Дипломная работа: Проект подстанции 10/0,4 (кВ) для электроснабжения цеха механической обработки деталей

Министерство образования и молодёжной политики рязанской области

Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Скопинский электротехнический колледж»

Дипломный проект

«Проект подстанции 10/0,4 (кВ) для электроснабжения цеха механической обработки деталей»

Дипломник: Чесноков И.С.

Руководитель проекта:

Бессеребренникова О.В.

Скопин, 2019

Содержание

Введение

1. Краткая характеристика объекта проектирования

2. Расчёт электрических нагрузок цеха

3. Выбор мощности трансформатора

4. Схема объединений и подстанции

5. Расчёт токов короткого замыкания

6. Выбор оборудования на подстанции

7. Согласование защит с высокой и низкой сторон подстанции

8. Расчёт контура заземления потребительской подстанции

9. Экономическая часть

10. Грозозащита подстанции

11. Техника безопасности при обслуживании подстанции

Заключение

Список литературы

Введение

Создание энергосистем и объединение их между собой на огромных территориях стало основным направлениям развитие электроэнергетики мира в 20 веке. Это обусловлено отличительной особенностью отрасли, в которой производство и потребление продукции происходят практически одновременно. Невозможно накопление больших количеств электроэнергии, а устойчивая работа электростанции и сетей обеспечивается в очень узком диапазоне основных параметров режима. В этих условиях надёжное электроснабжение от отдельных электростанций требует резервирование каждой станции, как по мощности, так и по распределительной сети.

Известно, что объединённая работа энергосистем позволяет уменьшить необходимую установленную мощность в основном за счёт разновременности наступление максимумов электрической нагрузки объединения, включая и поясной сдвиг во времени, сокращение не обходимых резервов мощности вследствие малой вероятности одновременно крупной аварии во всех объединяемых системах.

Кроме того, удешевляется строительство электростанций ха счёт укрепления их агрегатов и увеличения дешёвой мощности на ГЭС, используемой только в переменной части суточного графика электрической нагрузки. В объединении может быть обеспечено рациональное использование энергомощностей и энергоресурсов за счёт оптимизации режимов загрузки различных типов электростанций. Но главным преимуществом энергообъединения возможность широкого маневрирования мощностью и электроэнергией на огромных территориях в зависимости от реально складывающихся условий. Дополнительно электросетевое строительство, связанное энергообъединений, не требует больших затрат так как при их формировании используются в основном линии электропередачи, необходимые для выдачи мощности электростанций, а затраты на них с лихвой окупаются удешевлением строительства крупной электростанции по сравнению с несколькими станциями меньшей мощности. И, следовательно, только объединённая работа энергосистем позволяет обеспечить более экономичное, надёжное и качественное электроснабжение потребителей.

Однако параллельная работа энергосистем на одной частоте требует создание соответствующих систем управления, и их функционированием, включая и противоаварийное управление, а также координации развития энергосистем. Это обусловлено тем, что системные аварии в большом объединении охватывают огромные территории и при современной «глубине» электрификации жизнь общества приводят к тяжелейшим последствиям и огромным ущербам.

Поскольку электроэнергия «не складируется», при возникновении дефицита она не может быть свободно куплена на мировом рынке и доставлено в любое место, как и другие продукты и товары. Поэтому обеспечение надёжного и экономичного электроснабжения требует заблаговременного начала строительства новых генерируемых источников и электрических сетей, так как энергетические объекты весьма дороги и трудоёмки. При этом не обходимо обеспечить рациональный состав этих источников по используемым энергоресурсам, их основным техническим характеристикам; их регулировочным возможностям в суточном, недельном и годовом разрезе, а также их размещение. Для этого необходима координация развития энергосистем и энергообъединений путём прогнозирования, как на долгосрочную, так и на краткосрочную перспективу, которое должно периодически повторяться.

Последнее обусловлено тем, что все исходные данные для прогнозирования весьма неопределённы даже в условиях плавной экономики страны. Очевидно, что в условиях рыночной экономики эта неопределённость многократно возрастает.

1. Краткая характеристика объекта проектирования

Цех механической обработки деталей (МЦ) предназначен для обработки коленчатых валов автомобильного двигателя.

В цехе предусмотрены производственные, вспомогательные и ботовые помещения различного назначения.

Основное оборудование размещено в станочном и ремонто-механическом отделениях.

Механический цех получает электроснабжение (ЭСН) от собственно цеховой трансформаторной подстанции (ТП).

Напряжение на ПГВ - 6 или 10 (кВ). Расстояние от ГПП до ТП - 0,5 (км).

Потребитель ЭЭ по бесперебойности ЭСН имеют 2 или 3 категорию надёжности. Количество рабочих схем - 2

Грунт в районе здание цеха - супесь с температурой 0. Каркас здания сооружён из боков - секций длиной 8 и 4 (м), каждый.

Размер цеха А х В х С = 48 х 30 х 7

Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 3,2 (м).

Перечень ЭОМЦ дан в таблице.

Мощность электроприёмника (Р_зп) указана для одного электроприёмника.

Расположение основного оборудование показано на плане.

Таблица № 1.

2. Расчёт электрических нагрузок цеха

Расчёт электрических нагрузок цеха ведём метод коэффициента максимума, который сводится к определению максимальных (PM, QM, SM) расчёт нагрузок группы электроприёмников.

Нагрузки трёх фазного повторно - кратковременного режима приводим к длительному режиму.

PH = PЭП Ч ,

где: РН - нормальная мощность электро-приёмника, (кВт);

ПВ - продолжительность включения относительно единицы.

Для мостового крана:

РН = 30 = 18,9 (кВт).

Проводим однофазные нагрузки к условной трёхфазной мощности.

Нагрузки распределяем равномерно по фазам.

Так как Н ? 15 (%), то расчёт ведём как для трёхфазных нагрузок.

АВ + ВС + СА = 8,5 + 7,5 + 11 = 27 (кВт)

Определяем эффективное число электроприёмников Пэ.

Для этого находим отношение номинальной мощности наибольшего электроприёмника.

m = = = 13,2

Результаты заносим в таблицу.

Определяем для электроприёмников активную и реактивную мощности нагрузки за наиболее загруженную смену.

РСМ = КИ РН ?;

CM = PCM tg?,

где: РСМ - средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, к (Вт);

QCM - средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, (кВар);

КИ - коэффициент использования электроприёмников, определяется на основании опыта эксплуатации;

PH? - номинальная активная групповая мощность, приведённая к длительному режиму, без учёта резервных электроприёмников, (кВт);

tg? - коэффициент реактивной мощности;

Например для токарного - револьверного станка;

РСМ = 19,2 0,6 = 15,2 (кВт);

QCM = 19.2 0.75 = 14.2 (кВар);

SCM = = = 15,36 (кВА).

Остальные расчёты аналогичны, данные заносим в таблицу.

Определяем среденевзвешенный коэффициент использования для цеховой нагрузки определяется по формуле:

КИСР = = = 0,3;

КИСР ? 0,2.

По таблице 1.5.2. определяем эффективное число электроприёмников.

Так как n ? 5,

КИСР ? 0,2, m ? 3, то:

n_Э = = = 10,92 11.

Для перехода от средней нагрузки к максимальной используем коэффициент максимума (КМ).

Выбираем его из таблицы 1.5.3:

КМ = 1,84.

Коэффициент заносим в таблицу:

P_M = КМ Ч РСМ;

Q_M = КМ Ч QCM;

где: КМ - коэффициент максимума активной нагрузки;

КМ - коэффициент максимума реактивной нагрузки;

КМ = 1,1

Например вентилятор:

PM = 1,1 Ч 11,88 = 20,5 (кВт);

QM = 1,1 Ч 3,42 (кВар) = 3,76 (кВар);

SM = = = 8,1 (кВА).

Остальные расчёты аналогичны, данные заносим в таблицу.

Определяем максимальные токовые нагрузки:

IM = ,

где: SM - полная максимальная мощность;

UH - номинальное напряжение;

UH = 0,38 (кВ);

IM = = 308,3 (А).

3. Выбор мощности трансформатора

Определяем потери в трансформаторе:

1. Активные

?Pm = 0,02 Ч SM? = 0,02 Ч 200,4 = 4 (кВт);

2. Реактивные

?Qm = 0,1 Ч SМ? = 0,1 Ч 200,4 = 20,04 (кВар);

3. Полные

Sm = = = 20,5 (кВА).

Расчётную мощность трансформатора определяем с учётом потерь:

Sm = Sp = 0,75 = 0,7 Ч (Sm? + ?Sm)

Sm = 0,7 Ч (20,5 + 200,4) = 154,63 (кВА).

Выбираем трансформатор ТМ: 160 (кВА);

?Pxx = 700 (кВт);

?Pк = 3100

Uк.з. = 4,5 (%)

Ixx = 2,4

4. Схема соединений подстанций

Подстанция представляет собой единую конструкцию, содержащую вводное высоковольтное устройство ( шкаф РУ-10 кВ), распределительное устройство низшего напряжения ( шкаф РУ-0,38 кВ), кожух для защиты от случайного прикосновения к выходам трансформатора. КТП и трансформатор установлен на фундаменте из кирпича.

РУ-10 и РУ-0,38 закрывают одностворчатыми дверями с уплотнителями, обеспечивающими брызгозащищённость шкафов.

Разделитель РЛНДА -10/200 установлен на концевой опоре. Разрядники 2 типа РВО-10 для защиты трансформатора от воли напряжений, набегающих со стороны 10 кВ, прикреплены к шкафу РУ-10 кВ. Предохранители типа ПК-10 установлены в шкафу РУ-10.

Шины 0,38 кВ подключены к трансформатору через рубильник 5 и трансформаторы тока 6,которые служат для питания счётчика 8 и теплового реле 17.Для защиты трансформатора от волн перенапряжений, набегающих со стороны ВЛ 0,38 установлен комплекс разрядников 7 типа РВН-0,5.От шин 0,38 кВ отходят три силовых фидера. От многофазных коротких замыканий и перегрузок отходящие фидеры защищаются автоматами 8 с комбинированными расцепителями. Для защиты силового трансформатора от перегрузки предусмотрено тепловое реле. Фидер уличного освещения включается и выключается автоматически при помощи фотореле 19 или вручную при помощи переключателя 20.

Счётчик активной энергии 20 через выключатель 19 обогревается в зимнее время сопротивлениями 21.

Лампу 18,подключённую к шинам через переключатель 16,используют для контроля наличия напряжения и для освещения РУ-0,38.Напряжение во всех фазах можно контролировать переносным вольтметром, включаемым в розетку 13 за переключателем 16.

В КТП имеются блокировки, не допускающие открытие двери РУ-10 без отключения разъединителя, отключение или включение рубильника ввода под нагрузкой. Рубильник закрыт дверкой, которую можно открыть только после поворота рукоятки.

5. Расчёт токов короткого замыкания

Для выбора аппаратуры и проверки элементов электроустановок рассчитывает токи короткого замыкания, для этого составляем схему замещения в которую все элементы электроустановки влияющие на силу короткого замыкания входят своими сопротивлениями. Расчёт ведём методом относительной величины.

По схеме электроснабжения составляем схему замещения, заменяя все элементы эквивалентами сопротивления.

Активным сопротивлением можно пренебречь так как оно мало.

Расчёт ведём в относительных единицах.

Принимаем базисную мощность Sб=600мВА

Принимаем базисное напряжение в точке KIUб₁=10,5 кВ, в точке К2 Uб₂=0,4 кВ.

Отделяем относительные, базовые сопротивления элементов схемы короткого замыкания.

1.Системы

Xc = = = 2

2.Трансформатора

Rm = ,

где

?Рм - потери в обмотках трансформатора, кВт