Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Електромеханіка
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Інститут енергетики та систем керування
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Електропостачання промислових підприємств міст і сільського господарства
Інформація про роботу
Рік:
2004
Тип роботи:
Завдання
Предмет:
Інші
Група:
ЕЛ
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Інститут енергетики та систем керування
ОСНОВИ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКИ
Й ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
Завдання, методичні настанови та матеріали
до курсової роботи для
студентів базового напряму 6.092200 “Електромеханіка”
Затверджено
на засіданні кафедри електропостачання промислових підприємств, міст і сільського господарства
Протокол №___ від _______________
Львів 2004
Основи електроенергетики і електропостачання. Завдання, методичні настанови та матеріали до курсової роботи для студентів базового напряму 6.092200 “Електромеханіка”.
Укладачі Маліновський А.А., к.т.н., доц.
Хохулін Б.К., ст. викл.
Відповідальний за випуск Маліновський А.А., канд. техн. наук, доцент.
Рецензенти Климук П.П. , канд. техн. наук, доцент.
ХХХХХХХХ, канд. техн. наук, доцент.
ЗМІСТ
З А В Д А Н Н Я 4
ВИХІДНА ІНФОРМАЦІЯ 5
ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ 6
Постановка задачі 6
1. АНАЛІЗ ВИХІДНОЇ ІНФОРМАЦІЇ, ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ, ПОТУЖНОСТІ КОМПЕНСУВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ ТА ПОТУЖНОСТІ ТРАНСФОРМАТОРІВ 6
1.1. Аналіз вихідної інформації 6
1.2. Розрахунок навантажень механічного цеху 6
1.3. Розрахунок навантажень інших споживачів 12
1.4. Визначення сумарного навантаження 13
1.5. Компенсувальні пристрої 13
1.6. Силові трансформатори 13
2. Вибір схеми первинних з’єднань 15
2.1. Схема приєднання до мережі 15
2.2. Вибір типу, конструкції та схеми трансформаторної підстанції 16
2.3. Щит низької напруги 16
2.3.1. Вибір ввідних вимикачів 16
2.3.2. Вибір секційного вимикача 17
2.3.3. Вибір вимикача конденсаторної батареї 17
2.3.4. Вибір лінійних вимикачів 17
2.4. Схема сигналізації, вимірювання та обліку щита НН ТП 18
2.5. Схема живлення РМЦ 19
2.6. Схема щитка ділянки цеху 23
2.6.1. Вибір модульних автоматичних вимикачів 24
2.6.2. Схеми приєднання двигунів 25
2.6.3. Вибір контакторів 25
2.6.4. Узгодження перерізів провідників з характеристиками автоматичних вимикачів 27
3. ЕЛЕКТРИЧНІ РОЗРАХУНКИ 27
3.1. Втрати потужності та енергії в лініях та трансформаторах 27
3.2. Втрати напруги 28
3.3. Регулювання напруги 28
3.4. Розрахунок струмів короткого замикання 29
4. ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ 31
ДОДАТКИ 32
“Затверджую”
Зав.каф. ЕПМС
“___” _______________200___ р.
_____________А.А.Маліновський
З А В Д А Н Н Я
на курсову роботу з дисципліни
“Основи електроенергетики й електропостачання”
Розрахувати електричні навантаження відділень та дільниць механічного цеху та цеху в цілому за методом впорядкованих діаграм.
Визначити кількість та потужність трансформаторів цехової трансформаторної підстанції (ТП) з врахуванням потужності сторонніх споживачів та необхідного рівня компенсації реактивної потужності (з визначенням потужності конденсаторної батареї – ШКБ).
Вибрати тип та переріз кабелів лінії живлення ТП від шин 6 (чи 10) кВ ГПП.
Визначити максимально можливе значення струму трифазного КЗ на шинах СН ГПП та на шинах 0,4 кВ ТП.
Вибрати автоматичні вимикачі вводу 0,4 кВ та секційний, а також ліній 0,4 кВ до механічного цеху, сторонніх споживачів та ШКБ.
Вибрати комплектну ТП або обґрунтувати інше рішення.
Обґрунтувати схеми обліку, вимірювань і сигналізації та нарисувати її.
Накреслити однолінійну схему ТП та її принципову конструкцію.
Вибрати схему головного розподільчого щита механічного цеху, типи комутаційного обладнання та марки кабелів з обґрунтуванням ручного чи автоматичного вводу резервного живлення та накреслити її.
Вибрати схему щитка однієї з ділянок механічного цеху та накреслити її.
Розрахувати втрати напруги та потужності в максимальному режимі, а також втрати електроенергії в лініях та трансформаторах за рік.
Індивідуальне завдання.
Об’єм пояснювальної записки – 20-25 стор.
Об’єм графічного матеріалу:
- принципова однолінійна схема ТП та її конструкція;
- схема обліку, вимірювань та сигналізації;
- принципова схема головного розподільчого щита механічного цеху;
- принципова схема розподільчого щитка одного з відділень цеху.
ВИХІДНА ІНФОРМАЦІЯ
з курсової роботи “Основи електроенергетики й електропостачання”
Встановлені потужності електроприймачів механічного цеху та їх кількість прийняти згідно таблиць за вказівкою викладача – керівника курсової роботи (завдання №___, варіант № ____)
Сторонні споживачі (вказати потужність та категорію за надійністю):
№
п/п
Назва споживача
Sуст чи Рн х n
Відстань, м
Категорія
1.
Інший цех
2.
Компресорна
3.
Насосна
4.
Котельна
5.
Джерело живлення: головна понижувальна підстанція (ГПП) з трансформаторами 2 х _________ МВА (з напругами ____/ _____ кВ, з однією секціонованою системою шин середньої напруги), на відстані __ м до ТП, що розглядається.
Забезпечити tg ( = ________ для сумарного навантаження ТП.
На ТП передбачити (зайве закреслює викладач):
Сигналізацію наявності напруги на вводах 0,4 кВ;
Вимірювання струмів на вводах (3 фази) та фідерах (в одній фазі);
Вимірювання фазних та/або лінійних напруг на секціях шин 0,4 кВ;
Облік активної енергії та квар-годин____________________________
(технічний, комерційний)
Автоматичне регулювання потужності конденсаторної батареї.
Час ввімкнення трансформаторів та час найбільших втрат прийняти відповідно ТВ = 8760 год, ( = ____________ год до 4500 год.
Індивідуальне завдання: (наприклад: пуск двигуна Рн=100 кВт, або увімкнення КБ, або схема регулювання КБ тощо)
“___” _______________ 200 __ р.
Керівник проекту _________________ ( )
ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ
Постановка задачі
В курсовій роботі на основі визначення розрахункових навантажень ремонтно-механічного цеху з врахуванням навантажень інших споживачів та компенсації реактивної потужності до рівня, який вимагає система, у відповідності із заданими умовами живлення необхідно вибрати цехову трансформаторну підстанцію (ТП), розробити її принципову схему первинних з’єднань на середній та низькій напругах , схеми вимірювань, сигналізації та обліку, вибрати основне обладнання та конструктивне виконання підстанції з використанням типових та комплектних підстанцій, які випускаються промисловістю України чи іноземними фірмами. Крім того слід вибрати схему живлення механічного цеху та однієї з його дільниць. Для вибору обладнання розрахувати максимальні струми трифазного короткого замикання на шинах СН ГПП та НН ТП. Визначити також втрати напруги, потужності та енергії в лінії живлення та трансформаторах.
1. АНАЛІЗ ВИХІДНОЇ ІНФОРМАЦІЇ, ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ, ПОТУЖНОСТІ КОМПЕНСУВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ ТА ПОТУЖНОСТІ ТРАНСФОРМАТОРІВ
Аналіз вихідної інформації
На початку роботи над курсовою роботою слід проаналізувати вихідну інформацію на предмет визначення достатності наявної інформації для вирішення поставленої задачі, необхідності додаткових даних, вибору методів розрахунків, визначення вимог щодо принципових вирішень та конструктивного виконання з врахуванням чинних норм з технології проектування, пожежної безпеки, охорони праці тощо.
1.2. Розрахунок навантажень механічного цеху
Для відділень та дільниць механічного цеху задані перелік електроприймачів та їх кількість. З довідників визначають для них індивідуальні коефіцієнти використання kві та реактивної потужності tg(i. За цими даними для визначення розрахункових навантажень відділень та дільниць, а також цеху в цілому, слід скористатися методом впорядкованих діаграм.
Суть методу упорядкованих діаграм полягає в тому, що оскільки теорія ймовірностей та математичної статистики оперує з однаковими об‘єктами, то група електроприймачів з різними показниками, повинна бути приведена до еквівалентної групи з однаковими показниками. Реальна група електроприймачів, для якої необхідно визначити розрахункове навантаження, характеризується відповідною вихідною інформацією: номінальною (встановленою) потужністю електроприймачів рн та їх кількістю в кожній позиції n, а також показниками режиму за активною потужністю (коефіцієнтом використання kв) та за реактивною потужністю (коефіцієнтом реактивної потужності tg(). Вихідна інформація представляє собою масив, який має вигляд
Рн1 n1 kв1 tg(1
рн2 n2 kв2 tg(2 (1.1)
. . . . . . . . . . .
Рні nі kві tg(і
Необхідно групу електроприймачів з різними номінальними (встановленими) потужностями та різними показниками режиму за активною та реактивною складовими потужності звести до еквівалентної групи електроприймачів з однаковими номінальними потужностями та однаковими показниками режиму роботи.
Зведення за номінальною (встановленою) потужністю виконується за формулою
, (1.2)
де ефективна кількість електроприймачів визначається з виразу
. (1.3)
Визначенням цих показників групу електроприймачів з різними номінальними (встановленими) потужностями в одиниці зводять до групи з однаковою потужністю електроприймачів, кількість яких називається ефективною.
Зведення цієї групи електроприймачів за режимами роботи виконується шляхом визначення середньозважених за потужністю коефіцієнтів використання та реактивної потужності. Груповий коефіцієнт використання рівний
. (1.4)
Середньозважений коефіцієнт реактивної потужності визначається з виразу
. (1.5)
Таким чином, масив вихідних даних груп електроприймачів з різними номінальними потужностями та показниками режиму замінений одним рядком еквівалентних параметрів
ре ; nе ; kе ; tg(е, (1.6)
для яких правомірним буде застосування методу упорядкованих діаграм.
Розрахункове максимальне навантаження групи електроприймачів за методом упорядкованих діаграм визначається за середньою потужністю найзавантаженішої зміни та коефіцієнтом максимуму за формулою
, (1.7)
де: Рс – середнє навантаження, яке рівне
, (1.8)
Км – коефіцієнт максимуму, який визначається за упорядкованими діаграмами (рис. 1.1 та табл. 1.1) в залежності від групового коефіцієнту використання Кв та ефективного числа електроприймачів nе, тобто
. (1.9)
Індивідуальні коефіцієнти використання kB та коефіцієнти реактивної потужності tg( для різних електроприймачів приймають за довідниковими даними, досить широко наведеними в літературі і визначеними відповідними обстеженнями для найзавантаженіших змін у різних галузях промисловості.
Для вузла електричних навантажень, наприклад, цеху, до якого входить декілька з груп електроприймачів різних дільниць, розрахункові навантаження яких визначні методом впорядкованих діаграм, можна застосувати такий же алгоритм для визначення сумарного навантаження, якщо кожну групу електроприймачів представити відповідними еквівалентними параметрами.
Масив вихідної інформації буде мати вигляд
Ре1 nе1 kв1 tg(с1
Ре2 nе2 kв2 tg(с2 (1.10)
. . . . . . . . . . .
Рек nек kкв tg(ск
Нове ефективне число електроприймачів буде
, (1.11)
й новий груповий коефіцієнт використання буде
. (1.12)
З упорядкованих діаграм визначається нове значення коефіцієнта максимума , а потім розрахункове максимальне навантаження вузла
, (1.13)
та його реактивна потужність (вважаючи, що ne( 10)
. (1.14)
Метод впорядкованих діаграм рекомендується застосовувати на найнижчих щаблях систем електропостачання для визначення розрахункових навантажень окремих груп електроприймачів, виробничих дільниць, цехів та промислових корпусів, тобто на рівні підрозділів промислових підприємств, які живляться від мереж напругою до 1000 В. На вищих рівнях розподілу електроенергії його застосування може привести до значних похибок і тому не рекомендується.
Слід зауважити, що з розрахунків вилучаються резервні електроприймачі, а також електроприймачі, які знаходяться в планово-попереджувальних ремонтах, налагодженні тощо, а також те, що метод застосовують за кількості електроприймачів в групі більше чотирьох.
Для визначення коефіцієнтів максимуму іноді доцільніше користуватися не таблицями або кривими, а формулами, отриманими обробкою впорядкованих діаграм методами математичної статистики:
за будь-якої кількості електроприймачів:
, (1.15)
за nе ( 4:
. (1.16)
Відхилення розрахункових значень від наведених у таблиці не перевищує (6%.
Таблиця 1.1
Залежність коефіцієнту максимуму Км від ефективного числа ЕП nе та від коефіцієнта використання Кв
Ефективне число ЕП nе
Коефіцієнт максимуму Км при Кв
0,1
0,15
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
4
3,43
3,11
2,64
2,14
1,87
1,65
1,46
1,29
1,14
1,05
5
3,23
2,87
2,42
2,00
1,76
1,57
1,41
1,26
1,12
1,04
6
3,04
2,64
2,24
1,88
1,66
1,51
1,37
1,23
1,10
1,04
7
2,88
2,48
2,10
1,80
1,58
1,45
1,33
1,21
1,09
1,04
8
2,72
2,31
1,99
1,72
1,52
1,40
1,30
1,20
1,08
1,04
9
2,56
2,20
1,90
1,65
1,47
1,37
1,28
1,18
1,08
1,03
10
2,42
2,10
1,84
1,60
1,43
1,34
1,26
1,16
1,07
1,03
12
2,24
1,96
1,75
1,52
1,36
1,28
1,23
1,15
1,07
1,03
16
1,99
1,77
1,61
1,41
1,28
1,23
1,18
1,12
1,07
1,03
20
1,84
1,65
1,50
1,34
1,24
1,20
1,15
1,11
1,06
1,03
25
1,71
1,55
1,40
1,28
1,21
1,17
1,14
1,10
1,06
1,03
30
1,62
1,46
1,34
1,24
1,19
1,16
1,13
1,10
1,05
1,03
40
1,50
1,37
1,27
1,19
1,15
1,13
1,12
1,09
1,05
1,02
50
1,40
1,30
1,23
1,16
1,14
1,11
1,10
1,08
1,04
1,02
60
1,32
1,25
1,19
1,14
1,12
1,11
1,09
1,07
1,03
1,02
80
1,25
1,20
1,15
1,11
1,10
1,10
1,08
1,06
1,03
1,02
100
1,21
1,17
1,12
1,10
1,08
1,08
1,07
1,05
1,02
1,02
140
1,17
1,15
1,11
1,08
1,06
1,06
1,06
1,05
1,02
1,02
200
1,15
1,12
1,09
1,07
1,05
1,05
1,05
1,04
1,01
1,01
240
1,14
1,11
1,08
1,07
1,05
1,05
1,05
1,03
1,01
1,01
300
1,12
1,10
1,07
1,06
1,04
1,04
1,04
1,03
1,01
1,01
Рис. 1.1. Залежність коефіцієнту максимуму Км від ефективного числа ЕП nе та від коефіцієнта використання Кв
1.3. Розрахунок навантажень інших споживачів
Для визначення електричних навантажень інших споживачів доцільно використати метод коефіцієнту попиту або питомих показників.
Для використання методу коефіцієнта попиту необхідно знати номінальну потужність Рн характерної групи приймачів та коефіцієнти попиту Кп і коефіцієнт реактивної потужності групи. Розрахункове навантаження цієї групи однорідних електроприймачів визначають за формулами:
, (1.17)
, (1.18)
. (1.19)
Розрахункове навантаження вузла системи електропостачання (цеха, корпуса, підприємства), до якого входять групи електроприймачів з різними режимами роботи, визначають додаванням розрахункових навантажень окремих груп з врахуванням коефіцієнта одночасності максимумів навантажень Ком, тобто
. (1.20)
Для реактивних розрахункових навантажень неодночасність максимумів не враховується
. (1.21)
Значення коефіцієнта одночасності максимумів наближено приймається в межах Ком= 0.85...0.1 в залежності від місця знаходження даного вузла в системі електропостачання. Сумарне розрахункове навантаження не повинно бути меншим його середнього навантаження. Вибір значення цього коефіцієнта цілком залежний від людини – проектувальника, його досвіду і тому є суб‘єктивним.
Основною перевагою метода є його простота, а основним недоліком слід вважати недостатню точність, оскільки коефіцієнт попиту приймається незалежно від числа і потужності окремих приймачів у групі. Таке припущення можливе лише за високих значень коефіцієнта використання і великої кількості приймачів. У зв‘язку з цим метод коефіцієнта попиту є наближеним і може бути рекомендований тільки для попередніх розрахунків вузлів навантажень, в які входять значна кількість приймачів (відділення, цех, корпус або завод в цілому), коли немає даних про кількість приймачів і потужність кожного з них та відсутні інші показники (площа, продуктивність тощо). В той же час з достатньою точністю за цим методом визначається розрахункове навантаження електричного освітлення.
1.4. Визначення сумарного навантаження
Сумарне навантаження на підстанцію з врахуванням сторонніх споживачів визначають за формулою
, (1.22)
де – коефіцієнт одночасності розрахункових максимальних активних навантажень.
1.5. Компенсувальні пристрої
Необхідна потужність компенсувальних пристроїв визначається за умови забезпечення tg(с, заданого системою (див. завдання)
(1.23)
Вибираються 2 конденсаторні батареї необхідної потужності (табл. 1.2).
1.6. Силові трансформатори
Потужність трансформаторів ТП вибирають з врахуванням їх бажаної кількості та рекомендованого коефіцієнту завантаження. Для І-ї та ІІ-ї категорії споживачів за надійністю приймають 2 трансформатори, а за умови забезпечення можливості їх взаємного резервування з врахуванням допустимого перевантаження приймають коефіцієнт завантаження:
= 0,6 … 0,7 – для І-ї категорії
= 0,7 … 0,8 – для ІІ-ї категорії
Бажана потужність трансформатора визначається за формулою
. (1.24)
З таблиці номінальних потужностей вибирають стандартний трансформатор і визначають розрахунковий коефіцієнт завантаження (табл. 1.3)
(1.25)
Таблиця 1.2
Технічні характеристики конденсаторних установок
фірми “Елекон Лдт.”типу УКР 0,4
Тип установки
Потуж-ність, кВАр
Ступені регулювання
Габаритні розміри
Кіль-кість
Потужність ступені
6.25
12.50
25.00
1
2
3
4
5
6
7
УКР 0,4-12,5/6,25
12.50
2
2
550х365х250
УКР 0,4-18,75/6,25
18.75
2
1
1
УКР 0,4-25/6,25
25.00
3
2
1
УКР 0,4-31,25/6,25
31.25
3
1
2
УКР 0,4-37,5/12,5
37.50
3
3
УКР 0,4-50/12,5
50.00
3
2
1
895х645х250
УКР 0,4-75/12,5
75.00
4
2
2
УКР 0,4-100/25
100.00
4
4
УКР 0,4-100/12,5
100.00
5
2
3
1850x700x400
УКР 0,4-125/12,5
125.00
6
2
4
УКР 0,4-150/25
150.00
6
6
УКР 0,4-175/25
175.00
7
7
УКР 0,4-200/25
200.00
8
8
УКР 0,4-225/25
225.00
9
9
УКР 0,4-225/25
225.00
9
9
1850x700x400
УКР 0,4-250/25
250.00
10
10
УКР 0,4-275/25
275.00
11
11
УКР 0,4-300/25
300.00
12
12
Таблиця 1.3
Параметри силових трансформаторів
SНТ,
кВА
Р0,
Вт
Р K (750),
Вт
РK (1200), Вт
UK (750),
%
I0,
%
160
650
2400
2760
6
2
250
880
3300
3800
1,8
315
1030
4000
4600
1,7
400
1250
4800
5500
1,5
630
1650
6800
7800
1,3
800
1800
8200
9400
1,1
1000
2000
8800
10000
1
1250
2400
11000
12650
0,9
1600
2800
12700
14600
0,9
2000
3800
15600
18000
0,8
2. ВИБІР СХЕМИ ПЕРВИННИХ З’ЄДНАНЬ
За вихідних умов ТП, що розглядається, живиться від ГПП подвійною кабельною лінією, від якої магістральною схемою можуть живитися ще 2-3 таких самих ТП, тобто розрахункова потужність становить (3...4) SP ТП
2.1. Схема приєднання до мережі
Приклад схеми приєднання цехових ТП до шин СН ГПП показана на рис. 2.1.
Слід вибирати одну з наступних схем приєднання трансформаторів до мережі СН
глухе приєднання або через роз’єднувач ( у випадку радіальної мережі);
приєднання через вимикач навантаження та запобіжник (або навпаки – запобіжник і вимикач навантаження) – у випадку магістральної мережі.
Рис. 2.1. Схема живлення цехових ТП від шин СН ГПП
Номінальний струм запобіжника та плавкої вставки вибирається з врахуванням можливого перевантаження олійних трансформаторів у післяаварійному режимі в 1,4 рази від – номінальної потужності трансформатора
. (2.1)
Допустиме перевантаження сухих трансформаторів – (1,05 – 1,3) (в залежності від інтенсивності повітряного охолодження).
Приймають ближче більше значення номінального струму стандартного запобіжника та плавкої вставки = (25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 А).
Якщо необхідно застосувати плавку вставку зі струмом понад 100 А, слід використовувати імпортні запобіжники, або застосовувати взагалі інші вирішення, наприклад, прийняти розподільчий пристрій RM6 фірми Мерлен Жерен на 2…4 приєднання з вимикачами навантаження та силовими вимикачами в одному елегазовому (SF6 ) корпусі (див. додаток 4.).
2.2. Вибір типу, конструкції та схеми трансформаторної підстанції
Трансформатори, що випускає промисловість, можуть бути олійні з розширювальним баком (типу ТМ), герметизовані (з хвилястим корпусом типу ТМГ, або азотною подушкою типу ТМЗ), або сухі з ізоляцією типу “Номекс”, “Геофоль”, або „Тріал” тощо.
Схема з’єднання обмоток може бути зірка-зірка з нулем або трикутник-зірка з нулем.
Трансформатори встановлюють у спеціальному приміщенні, в якому забезпечуються проходи навколо трансформатора та шафи вводу СН не менше 1000 мм до найближчої стіни. В приміщенні має бути двоє дверей. Під кожним олійним трансформатором влаштовується олієзбірна яма, заповнена гравієм, на об’єм олії трансформатора).
2.3. Щит низької напруги
В щиті низької напруги передбачають шафи ввідних вимикачів, шафу секційного вимикача та шафи розподільних ліній. В них розташовують основне комутаційне обладнання, збірні шини, трансформатори струму, прилади обліку, вимірювання, сигналізації, автоматики тощо. Конструкція їх виконання повинна відповідати умовам довкілля. В спеціальних електротехнічних приміщеннях зазвичай застосовують шафи з рівнем захисту ІР-20.
2.3.1. Вибір ввідних вимикачів
Вимикачі вибирають за номінальними напругою та струмом і комутаційною здатністю та захисними характеристиками.
Номінальна напруга більшості вимикачів становить 690 В, що вище 0,4 кВ.
Розрахунковий струм для вибору вимикача визначається з врахуванням можливого перевантаження в післяаварійному режимі на 40%
(2.2)
Приймаємо, наприклад, з таблиць додатку 3 вимикач типу Masterpact з ближнім більшим номінальним струмом.
Вимикачі вводу перевіряють за струмом короткого замикання. Значення максимального можливого струму металевого короткого замикання може бути визначене за значенням напруги короткого замикання Uк = 4…6(8)%, тобто
. (2.3)
Конструктивно вимикач вводу може бути висувний чи стаціонарний. Для споживачів, які не допускають тривалої перерви електропостачання, на час заміни стаціонарного вимикача, застосовують висувний вимикач або роз’єднувач перед ним, що дорожче.
2.3.2. Вибір секційного вимикача
Секційний вимикач вибирається за номінальним струмом (від до /2) ввідного вимикача. Решта характеристик аналогічні характеристикам ввідного вимикача.
2.3.3. Вибір вимикача конденсаторної батареї
Вимикач для конденсаторної батареї вибирається за значенням струму, рівному 1,3:
(2.4)
Приймаємо наприклад вимикач типу Compact NS на номінальний струм = з цього ряду: (100, 160, 250, 400, 630, 800, 1000 А)(див. додаток 3).
2.3.4. Вибір лінійних вимикачів
Номінальний струм лінійного вимикача має бути більшим від розрахункового струму приєднання.
За струмом КЗ вибір вимикачів ліній, що відходять, здійснюють з врахуванням обмеження цього струму опором електричної дуги, яка виникає в місці пошкодження. Згідно з рекомендаціями, розрахунковий струм КЗ приймається середнім між значенням металевого КЗ і значенням струму КЗ з врахуванням опору дуги і визначається за кривими (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Струми КЗ в залежності від потужності трансформаторів
1 – струм КЗ з урахуванням обмеження опором дуги; 2 – струм металевого КЗ; 3 – найімовірніші значення струмів КЗ.
Слід вибрати автоматичні вимикачі ліній, що відходять в РМЦ та в інші цехи.
Для розміщення автоматичних вимикачів вводу, секційного та відхідних ліній можна прийняти, наприклад, шафи серії ЩО-94 або інші.
За матеріалами заводу „Укрелектроапарат” вибираємо комплектну трансформаторну підстанцію .
Схема та конструкція підстанції має бути представлена на кресленні 1 (на кресленні вказати номінальні струми вимикачів, трансформаторів струму та збірних шин). За основу можна прийняти схему, показану в додатку 1.
2.4. Схема сигналізації, вимірювання та обліку щита НН ТП
В щиті НН підстанції доцільно забезпечити світлову сигналізацію наявності напруги на вводах (до ввідних автоматичних вимикачів); сигналізація стану вимикачів забезпечується на самих вимикачах.
Вимірювання напруги на шинах можна здійснити за допомогою трьох вольтметрів, приєднаних до шин через запобіжники. Така схема забезпечує візуальний контроль трьох лінійних напруг одночасно. Для вимірювання фазних і лінійних напруг почергово можна застосувати іншу схему, а саме: до фазних шин та нульової шини почергово приєднується через спеціальний вольтметровий перемикач один вольтметр.
Для вимірювання струмів та обліку необхідно використовувати трансформатори струму. На вводі встановлюють трансформатори струму в трьох фазах, на лінійних приєднаннях – в одній фазі, для конденсаторних батарей потужністю до 300 квар – в одній фазі, понад 300 квар – в трьох фазах.
Для комерційного обліку застосовують окремі трансформатори струму, які опломбовують.
Існує можливість вимірювання напруг та струмів за допомогою відповідних пристроїв, які пропонують фірми-виробники комутаційного обладнання як опції до автоматичних вимикачів.
Облік спожитої електричної енергії та квар∙годин може бути здійснений за допомогою індукційних або електронних лічильників. Останні використовуються все більше й надають великі можливості (хоч і мають відносно велику вартість): багатотарифний облік, вимірювання та статистичний аналіз параметрів споживання протягом доби, тижня тощо.
Приклад схеми сигналізації, вимірювання та обліку наведений на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Схема сигналізації, вимірювання та технічного обліку на вводі щита НН ТП
2.5. Схема живлення РМЦ
Споживачів РМЦ віднесемо до 2-ї категорії за надійністю, тому необхідно і достатньо передбачити ручне резервування живлення, наприклад, за схемою ввідно-розподільного щита РМЦ, яка показана на рис. 2.6.
Перерізи кабелів та провідників вибирають за допустимим струмом (додаток 2)та перевіряють за втратами напруги в максимальному та післяаварійному усталених режимах, а також за значенням залишкової напруги під час пусків двигунів (згідно ПУЕ вона має бути більшою від 0,7Uн для двигунів з легким пуском і від 0,8 Uн для двигунів з важким пуском). Для умов пуску можна у наближених розрахунках приймати для двигунів потужністю до 100 кВт та для двигунів потужністю 100 кВт і більше.
Перевірка вибраних перерізів за термічною стійкістю виконується з врахуванням ефекту струмообмеження, який є особливо значним для автоматичних вимикачів серії NS. Контактна система цих апаратів має два розриви й відповідно дві дугогасильні камери. В момент виникнення короткого замикання рухомі контакти за рахунок електродинамічних сил відштовхуються від нерухомих, в кожній парі між ними виникає дуга, таким чином дві електричні дуги виявляються увімкненими послідовно в коло КЗ. Опорами цих дуг струм в колі обмежується, а гази, які генеруються в дугогасильній камері, відповідним чином тиснуть на механізм розмикання, спрацювання якого забезпечує розходження контактів у положення „вимкнено”. Процес відбувається дуже швидко.
Умовні криві струму показані на рис 2.4.
Рис. 2.4. Умовні криві струму КЗ
Пікове значення та тепловий імпульс струму КЗ визначаються за кривими в залежності від розрахункового усталеного струму трифазного металевого КЗ на шинах розподільного пристрою, до якого приєднаний даний апарат (рис. 2.5).
Значення мінімальних допустимих перерізів (для відповідного матеріалу жили та типу ізоляції) в залежності від теплового імпульсу I2∙t наведені в табл. 2.1.
а)
б)
Рис. 2.5. Криві струмообмеження: а) пікових значень струму КЗ; б)теплового імпульсу струму КЗ
Таблиця 2.1.
Мінімальні перерізи провідників
Переріз, мм2
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
Полівініл-хлоридна ізоляція
Cu
2,97×104
8,26×104
2,12×105
4,76×105
1,32×106
3,4×106
8,26×106
1,62×107
3,31×107
Al
5,41×105
1,39×106
3,38×106
6,64×106
1,35×107
Гумова або подібна ізоляція
Cu
4,1×104
1,39×105
2,92×105
6,56×105
1,82×106
4,69×106
1,39×107
2,23×107
4,56×107
Al
7,52×105
1,93×106
4,7×106
9,23×106
1,88×107
Параметри автоматичних вимикачів узгоджують з перерізом вибраних провідників таким чином, щоб номінальний струм вимикача був меншим від допустимого струму провідника. За струмами КЗ вимикачі перевіряються з урахуванням їх обмеження, як це наведено на рис. 2.5. Захисні характеристики повинні відповідати характеру приєднання.
Замість автоматичних вимикачів можна у відповідних випадках застосувати вимикачі навантаження з запобіжниками, що дає суттєву економію витрат (див. додаток 5).
Рис. 2.6. Схема ввідно-розподільного щита РМЦ (приклад)
2.6. Схема щитка ділянки цеху
Вибір схем щитків ділянок цеху базується на наступних засадах:
ввідний апарат – вимикач навантаження з номінальним струмом не меншим від номінального струму автоматичного вимикача на початку лінії живлення;
перерізи провідників ліній визначаються, як вказано в п.2.5.;
лінійні апарати – автоматичні вимикачі або блоки вимикач-запобіжник також вибираються за п.2.5.
Рис. 2.7. Схема розподільного щитка (приклад)
Конструктивне виконання вибирається у відповідності з конкретними умовами (навісний, вбудований тощо), з рівнем захисту IPXX за умовами довкілля.
Допустимі струми провідників див. у додатку 2. а характеристики вимикачів – у додатках 1 та 3.
Приклад схеми щитка ділянки цеху наведено на рис. 2.7.
2.6.1. Вибір модульних автоматичних вимикачів
Модульні вимикачі відповідають нормам МЕК 898, МЕК 947.2, ГОСТ Р50345-99, ГОСТ 50030.2-99, ДСТУ 3025-95.
Вибір модульних вимикачів, які застосовуються для струмів значенням до 125 А, здійснюється за:
максимальним робочим струмом (Іроб.макс ( Ін);
розрахунковим струмом КЗ (Ікз ( Ідоп.кз);
захисною характеристикою (В, С, D, МА);
узгодженням з допустимим струмом кабелю (проводу).
Під час визначення розрахункового струму КЗ слід враховувати можливості обмеження його перехідним опором в точці КЗ, а також ефекту струмообмеження попереднього захисного апарату.
Захисні струмочасові характеристики типу В, С і D мають оберненозалежну частину та струмову відсічку; характеристика типу МА – тільки струмову відсічку (рис. 2.8). Параметри цих характеристик визначені нормами МЕК.
Рис. 2.8. Захисні характеристики модульних автоматичних вимикачів
Автоматичні вимикачі з характеристикою В (кратність струму відсічки (3-5) Ін) застосовують для навантажень з мінімальними струмами пуску, увімкнення тощо, наприклад, електронних пристроїв.
Характеристику типу С застосовують в колах загального призначення (побутові мережі, освітлення) з можливими відносно невеликими струмами короткочасних перевантажень (пуску, увімкнення).
Характеристики типу D (Івідс =10-14 Ін) застосовують для вимикачів в колах живлення асинхронних двигунів з нечастими комутаціями (без контакторів) (рис. 2.8, а).
2.6.2. Схеми приєднання двигунів
В колах живлення двигунів з частими пусками застосовують контактори з тепловими реле, які забезпечують захист від перевантажень, а захист від коротких замикань забезпечують електромагнітні елементи розчіплювачів автоматів з характеристикою типу МА (Івідс=12Ін) (рис. 2.8, б) або запобіжники.
Для двигунів відносно великої потужності (зі струмами понад 100 А), застосовують схему приєднання, захисту й керування зі спеціальними електронними розчіплювачами, призначеними для захисту асинхронних двигунів. Характеристика такого розчіплювача на відміну від звичайного має продовжену обернено залежну частину з можливістю її регулювання. Необхідність в застосуванні теплового реле відпадає (рис.2.9,г).
а) б) в) г)
Рис. 2.9. Схеми приєднання двигунів
а) через автоматичний вимикач із захисною характеристикою типу D; б) через автоматичний вимикач із захисною характеристикою типу МА, контактор та теплове реле; в) через вимикач навантаження, запобіжник та контактор з тепловим реле; г) через автоматичний вимикач з електронним розчіплювачем з регульованою захисною характеристикою для захисту двигунів та контактором.
2.6.3. Вибір контакторів
Вибір контакторів виконують згідно з категорією застосування контакторів у відповідності з МЕК 947-4 за відповідними таблицями.
У стандартних категоріях застосування визначені значення струму в колі, яке контактор повинен бути спроможним замкнути або розімкнути. Ці значення залежать від:
типу навантаження: асинхронний двигун з короткозамкненим ротором чи асинхронний двигун з фазним ротором;
умов, за яких відбувається замикання або розмикання кола: зупинений двигун; двигун, який запускається чи вже працює; реверс двигуна; гальмування протиструмом.
Категорії застосування контакторів у колах змінного струму:
Категорія АС-1. Ця категорія застосується до всіх типів навантажень змінного струму з коефіцієнтом потужності близьким до одиниці.
Приклади застосування: лампи розжарення, печі опору, тени тощо.
Категорія АС-2. Ця категорія застосовується до пуску, гальмування протиструмом та різкозмінного режиму асинхронних двигунів з фазним ротором. В момент увімкнення контактора виникає пусковий струм, який приблизно у 2,5 рази більший від номінального струму двигуна. Під час вимкнення він повинен розірвати пусковий струм за напруги меншої або рівної номінальній напрузі мережі живлення.
Категорія АС-3. Ця категорія застосовується до асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором з розмиканням кола під час нормальної роботи двигуна. В момент замикання контактор комутує пусковий струм, який приблизно в 5-7 разів більший від номінального струму двигуна. Під час вимкнення він розмикає номінальний струм двигуна. Вимкнення відбувається легко.
Приклади застосування: всі стандартні асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором (ліфти, ескалатори, стрічкові конвеєри, ковшові елеватори, компресори, помпи, змішувачі тощо).
Категорія АС-4. Ця категорія розповсюджується на гальмування протиструмом та різкозмінний режим асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором та асинхронних двигунів з фазним ротором. Контактор замикає коло з піковим струмом, який може бути в 5-7 разів більшим від номінального струму двигуна. В момент розмикання він вимикає такий самий струм за напруги тим вищої, чим менша швидкість двигуна. Ця напруга може бути рівною напрузі мережі – вимкнення може відбуватися у тяжкому режимі.
Приклади застосування: волочильні машини, підіймальні крани та лебідки, машини металургійної та друкарської промисловості тощо.
Застосування контакторів для освітлювальних установок з ртутними та подібними до них лампами, в схемах яких використовуються дроселі та компенсувальні конденсатори, має певні особливості. В момент увімкнення пік струму може бути дуже великим за значенням й коротким за тривалістю. Внаслідок цього можливе зварювання контактів у випадку невірного застосування контакторів з легкозплавними контактами, які характеризуються зменшеним перехідним опором й широко застосовуються для двигунів. Під час вимкнення процес характеризується дуже високою швидкістю відновлення напруги на контактах. Вибір контакторів до таких кіл слід здійснювати за даними, наведеними в каталогах фірм, відносно максимальних допустимих значень ємності конденсаторів в групі світильників, яку зможе комутувати вибраний контактор.
2.6.4. Узгодження перерізів провідників з характеристиками автоматичних вимикачів
За умовами нормального максимального режиму переріз провідника вибирається за допустимим максимальним струмом, який має бути більшим за розрахунковий максимальний струм приєднання. Номінальний струм вимикача вибирається в залежності від допустимого струму провідника. Таким чином забезпечується захист лінії від струмів перевантаження.
У випадках, коли вибраний переріз не задовольняє умов пуску двигуна або умов перевірки за втратою напруги і приймається більший переріз, можна прийняти і автоматичний вимикач з більшим номінальним струмом для забезпечення однакової пропускної здатності послідовно з’єднаних елементів.
3. ЕЛЕКТРИЧНІ РОЗРАХУНКИ
3.1. Втрати потужності та енергії в лініях та трансформаторах
Втрати потужності в елементах електропостачальних систем визначають для різних потреб і в тому числі для оцінки ефективності роботи мережі. Втрати активної потужності в лініях для будь-якого режиму навантаження можна визначити за формулами
(3.1)
або
. (3.2)
Втрати електроенергії за рік в лініях визначають за даними максимального навантаження та часом максимальних втрат (.
(W = (Рмакс((. (3.3)
Втрати потужності в трансформаторі визначають за паспортними даними (Р0 – втрат неробочого ходу та (Рк – втрат досліду короткого замикання з врахуванням коефіцієнта завантаження = Sнав/Sном за формулою
. (3.4)
Втрати електричної енергії в трансформаторі за рік можна визначити за формулою
, (3.5)
де – час увімкненого стану трансформатора за рік;
– коефіцієнт завантаження в максимальному режимі.
3.2. Втрати напруги
Втрати напруги для будь-якого елементу мережі з параметрами R та Х (активним та індуктивним опорами) можна визначити за робочим струмом І та коефіцієнтом потужності cos ( за формулами
(U = (3(I (R(cos( + I(sin() (3.6)
або
. (3.7)
3.3. Регулювання напруги
В мережах розподілу електричної енергії в процесі аналізу якості напруги за показником відхилення напруги у першу чергу необхідно врахувати вплив компенсувальних пристроїв. Режими їх роботи забезпечують автоматичні регулятори, які слідкують за зміною регулювального параметру й забезпечують його незмінність (в межах зони нечутливості) при змінах навантаження. Регулювальний ефект конденсаторних установок враховується автоматично під час визначення розрахункових навантажень. Оцінити його для максимального режиму можна
(3.8)
Регулювання напруги в мережі, яка приєднана до вторинної обмотки трансформатора, можна досягти зміною коефіцієнта трансформації. Пристрої регулювання напруги такого типу під навантаженням позначають як РПН, а перемикання відгалужень обмоток без збудження позначають як ПБЗ.
Трансформатори, які вибрані для цехової мережі, оснащені пристроєм ПБЗ. Зміною положення ПБЗ в межах (U2(2х2,5%) забезпечує довготривалий рівень напруги даної мережі.
Порядок розрахунків для вибору положення ПБЗ та визначення рівнів напруги наступний:
визначають втрати напруги в лініях та трансформаторі за наведеними формулами (3.6;3.7) для максимального та мінімального режимів навантаження;
визначають приведену вторинну напругу (нетрансформовану) в цих режимах
U(2макс = U1 - (Uл макс - (UТмакс та U(2мін = = U1 - (Uл мін - (UТмін (3.9)
визначають середню приведену напругу
; (3.10)
розраховують бажаний коефіцієнт трансформації
; (3.11)
- приймають найближче значення з можливих
(3.12)
Після цього визначають розрахункові вторинні напруги в усіх режимах, визначають відхилення їх від номінального значення 0,4 кВ в (іменованих одиницях та процентах), порівнюють їх з допустимими відхиленнями та роблять висновки щодо відповідності рівнів напруги чинним нормам.
3.4. Розрахунок струмів короткого замикання
Значення струмів КЗ необхідні для вибору апаратів за комутаційною здатністю, кабелів – за термічною стійкістю, ошиновки щита – за динамічною стійкістю, перевірки струмових захистів тощо. В даній курсовій роботі за струмами КЗ слід перевірити апарати та кабелі.
Розрахункова схема, враховуючи, що секційні вимикачі вимкнені, складається з джерела потужності, трансформатора ГПП, кабельної лінії та трансформатора ТП (рис. 3.1). У спрощеному розрахунку струмів КЗ навантаженням нехтують.
Рис. 3.1. Розрахункова схема для визначення струмів КЗ
За даними розрахункової схеми необхідно скласти заступну схему (рис. 3.2.) та визначити її параметри.
Рис. 3.2. Заступна схема для визначення струмів КЗ
Еквівалентний опір системи (джерела живлення), Ом:
(3.13)
Опори кабельної лінії
Rл = r0 ( l [Ом]; Xл = x0( l [Ом] (3.14)
Опори трансформатора ГПП:
активний [Ом] (3.15)
реактивний [Ом]. (3.16)
Питомі активні опори визначають з довідників або за формулою
(3.17)
відповідно для кабелів СН та НН.
Для трансформатора ТП параметри визначають за аналогічними формулами. Чисельні значення опорів вказують на схемі.
Розрахунок струму КЗ в точці К-1 доцільно виконати з врахуванням опорів системи XS та трансформатора ГПП RТ1 та XТ1, приведених до вторинної напруги цього трансформатора.
Струм трифазного КЗ в точці К-1:
усталене значення (кА)
(3.18)
де - результую...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора