,75
3.
Токарно-гвинтонарізний
верстат 165
22
3
0,14
0,85
0,62
4.
Мостовий кран
19,3
1
0,3
0,88
0,54
5.
Машина контактного
15
3
0,4
0,6
1,33
зварювання
6.
Зварювальний трансформатор
14
1
0,3
0,7
1,02
ТДС-20
7.
Пожежна помпа
8
1
0
0,8
0,75
Відділення 4
1.
Вертикально-свердлильний
верстат
2Б 119
6,9
1
0,15
0,87
0,57
2.
Електрична ванна
СМ-60
14
2
0,6
0,8
0,75
3.
Електрична таль
ТЕ-02
12
1
0,4
0,85
0,62
4.
Зубодовбальний
верстат
10
2
0,15
0,88
0,54
5.
Вентилятор
6
2
0,7
0,87
0,57
6.
Зварювальний трансформатор
ТДМ-17
10,2
1
0,2
0,6
1,33
7.
Пожежна помпа
8
1
0
0,75
0,88
За цим даними для визначення розрахункових навантажень відділень цеху використовуємо метод впорядкованих діаграм.
Згідно цього методу визначаємо ефективну кількість електроприймачів:
, (2.1)
де - активна потужність і-го електроприймача, кВт;
- кількість приймачів однакового типу та потужності.
Для відділення 3:
Ефективна потужність електроприймачів:
(2.2)
Груповий коефіцієнт використання:
, (2.3)
- коефіцієнт використання і-ого електроприймача.
Для відділення 3:
Середньозважений коефіцієнт реактивної потужності:
(2.4)
- коефіцієнт реактивної потужності і-го електприймача.
Для відділення 3:
Розрахункове максимальне навантаження групи електроприймачів за методом впорядкованих діаграм визначається за середньою потужністю найзавантаженішої зміни та коефіцієнтом максимуму за формулою:
(2.5)
де - середнє наватаження, яке рівне
- коефіцієнт максимуму, який визначається за упорядкованими в залежності від груповогокоефіцієнту використання Кb та ефективного числа електроприймачів (за ):
(2.6)
.
Розрахункове активне навантаження відділення 3:
(2.7)
Розрахункове реактивне наватнаження відділеня 3:
(при ):
(2.8)
Аналогічно розраховуємо електричні навантаження інших відділень цеху. Результати розрахунку зводимо в табл.2.2.
Табл. 2.2
Розрахункові навантаження цеху
Відділення цеху
1
20
2
0,6
0,62
1,5
36
22,32
2
40
1
0,7
0
-
40
0
3
16,21
11
0,231
0,448
1,689
69,57
18,45
4
10,8
9
0,372
0,7
1,47
15,88
25,3
Для вузла електричних навантажень (цеху), до якого входить декілька груп електроприймачів різних дільниць, розрахункові навантаження яких визначені методом впорядкованих діаграм, можна застосовувати такий же алгоритм для визначення сумарного навантаження, якщо кожну групу електроприймачів представити відповідними еквівалентними параметрами.
Нове ефективне число електроприймачів буде:
(2.9)
Ефективна потужність:
(2.10)
Новий груповий коефіцієнт використання буде:
(2.11)
Середній коефіцієнт реактивної потужності:
(2.12)
(2.13)
З упорядкованих діаграм визначаємо коефіцієнт максимуму:
(2.14)
.
Розрахункове активне навантаження цеху:
(2.15)
Розрахункове реактивне навантаження цеху:
(2.16)
2.2. Визначення розрахункових навантажень інших споживачів.
Для визначення електричних навантажень інших споживачів використовують метод коефіцієнту попиту.
Розрахункове навантаження іншого цеху:
, (2.17)
де - коефіцієнт попиту іншого цеху;
- номінальна потужність електроприймачів цеху, кВт
,
Для інших споживачів розрахункові навантаження визначаємо аналогічно. Результати зводимо в таблицю 2.3
Табл. 2.3
Результати розрахунку навантажень інших споживачів
Назва споживача
Коефіцієнт попиту
Заданий цех
-
-
159,1
-
58,64
169,6
Інший цех
100
0,7
70
0,5
35
78,3
Котельня
50
0,8
40
0,75
30
50
Компресорна
20
0,6
12
1,33
15,96
19,97
Насосна
20
0,75
15
0,75
11,25
18,75
Разом
190
-
296,1
-
150,85
332,31
Розрахункове активне навантаження цеху:
(2.17)
де - коефіцієнт одночасності максимумів навантажень (приймаємо рівним 0,85).
.
2.3. Визначення розрахункового навантаження підстанції з врахуванням компенсації реактивної потужності.
Необхідна потужність компенсувальних пристроїв визначається за умови забезпечення (див. завдання):
Розрахункове навантаження підстанції з врахуванням компенсації реактивної потужності:
.
Вибираємо дві конденсаторні батареї (табл.1.2) [1].
3. Визначення кількості та потужності трансформаторів
Потужність трансформаторів ТП вибираємо з врахуванням їх бажаної кількості та рекомендованого коефіцієнту завантаження.
Для ІІ-ї категорії (згідно завдання) споживачів за надійністю приймаємо 2 трансформатори, а за умови забезпечення можливості їх взаємного резервування з врахуванням допустимого перевантаження приймаємо коефіцієнт завантаження:
.
Бажана потужність трансформатора визначається за формулою:
(3.1)
За табл.1.3 [1] вибираємо трансформатор PS250 з ; ; ; .
Розрахунковий коефіцієнт завантаження трансформатора:
. (3.2)
3.1. Вибір схеми первинних з’єднань.
Вибираємо схему приєднання трансформатора до мережі середньої напруги через вимикач навантаження та запобіжник. Номінальний струм запобіжника та плавкої вставки вибираємо з урахуванням трансформаторів у після аварійному режимі в 1,4 рази від номінальної потужності трансформатора:
(3.3)
Приймаємо ближнє більше значення номінального струму стандартного запобіжника та плавкої вставки: .
4. Визначення максимально можливого значення струму трифазного КЗ на шинах середної напруги ГПП.
Значення струмів КЗ необхідні для вибору апаратів за комутаційною здатністю, кабелів – за темічною стікістю, оншиновки щита – за динамічною стійкістю, перевірки струмових захистів тощо.
Для визначення струму трифазного КЗ на шинах 10 кВ ГПП складаємо розрахункову схему (рис.3.1).
Рис. 3.1. Розрахункова схема для визначення струму КЗ на шинах 10 кВ ГПП
Визначаємо параметри елементів заступної схеми.
Діюче значення струму трифазного КЗ:
Ударний струм трифазного КЗ на шинах 10кВ ГПП:
5. Вибір кабельної лінії ГПП-ЦТП.
Вибір перерізу кабельної лінії виконується за наступними умовами:
за економічною густиною струму:
- для нормального режиму роботи.
Приймаємо
За довідником [6] вибираємо кабель з найбільш перерізом (стандартним) Fст=16мм2 з Ідоп=70(А).
Перевіряємо вибраний переріз за:
нагрівом у після аварійному режимі:
- допустимий струм кабеля;
- коефіцієнт поправки на допустимий струм кабеля (приймаємо 1,1) враховує допустиме перевантаження:
70·1,1>2·7,67=15,34(А)
77(А)>15,34(А)
за термічною стійкістю при дії струмів КЗ.
Мінімально допустимий переріз кабеля з умови термічної стійкості:
,
де - розрахунковий коефіцієнт; - усталене значення струму трифазного КЗ; - тривалість КЗ.():
,
тобто, мінімально необхідний переріз кабеля одного кола КЗ за умовою термічної стійкості 74,96 (мм2). Найближчий більший стандартний переріз F=95(мм2).
Остаточно приймаємо кабель типу ААПВ-3х95.
6. Визначення максимально можливого значення струму трифазного КЗ на шинах 0,4кВ ЦТП.
Значення струмів КЗ необхідні для вибору апаратів за комітаційною здатністю, кабелів – за термічною стійкістю, ошиновки щита – за термічною стійкістю, перевірки струмових захистів.
Розрахункова схема, врахуваючи, що секційні вимикачі вимкнені, непадається з джерела безконечної потужності, трансформатора ГПП, кабельної лінії та трансформатора ТП. У спрощеному розрахунку струмів КЗ навантаженням нехтуємо.
Розрахункова схема подана на рис.6.1.
Рис.6.1. Розрахункова схема для визначення струмів КЗ
За даними розрахункової схеми складаємо заступну схему і визначаємо її параметри.
Рис.6.2. Заступна схема для визначення струмівКЗ.
Визначаємо параметри елементів заступної схеми.
Визначаємо еквівалентний та індуктивний опір відносно місця КЗ.
Усталене значення струму трифазного КЗ в точці К2:
7. Вибір автоматичних вимикачів вводу 0,4кВ та споживачів й конденсаторних батарей
7.1. Вибір ввідних вимикачів
Вимикачі вибираємо за номінальними напругою, струмом, комутаційною здатністю та захисними характеристиками.
Номінальна напруга більшості вимикачів становить 690В, що є вище 0,4кВ.
Розрахунковий струм для вибору вимикача з врахуванням можливого перевантаження у післяаварійному режимі на 40%:
З таблиць[1] вибираємо вимикач типу “Компакт” з ближнім номінальним струмом
.
Перевіряємо вимикачі вводу за струмомКЗ.
тобто вибраний вимикач відповдає струму граничному найбільшому вимкнення
7.2. Вибір секційного вимикача
Секційний вимикач вибирається за номінальним струмом ввідного вимикача. Решта характеристик аналогічні характеристикам ввідного вимикача.
7.3. Вибір вимикача конденсаторної батареї.
Вимикач для конденсаторної батареї вибираєм за значенням струму, рівному:
За додатком 3 [1] вибираємо автоматичний вимикач серії “Мульти-9” з та .
7.4. Вибір лінійних вимикачів
Номінальний струм лінійного вимикача має біти більшим від розрахункового струму приєднання.
Для приєднань дільниць заданого цеху:
Для приєднань приймачів іншого цеху:
Для приєднань котельної:
.
Для приєднань компресорної:
.
Для приєднань насосної:
.
За додатком 3 [1] вибираємо наступні вимикачі приєднань серії “Мульти-9”:
інший цех:;
котельня: тип С60а, ;
компресорна: тип V40H, ;
насосна: тип V40H, ;
заданий цех: тип NS160N;
8. Розрахунок кількості спожитої електроенергії
8.1. Вихідні дані та розрахункові умови
Основними даними для аналізу доцільності застосування системи зонного обліку електроенергії є добові гафіки активної потужності для характерних діб, які отримані на шинах 0,4 кВ трансформаторних підстанцій (ТП).
Одноставковий тариф за спожиту електроенергію, який діє у даний час на підприємствах з врахуванням ПДВ можна прийняти 0,27 грн./кВт*год.
Для врахування зміни тарифу у відповідні години доби прийнято наступні значення зонних коефіцієнтів:
нічний: 0,25;
півпіковий 1,08;
піковий 1,8.
Розподіл доби на зони прийнято наступний:
пікова : 8 00-10 00 ; 17 00-21 00;
півпікова: 6 00-8 00 ; 10 00-17 00, 21 00-23 00 ;
нічна: 23 00-6 00 ;
Аналіз вартості спожитої електроенергії
Добове споживання активної електроенергії для конкретної ТП визначаємо на підставі добового графіка активної потужності наступним чином:
де Pi – значення активної потужності на і –му інтервалі часу; ti – тривалість і –го інтервалу часу.
Вартісь електроенергії, що споживається за добу при оплаті за одноставковим тарифом:
де Со – одноставковий тариф на активну електроенергію, грн./кВт*год.
Вартість спожитої електроенергії за місяць при оплаті по одноставковому тарифу:
де n – кількість діб у місяці.
Вартість спожитої електроенергії за зимовий період по одноставковому тарифу:
де Nз – кількість діб у зимовий період.
Відповідно вартість спожитої електроенергії за літній період по одноставковому тарифу:
де NЛ – кількість діб у літній період.
Вартість електроенергії спожитої за добу при оплаті за тризонним тарифом:
де Кніч, Кпівп, Кпік – відповідно нічний, півпіковий та піковий зонні коефіцієнти.
Вартість спожитої електроенергії за місяць при оплаті за тризонним тарифом:
Вартість спожитої електроенергії за літній період при оплаті за тризонним тарифом:
Вартість спожитої електроенергії за літній період при оплаті за тризонним тарифом:
Результати розрахунку подано в таблиці 8.1.
Табл. 8.1
Рр=
251,68
кВт
%
Години доби
Активна потужність, кВт
Зона доби
0--1
40
100,672
нічна
1--2
50
125,84
нічна
2--3
60
151,008
нічна
3--4
50
125,84
нічна
4--5
30
75,504
нічна
5--6
20
50,336
нічна
6--7
50
125,84
півпікова
7--8
40
100,672
півпікова
8--9
55
138,424
пікова
9--10
60
151,008
пікова
55,17832
10--11
60
151,008
пікова
388,151
11--12
70
176,176
півпікова
373,0653
12--13
100
251,68
півпікова
13--14
90
226,512
півпікова
14--15
60
151,008
півпікова
15--16
50
125,84
півпікова
16--17
30
75,504
півпікова
17--18
20
50,336
півпікова
18--19
20
50,336
півпікова
19--20
30
75,504
півпікова
20--21
40
100,672
пікова
21--22
40
100,672
пікова
22--23
50
125,84
пікова
23--24
40
100,672
нічна
Зонні коефіцієнти
нічний
півпіковий
піковий
0,28
1,02
1,8
Со
0,27
грн./кВт*год
Добове споживання електроенергії, кВт*год
2906,904
Добова вартість спожитої електроенергії за одноставковим тарифом, грн.
784,8641
Добова вартість спожитої електроенергії за тризонним тарифом, грн.
816,3946
Місячна вартість спожитої електроенергії за одноставковим тарифом, грн.
23545,92
Місячна вартість спожитої електроенергії за тризонним тарифом, грн.
24491,84
Річна вартість спожитої електроенергії за одноставковим тарифом, грн.
141275,5
Річна вартість спожитої електроенергії за тризонним тарифом, грн.
146951
Добовий ефект, грн.
-31,5305
Місячний ефект, грн.
-945,914
Річний ефект, грн.
-5675,48
Як видно з приведених розрахунків, оплата за електроенергію за тризонним тарифом є недоцільною.
9. Розрахунок втрат потужності в максимальному режимі, а також втрат електроенергії в лініях та трансформаторах за рік
9.1. Втрати потужності та енергії в лініях та трансформаторах
Втрати активної потужності в лініях для будь-якого режиму навантаження:
Втрати електроенергії за рік в лініях:
Втрати потужності в трансформаторі визначають за паспортними даними з врахуванням коефіцієнта завантаження :
Втрати електричної енергії в трансформаторах за рік:
Сумарні втрати електричної енергії за рік у елементах мережі 10 кВ:
Список використаних літературних джерел
Основи електроенергетики і електропостачання. Завдання, методичні настанови та матеріали до курсової роботи для студентів базового напряму 6.092200 “Електромеханіка”(Укл. Маліновський А.А., Хохулін Б. К.)
Ристхейм Э.М. Электроснабжение промышленых установок. Учебное пособие для вузов. –М.: Энергоатомиздат, 1991.
Правила будови електроустановок. Електрообладнання спеціальних установок. – Київ, 2001.
А. В. Беляев. Выбор апаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4кВ. – Л.: Энергоатомиздат,1988.
Технічна інформація ВАТ “Укрелектроапарат”. Хмельницький, 2001.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора