Файл: Пояснительная записка к контрольной работе по дисциплине Электроснабжение.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 95
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ И СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
1.1 Состав производства, назначение, описание схемы электроснабжения
1.2 Краткое описание технологического процесса проектируемого цеха
2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК И ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ
2.1 Расчет электрических нагрузок цеха №1
2.2 Расчет и выбор компенсирующих устройств напряжением до 1000В
2.4 Расчет электрических нагрузок завода
2.5 Проверка сети напряжением 6 кВ на установку компенсирующих устройств
2.7 Построение картограммы электрических нагрузок и определение центра электрических нагрузок
.
Загрузка в аварийном режиме при отключении одного трансформаторов по формуле 2.10:
.
Загрузка трансформатора в рабочем и аварийном режимах находиться в допустимых пределах.
Маркировка трансформатора ТДН - 10000/110
Т – трансформатор силовой трёхфазный;
Д – с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла;
Н – с устройством переключения регулировочных отводов под нагрузкой (с устройством РПН);
10000 – номинальная мощность трансформатора, кВА;
110 – номинальное напряжение обмотки ВН, кВ;
– коэффициент трансформации.
Для построения рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия важное значение имеет правильность расположение ГПП.
Подстанции всех мощностей и напряжений должны быть приближены к центрам подключения нагрузки. ЦЭН – обеспечивает наименьшие технико-экономические параметры показателей СЭС по расходу электроэнергии и дефицитных проводных материалов, т.е. минимальных приведенных затрат.
При проектировании СЭС предприятий, разрабатывают генеральный план, на котором наносят все производственные объекты: цеха и отдельные крупные электроприемники. На генеральном плане указываются расчетные мощности цехов и всего предприятия, для того чтобы найти наиболее выгодные варианты расположения понижающих подстанций и источников питания строят картограмму нагрузок.
Картограмма нагрузок представляют собой размещение на генеральном плане площади, ограниченной кругами, которые в выбранном масштабе соответствуют расчетным нагрузкам цехов. Центр каждого круга цеха должен совпадать с центром нагрузок этого цеха. ЦЭН – является символичным центром потребления энергии предприятия на генеральном плане производства.
Определяем координаты центров цехов.
X, Y – координаты цехов.
Расчетная максимальная нагрузка i-го цеха:
, (2.21)
где Pi– мощность i-го цеха;
ri – радиус нагрузки i-го цеха;
m– масштаб для определения площади круга (принимается произвольно) принимаем равный 2 кВт/мм .
Результаты расчёта сводим в таблицу 2.7.
Таблица 2.6 – Координаты и радиусы картограммы нагрузок
(2.22)
;
;
;
;
.
Координаты ЦЭН.
. (2.24)
.
. (2.25)
.
Цеховые нагрузки , а также осветительную нагрузку, изображают в виде сектора на круговой диаграмме, т.е. показывают долю от всей нагрузки цеха.
Величина угла сектора равна:
. (2.23)
Произведем расчет:
.
.
На практике часто выбор места расположения подстанции зависит от местных условий. Так как возможны неблагоприятные условия среды, например, наличие производственных загрязнений, вредно-воздействующих на изоляцию или когда площадка предприятия стеснена различными коммуникационными сооружениями. Поэтому при выборе места, типа и схемы подстанции определяющими могут оказаться условия, зависящие от технологического процесса. К таким производствам относятся коксохимические производства, заводы мартеновских цехов и другие.
Производство химической промышленности на каменных карьерах, производственный процесс, связанный со взрывом, подстанции в загрязненных зонах должны располагаться таким образом, чтобы они не попадали в факел загрязнения или полосу уноса промышленных выбросов ветром.
Нейтраль – это общая точка соединения обмоток генератора или трансформатора в звезду.
В настоящее время в мировой практике используются следующие способы заземления нейтрали сетей среднего напряжения (6-35 кВ):
1) изолированная (незаземленная);
2) глухозаземленная (непосредственно присоединенная к заземляющему контуру);
3) заземленная через дугогасящий реактор;
4) заземленная через резистор (низкоомный или высокоомный).
Способ заземления нейтрали сети является достаточно важной характеристикой, определяющей:
Режим изолированной нейтрали имеет одно неоспоримое преимущество - малый ток однофазных замыканий на землю. Это позволяет увеличить ресурс выключателей, поскольку однофазные замыкания достигают 90% от общего числа замыканий и снизить требования к заземляющим устройствам, определяемые условиями электробезопасности при однофазных замыканиях на землю.
Однако этот режим по сравнению с режимом эффективно заземленной нейтрали, обладает рядом недостатков:
К достоинствам сети с изолированной нейтралью относят возможность продолжения ее работы при однофазном замыкании, что повышает надежность электроснабжения потребителей.
При сохранении замыкания на землю у опор воздушных линий или у места падения провода возникают опасные напряжения прикосновения. Около половины тяжелых и смертельных электропоражений приходится на случаи, связанные с замыканиями на землю, а среди общего электротравматизма на первое место давно вышел электротравматизм в сетях среднего напряжения.
Заземление через дугогасящий реактор позволяет в определенных случаях снизить ток замыкания на землю до его погасания, то есть ликвидировать дуговые перенапряжения. Это в свою очередь уменьшает число переходов ОЗЗ в двух- и трехфазные короткие замыкания. Снижение тока ОЗЗ улучшает условия электробезопасности в месте замыкания, хотя полностью не устраняет возможность электропоражения в сетях с воздушными линиями.
Недостатки заземления через дугогасящий реактор (ДГР):
По поводу последнего недостатка можно возразить, что при хорошей компенсации емкостного тока отключение поврежденного присоединения не обязательно. Принимая это возражение, остается констатировать, что применение дугогасящего реактора – это способ сохранения аварийного режима однофазного замыкания, причем способ не дешевый.
Заземление нейтрали через резистор имеет несомненные достоинства:
К недостаткам резистивного заземления нейтрали следует отнести:
Эти недостатки незначительны, так как в сетях с заземленной нейтралью токи короткого замыкания составляют тысячи и десятки тысяч ампер, двойные замыкания на землю в сетях 6–35 кВ приводят к токам в сотни и тысячи ампер. В таких условиях названные сети успешно эксплуатируются, и на этом фоне увеличение тока ОЗЗ с 10 до 14 А или даже с 200 до 280 А ситуации не меняет.
Нагревающийся при ОЗЗ резистор – более существенный недостаток. Однако определяемые ПУЭ допустимые температуры для другого оборудования, достигающие в аварийных режимах 200–3000С, позволяют спроектировать резистор, нагревающийся только до нижнего из указанных пределов. Установка такого резистора на ОРУ практически снимает вопрос пожароопасности.
Сети напряжением 6 кВ выполняются с изолированной нейтралью. Они обладают малыми токами замыкания на землю. Такой выбор режима нейтрали для сетей с номинальным напряжением 6 кВ объясняется следующими факторами:
При выборе режима работы нейтрали в установках до 1000 В руководствуются соображениями экономии, надежности и электробезопасности.
Для рассматриваемого предприятия выбираем в электроустановках до 1000 В систему с глухозаземленной нейтралью. Она более целесообразна при сильно разветвленной сети.
К недостаткам системы с глухозаземленной нейтралью относится дороговизна исполнения, по сравнению с системой с изолированной нейтралью, а также установки с изолированной нейтралью более надежны, так как при коротком замыкании они не требуют немедленного отключения.
1. Правила устройств электроустановок. 6-е издание. Дополненное с исправлениями. - М: ЗАО "Энергосервис", 2000. - 608 с.
2. Б. Ю. Липкин "Электроснабжение промышленных предприятий и установок". Учебник для техникумов. - М., "Высш. школа", 1975.- 360 с.
3. Л. Л. Коновалова, Л. Д. Рожкова "Электроснабжение промышленных предприятий и установок". - М.: Высшая школа, 1980г.
4. И. П. Крючков, Б. Н. Неклепаев "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.
5. Ю. Г. Барыбин Справочник по проектированию электроснабжения - М.:
Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.
6. В. А. Гольстрем "Справочник энергетика промышленных предприятий".-М.: Энергия, 1979. - 490 с.
7. И. Л. Каганов "Курсовое и дипломное проектирование" - М., Колос, 1980 г.
8. В. И. Крупович "Справочник по проектированию электрических сетей и оборудования" - М.: Энергоиздат, 1981.
9. И. И. Дыбленко, А. Г. Черных "Электроэнергетика. Электрические станции и подстанции систем электроснабжения. Часть вторая": Учебно-методический комплекс/ АГТА, 2003, - 165 с.
10. Техническая информация ОАО "ЭЛЕКТРОЩИТ", издание 3-е, Москва.
11. Справочник "Новое электрооборудование в системах электроснабжения".
12. Методическое пособие. "РПЗ-14. Расчёт молниезащиты".
13. А. А. Васильев "Электрическая часть станций и подстанций", Москва, 1990
14. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб. Для вузов по спец. «Электроснабжение». - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. Шк., 1991. - 496 с.: ил.
15. М. Г. Зименков "Справочник по наладке электрооборудования промышленных предприятий" - М.: Энергоатомиздат, 1983.
16. Г. М. Кнорринг Справочная книга для проектирования электрического освещения. - Л.: "Энергия", 1976. - 384 с.
17. Л.Ф. Лисина. Проектирование систем электроснабжения. Справочные материалы по электрооборудованию. /Учебное пособие. – Ангарск, 2012. -154с.
Загрузка в аварийном режиме при отключении одного трансформаторов по формуле 2.10:
.
Загрузка трансформатора в рабочем и аварийном режимах находиться в допустимых пределах.
Маркировка трансформатора ТДН - 10000/110
Т – трансформатор силовой трёхфазный;
Д – с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла;
Н – с устройством переключения регулировочных отводов под нагрузкой (с устройством РПН);
10000 – номинальная мощность трансформатора, кВА;
110 – номинальное напряжение обмотки ВН, кВ;
– коэффициент трансформации.
2.7 Построение картограммы электрических нагрузок и определение центра электрических нагрузок
Для построения рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия важное значение имеет правильность расположение ГПП.
Подстанции всех мощностей и напряжений должны быть приближены к центрам подключения нагрузки. ЦЭН – обеспечивает наименьшие технико-экономические параметры показателей СЭС по расходу электроэнергии и дефицитных проводных материалов, т.е. минимальных приведенных затрат.
При проектировании СЭС предприятий, разрабатывают генеральный план, на котором наносят все производственные объекты: цеха и отдельные крупные электроприемники. На генеральном плане указываются расчетные мощности цехов и всего предприятия, для того чтобы найти наиболее выгодные варианты расположения понижающих подстанций и источников питания строят картограмму нагрузок.
Картограмма нагрузок представляют собой размещение на генеральном плане площади, ограниченной кругами, которые в выбранном масштабе соответствуют расчетным нагрузкам цехов. Центр каждого круга цеха должен совпадать с центром нагрузок этого цеха. ЦЭН – является символичным центром потребления энергии предприятия на генеральном плане производства.
Определяем координаты центров цехов.
X, Y – координаты цехов.
Расчетная максимальная нагрузка i-го цеха:
, (2.21)
где Pi– мощность i-го цеха;
ri – радиус нагрузки i-го цеха;
m– масштаб для определения площади круга (принимается произвольно) принимаем равный 2 кВт/мм .
Результаты расчёта сводим в таблицу 2.7.
Таблица 2.6 – Координаты и радиусы картограммы нагрузок
N п/п | Наименование объекта | Нагрузка объекта , кВт | Координата Х, м | Координата Y, м | Радиус , мм |
1 | Цех I | 1935,6 | 125 | 440 | 25,9 |
2 | Цех II | 1820 | 125 | 310 | 17 |
3 | Цех III | 2300 | 125 | 178 | 21,5 |
4 | Цех IV | 2100 | 430 | 437 | 18,3 |
5 | Цех V | 810 | 290 | 560 | 11,4 |
(2.22)
;
;
;
;
.
Координаты ЦЭН.
. (2.24)
.
. (2.25)
.
Цеховые нагрузки , а также осветительную нагрузку, изображают в виде сектора на круговой диаграмме, т.е. показывают долю от всей нагрузки цеха.
Величина угла сектора равна:
. (2.23)
Произведем расчет:
.
.
На практике часто выбор места расположения подстанции зависит от местных условий. Так как возможны неблагоприятные условия среды, например, наличие производственных загрязнений, вредно-воздействующих на изоляцию или когда площадка предприятия стеснена различными коммуникационными сооружениями. Поэтому при выборе места, типа и схемы подстанции определяющими могут оказаться условия, зависящие от технологического процесса. К таким производствам относятся коксохимические производства, заводы мартеновских цехов и другие.
Производство химической промышленности на каменных карьерах, производственный процесс, связанный со взрывом, подстанции в загрязненных зонах должны располагаться таким образом, чтобы они не попадали в факел загрязнения или полосу уноса промышленных выбросов ветром.
3 РЕЖИМЫ НЕЙТРАЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Нейтраль – это общая точка соединения обмоток генератора или трансформатора в звезду.
В настоящее время в мировой практике используются следующие способы заземления нейтрали сетей среднего напряжения (6-35 кВ):
1) изолированная (незаземленная);
2) глухозаземленная (непосредственно присоединенная к заземляющему контуру);
3) заземленная через дугогасящий реактор;
4) заземленная через резистор (низкоомный или высокоомный).
Способ заземления нейтрали сети является достаточно важной характеристикой, определяющей:
-
ток в месте повреждения и перенапряжения на неповрежденных фазах при однофазном замыкании; -
схему построения релейной защиты от замыканий на землю; -
уровень изоляции электрооборудования; -
выбор аппаратов для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений (ограничителей перенапряжений); -
бесперебойность электроснабжения; -
допустимое сопротивление контура заземления подстанции; -
безопасность персонала и электрооборудования при однофазных замыканиях.
Режим изолированной нейтрали имеет одно неоспоримое преимущество - малый ток однофазных замыканий на землю. Это позволяет увеличить ресурс выключателей, поскольку однофазные замыкания достигают 90% от общего числа замыканий и снизить требования к заземляющим устройствам, определяемые условиями электробезопасности при однофазных замыканиях на землю.
Однако этот режим по сравнению с режимом эффективно заземленной нейтрали, обладает рядом недостатков:
-
феррорезонансные явления, вызываемые кратковременными ОЗЗ; -
дуговые перенапряжения, связанные с появлением перемежающейся дуги при ОЗЗ и приводящие к переходу однофазного замыкания в двух- и трехфазное; -
сложность построения селективных защит от ОЗЗ при изолированной нейтрали и их недостаточную работоспособность в сетях с различными режимами и конфигурацией.
К достоинствам сети с изолированной нейтралью относят возможность продолжения ее работы при однофазном замыкании, что повышает надежность электроснабжения потребителей.
При сохранении замыкания на землю у опор воздушных линий или у места падения провода возникают опасные напряжения прикосновения. Около половины тяжелых и смертельных электропоражений приходится на случаи, связанные с замыканиями на землю, а среди общего электротравматизма на первое место давно вышел электротравматизм в сетях среднего напряжения.
Заземление через дугогасящий реактор позволяет в определенных случаях снизить ток замыкания на землю до его погасания, то есть ликвидировать дуговые перенапряжения. Это в свою очередь уменьшает число переходов ОЗЗ в двух- и трехфазные короткие замыкания. Снижение тока ОЗЗ улучшает условия электробезопасности в месте замыкания, хотя полностью не устраняет возможность электропоражения в сетях с воздушными линиями.
Недостатки заземления через дугогасящий реактор (ДГР):
-
необходимость симметрирования сети до степени 0,75% фазного напряжения (в сетях с воздушными линиями степень несимметрии всегда не ниже 1–2%, а при двухцепных ВЛ нормально может достигать 5–7%. Правилами технической эксплуатации в некоторых случаях допускается напряжение смещения нейтрали до 30% от фазного напряжения); -
сложность и высокая стоимость систем автоматической подстройки ДГР (реакторы с механической подстройкой практически не эксплуатируются); -
невозможность широкой диапазонной настройки, необходимой для разветвленных городских сетей с часто изменяемой конфигурацией по отношению к питающей подстанции; -
практически полное отсутствие селективных защит от ОЗЗ для сети с заземлением нейтрали через ДГР.
По поводу последнего недостатка можно возразить, что при хорошей компенсации емкостного тока отключение поврежденного присоединения не обязательно. Принимая это возражение, остается констатировать, что применение дугогасящего реактора – это способ сохранения аварийного режима однофазного замыкания, причем способ не дешевый.
Заземление нейтрали через резистор имеет несомненные достоинства:
-
полное устранение феррорезонансных явлений; -
снижение уровня дуговых перенапряжений и устранение перехода ОЗЗ в двух- и трехфазные замыкания; -
возможность построения простых селективных защит от ОЗЗ.
К недостаткам резистивного заземления нейтрали следует отнести:
-
увеличение тока замыкания на землю (максимум на 40%); -
появление на подстанции греющегося оборудования (резистора мощностью 30–400 кВт).
Эти недостатки незначительны, так как в сетях с заземленной нейтралью токи короткого замыкания составляют тысячи и десятки тысяч ампер, двойные замыкания на землю в сетях 6–35 кВ приводят к токам в сотни и тысячи ампер. В таких условиях названные сети успешно эксплуатируются, и на этом фоне увеличение тока ОЗЗ с 10 до 14 А или даже с 200 до 280 А ситуации не меняет.
Нагревающийся при ОЗЗ резистор – более существенный недостаток. Однако определяемые ПУЭ допустимые температуры для другого оборудования, достигающие в аварийных режимах 200–3000С, позволяют спроектировать резистор, нагревающийся только до нижнего из указанных пределов. Установка такого резистора на ОРУ практически снимает вопрос пожароопасности.
Сети напряжением 6 кВ выполняются с изолированной нейтралью. Они обладают малыми токами замыкания на землю. Такой выбор режима нейтрали для сетей с номинальным напряжением 6 кВ объясняется следующими факторами:
-
в нормальном режиме работы напряжение фаз на зажимах установок относительно земли симметричны и численно равны фазному напряжению, а геометрическая сумма емкостных токов трех фаз равна нулю. При однофазном замыкании на землю одной из фаз междуфазное напряжение остается неизменным по значению и сдвинутыми на угол , а напряжение других фаз по отношению к земле увеличиваются в раза, вследствие чего изменяются и емкостные токи. Благодаря этому питание потребителей, включенных в междуфазное напряжение, не нарушается, и они продолжают работать нормально. Это обеспечивает возможность сохранять в работе линию с замыканием на землю в течение некоторого времени, достаточного для отыскания места повреждения и включения резерва; -
снижается стоимость заземляющих устройств, что очень важно по экономическим соображениям из-за большого числа установок 3-35 кВ; -
уменьшается на число трансформаторов тока и сокращается количество защитных реле, по сравнению с сетями с глухозаземленной нейтралью.
При выборе режима работы нейтрали в установках до 1000 В руководствуются соображениями экономии, надежности и электробезопасности.
Для рассматриваемого предприятия выбираем в электроустановках до 1000 В систему с глухозаземленной нейтралью. Она более целесообразна при сильно разветвленной сети.
К недостаткам системы с глухозаземленной нейтралью относится дороговизна исполнения, по сравнению с системой с изолированной нейтралью, а также установки с изолированной нейтралью более надежны, так как при коротком замыкании они не требуют немедленного отключения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила устройств электроустановок. 6-е издание. Дополненное с исправлениями. - М: ЗАО "Энергосервис", 2000. - 608 с.
2. Б. Ю. Липкин "Электроснабжение промышленных предприятий и установок". Учебник для техникумов. - М., "Высш. школа", 1975.- 360 с.
3. Л. Л. Коновалова, Л. Д. Рожкова "Электроснабжение промышленных предприятий и установок". - М.: Высшая школа, 1980г.
4. И. П. Крючков, Б. Н. Неклепаев "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.
5. Ю. Г. Барыбин Справочник по проектированию электроснабжения - М.:
Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.
6. В. А. Гольстрем "Справочник энергетика промышленных предприятий".-М.: Энергия, 1979. - 490 с.
7. И. Л. Каганов "Курсовое и дипломное проектирование" - М., Колос, 1980 г.
8. В. И. Крупович "Справочник по проектированию электрических сетей и оборудования" - М.: Энергоиздат, 1981.
9. И. И. Дыбленко, А. Г. Черных "Электроэнергетика. Электрические станции и подстанции систем электроснабжения. Часть вторая": Учебно-методический комплекс/ АГТА, 2003, - 165 с.
10. Техническая информация ОАО "ЭЛЕКТРОЩИТ", издание 3-е, Москва.
11. Справочник "Новое электрооборудование в системах электроснабжения".
12. Методическое пособие. "РПЗ-14. Расчёт молниезащиты".
13. А. А. Васильев "Электрическая часть станций и подстанций", Москва, 1990
14. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб. Для вузов по спец. «Электроснабжение». - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. Шк., 1991. - 496 с.: ил.
15. М. Г. Зименков "Справочник по наладке электрооборудования промышленных предприятий" - М.: Энергоатомиздат, 1983.
16. Г. М. Кнорринг Справочная книга для проектирования электрического освещения. - Л.: "Энергия", 1976. - 384 с.
17. Л.Ф. Лисина. Проектирование систем электроснабжения. Справочные материалы по электрооборудованию. /Учебное пособие. – Ангарск, 2012. -154с.