Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Сургутский филиал

Кафедра "Электроснабжение промышленных предприятий"









Курсовой проект

По дисциплине: "Общая энергетика"

"Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия"




Выполнил: студент группы ЗЭ-419

Волгарев А.А.

Проверил: ст. преподаватель

Планков А.А.






Сургут 2012 г.

Оглавление


Введение

Шифр индивидуального задания

Описание схемы электроснабжения

Расчетно-пояснительная записка

Библиографический список

Введение


Рис. 1 Схема электроустановки


Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных электроприемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и т.д.

Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электростанций. Первые электростанции сооружались в городах для освещения и питания электрического транспорта, а также при фабриках и заводах. Позднее появилась возможность сооружения электрических станций в местах залежей топлива (торфа, угля, нефти) или местах использования энергии воды независимо от мест нахождения потребителей электроэнергии - городов и промышленных предприятий. Передача электроэнергии на большие расстояния стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения.

В настоящее время большинство потребителей получают электроэнергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение собственных ТЭЦ. Это обусловлено потребностью в теплоте для технологических целей и эффективностью попутного производства при этом электроэнергии. КПД тепловых электростанций, производящих только электроэнергию, не выше 35%. КПД ТЭЦ достигает 70% за счёт эффективного использования тепла теплоносителя (пара) уже прошедшего турбину.

По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электроэнергии.

Каждое производство существует постольку, поскольку его машины обеспечивают работу технологических механизмов, производящих промышленную продукцию. Все машины приводятся в настоящее время электродвигателями. Для их нормальной работы применяют электроэнергию как самую гибкую и удобную форму энергии, обеспечивающей работу производственных механизмов.

Шифр индивидуального задания


Таблица 1 - Исходные данные

№ вар. № схемыU1 кВU2 кВU3 кВP1 кВтP2 кВтP3 кВтP4 кВтP5 кВт12345678910832.11110100,381900185012001150-----111213141516171819P6 кВтP7 кВтP8 кВтPМ1 кВтPМ2 кВтPСН кВтTMAX часcos?каб. *---630250059028000,872-3

Элементы оборудования подлежащие выбору.

Задание: по исходным данным варианта № 83 произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рисунок 1): трансформатор T1, Т2, Т3, выключатель нагрузки QF1, кабельную линию W2, силовые выключатели Q1, Q2, Q3, разъединителей QS5, QS12, QS4, QS3, QS2, QS1.

Материал жилы кабеля: алюминий.

Место прокладки кабеля: в воде.


Описание схемы электроснабжения


Схема подстанции с потребителями Р1 - Р4, М1, М2. Выключатели Q1 - Q6 конструктивно выполнены на выкатных тележках и при массе каждого около полутоны, могут свободно транспортироваться одним человеком на расстояния в пределах распределительного устройства (РУ).

Поэтому для вывода в ремонт выключатель отключается и выкатывается из ячейки РУ. Так как видимый разрыв обеспечен (выключатель одновременно выполняет роль разъединителей, в связи, с чем специальная их установка не требуется), можно производить необходимые работы.

Особенность - отсутствует выключатель на стороне высокого напряжения U1 подстанции, но появились другие коммутационные аппараты. Это короткозамыкатель QM1 и отделитель QR1. Работает эта система при возникновении КЗ в силовом трансформаторе Т1 следующим образом. При таком повреждении - РЗ (на схеме не показана) питающей линии W1, установленная в "голове" линии, может не почувствовать такой ток КЗ, а РЗ трансформатора, подключенная к ТА2 и ТА4, должна обязательно сработать. Последняя подействует на QN1, который замкнется и сделает искусственное КЗ, сопровождающееся большим током, значительно превышающим ток при КЗ в трансформаторе. Релейная защита линии W1 такой ток КЗ почувствует и подаст сигнал на отключение своего выключателя (на схеме не показан). После его срабатывания в бестоковую паузу отключится QR1, а АПВ линии W1 вновь включит головной выключатель, и у других потребителей восстановится питание.


Расчетно-пояснительная записка


Выбор электродвигателей М1 и М2

Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчёт и выбор двигателей М1 и М2.

. Выбор электродвигателя производится по номинальной мощности и по номинальному напряжению: РМ и U2.

Данные для выбора двигателя М1: РМ1=630 кВт; Uн=10 кВ.

Условия выбора: Uн. м 1?U2; P н. м 1?Рм1, где Uн. м - номинальное напряжение двигателя по паспорту; P н. м - номинальная мощность на валу двигателя по паспорту. Из табл.2.4, раздела 2, стр 46 справочника "Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения" выбираем асинхронный двигатель типа ДАЗО4-450Х-4МУ1 (двигатель асинхронный, с короткозамкнутым ротором, закрытый, обдуваемый, 4-й серии, 450 мм - высота оси вращения, 4-х полюсный, модернизированный, климатическое исполнение - умеренный, категория размещения - 1.


Таблица 2 - Параметры двигателя М1

ПараметрыДАЗО4-450Х-4МУ1УстановкиUн=10 кВU2=10 кВРн=630 кВтРм= 630 кВтCos?=0,87КПД=94,7%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл. м, потребляемую из сети:


Pэл. м1= Рн. м1/ КПДдвиг1=630/0,947=665,26 кВт.


б) Рассчитаем полную мощность Sэл. м1 электродвигателя, потребляемую из сети:


Sэл. м1=Рэл. м1/cos?м1=665,26 /0,87=764,67 кВА.


в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн. м1:


Iн. м1=Sэл. м1/ (?3U2) = 764,67 / (?3·10) =44,15 А.


Данные для выбора двигателя М2: РМ1=2500 кВт; Uн=10кВ.

Условия выбора: Uн. м 2?U2; P н. м 2?Рм2,где Uн. м - номинальное напряжение двигателя по паспорту; P н. м - номинальная мощность на валу двигателя по паспорту. Из табл.2.4, раздела 2, стр 46 справочника "Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения" выбираем асинхронный двигатель типа ДАЗО4-450Х-4МУ1 (двигатель асинхронный, с короткозамкнутым ротором, закрытый, обдуваемый, 4-й серии, 450 мм - высота оси вращения, 4-х полюсный, модернизированный, климатическое исполнение - умеренный, категория размещения - 1.


Таблица 3 - Параметры двигателя М2

ПараметрыДАЗО4-560У-4МУ1УстановкиUн=10 кВU2=10 кВРн=2000 кВтРм= 2500 кВтcos?=0,88КПД=96%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл. м, потребляемую из сети:


Pэл. м2= Рн. м2/ КПДдвиг2=2000/0,96=2083,33 кВт.


б) Рассчитаем полную мощность Sэл. м2 электродвигателя, потребляемую из сети:


Sэл. м2=Рэл. м2/cos?м1=2000/0,88=2272,73 кВА.


в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн. м2:


Iн. м2=Sэл. м2/ (?3U2) =2000 / (?3·10) =115,47 А.


Выбор силового трансформатора Т1

Необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:


Sсум = Sм1+Sм2+ (Р1+Р2+Р3+P4+Рсн) /cos? = 764,67 +2272,73 + (1900+1850+1200+1150) /0,87=10502,76 кВА.


По суммарной мощности Sсум = 10502,76 кВА и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий (таблица 4).


Таблица 4 - Условия выбора трансформатора Т1

Uвн?Uуст. вUуст. в = 110 кВUнн?Uуст. нUуст. н = 10 кВSн. тр?Sрасч. трSрасч. тр=10502,76 кВА

Таблица 5 - Параметры трансформатора Т1

ПараметрыТД-16000/110УстановкиUвн = 121 кВUуст. в = 110 кВUнн = 6,3 кВUуст. н = 6 кВSн = 16000кВАSрасч. тр= 10502,76 кВА

Выбираем из (1, табл.3.6, с.146) трансформатор типа ТМ-16000/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки:


Sраб. мах=1,5·Sн. тр,


где Sн. тр - номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор


Sраб. мах=1,5·16000=24000 кВА,


Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:


I=Sтр/ (?3·U).


Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:


Iраб. мах (вн) =24000/ (?3·110) =125,97 А


Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора


Iраб. мах (нн) =24000/ (?3·10) =1385,68 А


Выбор трансформатора для собственных нужд Т2

Рассчитаем номинальную мощность собственных нужд:


Sсн = Рсн/cos? = 590/0,87 = 678,16 кВА.


Из справочника (табл.3.3) выбираем трансформатор собственных нужд.


Таблица 6 - Параметры трансформатора собственных нужд Т2

ПараметрыТСГЛ-1000/10 У3УстановкиUвн = 10 кВUуст. в = 10 кВUнн = 0,38кВUуст. н = 0,38 кВSсн = 1000 кВАSуст=678,16 кВА

Производим выбор трансформатора типа ТСГЛ-1000/10 У3.

С учётом допустимой перегрузки максимальная мощность нагрузки собственных нужд составляет:


Sраб. мах=1,5·Sн=1,5·1000=1500 кВА.


электродвигатель электроснабжение трансформатор оборудование

Определим ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора (это необходимо для выбора предохранителя):


I=Sтр/ (?3·U).


Максимальный ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:


Iраб. мах (вн) =1500/ (?3·10) =86,6 А.


Данный трансформатор соответствует предъявленным требованиям.

Выбор силового трансформатора Т3

Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю в нормальном режиме:


Sуст. трнагр/cos?нагр=1900/0,87=2183,9 кВА.


По подключенной мощности Sуст=2183,9 кВА и напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий выбора (таблица 7)


Таблица 7 - Условия выбора силового трансформатора Т3

Uвн?Uуст. вUуст. в = 10 кВUнн?Uуст. нUуст. н = 0,38 кВSн. тр?Sрасч. трSрасч. тр=2183,9 кВА

Из (табл.3.3) выбираем трансформатор типа ТМ-2500/10.


Таблица 8 - Параметры силового трансформатора Т3

ПараметрыТМ-2500/10УстановкиUвн = 6 кВUуст. в = 6 кВUуст. н = 0,38 кВUуст. н = 0,38 кВSн = 2500 кВАSуст=2183,9 кВА

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки: Sраб. мах=1,5·Sн. тр, где Sн. тр - номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор.


Sраб. мах=1,5·2500=3750 кВА.


Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет заданным условиям.

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:


I= Sн. тр/ (?3·U).


Номинальный рабочий ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:


Iн. тр=2500/ (?3·10) =144,34 А.


Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:


Iраб. мах (вн) =3750/ (?3·10) =216,51 А.


Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:


Iраб. мах (нн) =3750/ (?3·0,38) =5681,82 А.


Выбор выключателя нагрузки: QF1

Выбор производится по максимальному току на низкой стороне трансформатора нагрузки:


Iраб. мах=1,5·Sтр/ (?3·U3) =1,5·2500/ (?3·0,38) = 5681,82 А.


Выбор производится, исходя из следующих положений:


Uн?Uуст,


где Uуст - линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата.


Iрас?Iн,


где Iрас - расчётный максимальный ток продолжительного рабочего режима участка цепи, для которого предусмотрен электрический аппарат.


Таблица 9 - Параметры выключателя нагрузки QF1

ПараметрыВыключателяУстановкиUн = 0,38 кВUуст = 0,38 кВIн = 6300 АIраб. мах=5681,82 А

Заданным параметрам соответствует выключатель типа ЭО-40С (табл.6.12, с.379).

Выбор кабеля W2

Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.

Ток рабочего нормального режима Iн= 144,34 А.

Ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора (из предыдущих расчётов): Iраб. мах=216,51 А.

Выбор производим, учитывая условия прокладки кабеля (см. исходные данные).

Тип изоляции - резиновая и пластмассовая.

Из справочника раздел 4, таблица 4.5, для кабеля с алюминиевыми жилами, резиновой и пластмассовой изоляцией и ТMAX = 2500 часов находим экономическую плотность тока:


Jэк=1,9 А/мм2.


По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:


Sэ= Iраб. мах/Jэк=216,51/1,9=113,95 мм2.


Выбрано стандартное сечение кабеля S=120 мм2.


Таблица 10 - Параметры кабеля W3

ПараметрыКабеляУстановкиUн = 10 кВUуст = 10 кВS = 120 мм2Sэ=113,95 мм2Iдоп =218АIраб. мах=216,51 А

Произведём проверку выбранного кабеля на выполнение условия:


Iраб. мах < Iдоп,


где Iраб. мах - максимальное значение тока при эксплуатации кабеля;


Iдоп = 218 А ? Iраб. мах = 216,51 А


Iраб. мах ? Iдоп - условие выполняется.

Выбор выключателя Q3 и разъединителей QS12, QS5

Выбор выключателя Q3 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.

Условие выбора:


Uн?Uуст; Iн? Iраб. мах.


Заданным параметрам удовлетворяет выключатель типа ВЭ-6-40/1000УЗ (ТЗ) и разъединитель РВ-10/400У2 (табл.5.1, с.231 табл.5.51, с.260).


Таблица 11 - Параметры выключателя Q3, разъединителей QS12 и QS5

ПараметрыВыключателя Q3Разъединителя QS12Установки QS5Uн =10 кВUн =10 кВUуст = 10 кВIн =1000 АIн =400 АIуст = 216,51 А

Выбор выключателя Q2 и разъединителей QS3, QS4

Выбор выключателя Q2 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.

Условие выбора:


Uн?Uуст; Iн? Iраб. мах.


Таблица 12 - Параметры выключателя Q2, разъединителей QS3 и QS4

ПараметрыВыключателя Q2Разъединителя QS3Установки QS4Uн = 10 кВUн =10 кВUуст = 10 кВIн =1600 АIн =2500 АIуст = 2309,4 А

Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РВР-10/2500 У2 (1, табл.5.5, с.260) и включатель типа ВЭ-6-40/1600УЗ (ТЗ) (1, табл.5.1, с.231).

Выбор выключателя Q1 и разъединителей QS1, QS2

Выбор выключателя Q1 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.

Условие выбора:


Uн?Uуст; Iн? Iраб. мах.


Таблица 12 - Параметры выключателя Q1, разъединителей QS1 и QS2

ПараметрыВыключателя Q1Разъединителя QS1Установки QS2Uн=110 кВUн=110 кВUуст=110 кВIн=2000 АIн=630 АIраб. мах (вн) =216,51 А

Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РНД-110/630Т1 (1, табл.5.5, с.271) и включатель типа ВВУ-110Б-40/2000У1 (1, табл.5.1, с.231).

Библиографический список


1.Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов.4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1989.608 с.

2.Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей / Под ред.В.М. Блок - М.: Высш. школа, 1981.304 c.

.Справочник по проекитрованию электроэнергетических систем/ Под ред.С. С. Рокотина и И.М. Шапиро, 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985.352 с.

.Токарев Б.Ф. Электрические машины: Учебник для техникум. - М. Энергоатомиздат, 1989 - 672 с.

.Применение государственных стандартов в курсовом и дипломном проектировании: Метод. указания / Сост.: В.В. Карпов, С.П. Шамец; ОмПИ. Омск, 1989.32 с.

.Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Справочник. Выполнение электрических схем по ЕСКД: М.: Изд-во стандартов, 1989.325 с.

.Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники: Учебник для вузов.3-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, 1981. Т1.536с.

.Справочник по электрическим машинам / Под общ. ред. И.П. Копылова. М.: Энергоиздат, 1988.

.Чунихин А.А. Электрические аппараты / Общий курс. Учебник для вузов.3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1988.720 с.

.Правила устройства энергоустановок / Минэнерго СССР.6-е изд., перераб. и доп.М. Энергоатомиздат, 1986. Т.1,2.648 с.

.ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые маслянные общего назначения. Допускаемые нагрузки. М.: Изд-во стандартов, 1985.

.Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1987.648 с.

.Ястребов П.П., Смирнов И.П. Электрооборудование. Электротехнология. М.: Высш. шк., 1987.199 с.

.Околович М.Н. Проектирование электрических станций. М.: Энергоатомиздат, 1982.400 с.

.Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1987.568 с.


Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Омский государственный технический университет С

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ