Курсовая работа: Проектирование электрических сетей

3. Расчет электрических нагрузок в сетях напряжением до 1000 В

Расчеты будем выполнять по методике, изложенной в РТМ 36.18.32.4-92 [8].

Рисунок 2 - Структурная схема потребителей сооружения для насосной станции

Выполним пример расчета

Общая номинальная мощность:

Насос 1Д 1250-63а

Определяем величины киРном.; киРном.tgц; nр 2ном

Насос 1Д 1250-63а

киРном=0,7250 = 175 кВт.

Насос 1Д 1250-63а

киРном.tgц= 0,72500,43 = 74,55 квар.

Насос 1Д 1250-63а

nр 2ном.= 12502 = 62500 кВт 2.

Для остальных электроприёмников расчёты ведём аналогично. Полученные результаты заносим в таблицу 5.

Итого по секции шин:

Суммарная номинальная мощность

Рассчитываем групповой коэффициент использования

Среднее значение tgц

Эффективное число токоприемников

,

шт.

Коэффициент максимума определяем по таблице 1 [8] Кр=1.

Определяем расчетную активную мощность

,

.

Определяем расчетную реактивную мощность

,

,

.

Определяем полную расчетную мощность

.

Находим значение расчётного тока группы электроприемников, необходимое для выбора сечения групповых электрических связей и аппаратов, установленных в этих связях

А.

Расчет других групп электроприемников производим аналогично, данные расчетов сводим в таблицу 5.

4. Компенсация реактивной мощности

Основными потребителями реактивной энергии являются асинхронные двигатели и трансформаторы.

Таблица 6 - Предельные значения коэффициента реактивной мощности [9]

Так как рассчитанные значения не соответствуют предельным значениям tgц нужно устанавливать компенсирующее устройство для секции шин 0,4 кВ.

Произведем расчет и выбор компенсирующих устройств в виде конденсаторных батарей.

Находим мощность компенсирующего устройства

,

где Рр- расчетная активная нагрузка, кВт;

tgцр - расчетный коэффициент мощности;

tgцпред -предельный коэффициент мощности.

.

Согласно [10] выбираем конденсаторную установку УКМ 58-0,4-50-10 У 3.

Установка конденсаторная - УК;

Регулирование мощности автоматическое - М;

Вариант исполнения - 58;

Номинальное напряжение - 0,4 кВ;

Номинальная мощность установки - 50 квар;

Номинальная мощность наименьшей ступени - 10 квар;

Климатическое исполнение - У;

Категория размещения -3.

5. Выбор трансформаторных подстанций и расчет мощности силовых трансформаторов

Выбор количества трансформаторов трансформаторной подстанции

По степени бесперебойности электроснабжения вспомогательные электроприемники насосной станции относятся ко II категории, согласно п. 1.2.18 [1].

Согласно п. 1.2.19 [1] электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Выбираем к установке комплектную трансформаторную подстанцию внутренней установки (КТПВ) производства ОАО "Энергопром" мощность от 250 кВА напряжением 10 кВ. Предназначены для приема последующего преобразования и дальнейшего распределения электроэнергии, которая обеспечивается трехфазным током, частотой, стандартной для России и за рубежом 50 Гц, на местности с умеренным климатом. [13].

В качестве второго(резервного) источника питания выбираем дизельный генератор, при выходе из строя основного, будет выполнено подключение резервного.

Выбор мощности трансформаторов

Для сухих трансформаторов коэффициент загрузки Кз = 0,9 [11].

Определяем расчетную мощность трансформатора

,

где Кз -коэффициент загрузки;

Sр - расчетная мощность за самую загруженную секцию.

Принимаем ближайшее большее стандартное значение мощности трансформатора

.

Выбираем трансформатор типа ТСЗ - 400/10 [13].

Номинальная мощность 400 кВА;

ВН = 10 кВ;

НН = 0,4 кВ;

?Рхх = 1,6 кВт;

?Ркз = 4,8 кВт;

Uкз = 4,5 %;

Iхх = 1,8 %.

Определяем фактические коэффициенты загрузки трансформаторов

.

Потери напряжения в трансформаторе:

где Кз. - коэффициент загрузки трансформатора;

?Uа - потери напряжения от активной составляющей тока:

?Uр - потери напряжения от реактивной составляющей тока:

КТПВ- 400/10/0,4 У 3 [12].

Автономную дизельную станцию выбираем по расчетной мощности Sн=279,62 кВА.

Выбираем дизельную станцию модели АД 300 [23]. Дизельная электростанция АД-300 мощностью 300 кВт.

Таблица 7 Технические характеристики

Дизельный генератор 300 кВт ТМЗ / ДГУ АД-300-Т 400 предназначен для выработки трехфазного переменного электрического тока частотой 50 Гц, напряжением 400 В, основной (номинальной) мощностью 300 кВт / 375 кВА, резервной мощностью - 330 кВт / 412,5 кВА.

Дизель-генератор 300 кВт ТМЗ оборудован V-образным 17-литровым турбированным дизельным двигателем ТМЗ 8525.10 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха, механическим регулятором впрыска топлива и жидкостным охлаждением.

6. Выбор электрических аппаратов, установленных на стороне низшего напряжения подстанции

Приведем пример выбора автоматического выключателя для насоса 1Д 1250-63а (2), для данного электроприемника выбираем автомат типа ВА 57-39 Uн = 400 В; Iн = 630 А [15].

a) Выбор по напряжению

Uн.авт. =400 В ? Uн.сети, = 380 В.

b) Выбор по длительно допустимой токовой нагрузке

Iн.авт. = 630 А ? Iр = 437,41 А.

c) Предварительная оценка отключающей способности автоматического выключателя

Icu = 40 кА ? I(3)пo = 12,85 кА,

I(3)пo = (100/uк)?(Sн.тр/v3•Uср. НН) = (100/4,5)?(400/v3•0,4) = 12,85 кА.

d) Предварительный выбор уставки токовой отсечки автоматического выключателя путём ее отстройки от пикового тока линии, которую он защищает.

Расчётная уставка токовой отсечки

Iр.уст.то = Кр • Кз • Iпик = 1,15?1,2?3061,88 = 4225,39 А,

где Кр = 1,15.

Кз = 1,2 при защите двигателей.

Iпик = Iпуск = 3061,88 А.

За фактическое значение уставки токовой отсечки принимается ближайшее большее стандартное значение уставки токовой отсечки Iфакт.уст.то выбираемого автоматического выключателя.

Iр.уст.то = 4225,39 А< 6300 А.

e) Выбор уставки защиты от перегрузки.

Расчётная уставка защиты от перегрузки [14]

Iр.уст.пер.min =Кр • Кз • Iр = 1,1?1,1?437,41 = 529,27 А,

Iр.уст.пер.max =Кр • Кз • Iр = 1,1?1,3?437,41 = 635,5 А,

где Iр - расчётный ток защищаемой линии, А;

Кр = 1,1;

Кз = 1,0 … 1,1 - для не перегружаемых цепей (нагревательных элементов и т.п.);

Кз = 1,1 … 1,3 - для цепей, в которых возможны кратковременные

перегрузки (например, при пуске двигателя, включении трансформатора и т.п.).

В случае фиксированной уставки должно соблюдаться соотношение

Iр.уст.пер.min = 529,27 А ? Iфакт.уст.пер. = 630 А ? Iр.уст.пер.max = 635,5 А.

Для остальных электроприемников выбор аналогичен и заносится в таблицу 8.

Контакторы (пускатели)

Приведем пример выбора пускателя для насоса 1Д 1250-63а (2), для данного электроприемника выбираем пускатель типа КТИ-6500[16].

Uн.конт. = 400 В = Uн.сети. = 380 В.

g) Выбор по длительно допустимой токовой нагрузке главных

контактов контактора

Iн.конт. = 500 А ? Iр = 437,41 А;

Рконт.доп. = 250 кВт = Рр = 250 кВт,

h) Выбор по виду и числу блок-контактов - 1з + 1р, тип блока ПКЛ -11(М) включая дополнительно монтируемые на контакторе - 2 з + 2 р тип блока ПКЛ -22(М)

i) Выбор по роду тока и номинальному напряжению включающей катушки контактора - переменный, напряжение катушки -220 В.

Расчёт приводится в явном виде для одного аппарата, для остальных результаты расчёта сводятся в таблицы 9.

7. Выбор устройств распределения электрической энергии и аппаратов в них по номинальным параметрам

Принимаем кабель четырех жильный, марки ВВГнг, проложенный в коробах.

Приводим пример расчета кабельной линии Н 2 для насоса 1Д 1250-63а(2).

Выбор сечения жил кабелей по длительно допустимой токовой нагрузке.

Выбор сечения выполняется по следующей формуле

Iдл.доп. • Рni=1?Ki = 2?385?0,92=708 А ? Iр = 437,41 А,

где Iр - расчетный ток (значение тока определяется при расчёте электрических нагрузок), А;

Iдл.доп. - длительно допустимый ток жил кабелей (проводов, шнуров), приводится в табл. 9.16...9.20 для температуры: жил +65 оС, окружающего воздуха +25oС и земли + 15oС.

Выбираем сечение 2х 120 мм 2 с Iдл.доп. =708 А.

Ki - поправочные коэффициенты на условия охлаждения, отличные от стандартных.

Поправочный коэффициент К 4 на количество кабелей или проводов прокладываемых в одной трубе (табл. 9.21).

Выбор сечений жил кабелей (проводов, шнуров) по экономической плотности тока.

Одиночные электроприемники не проверяются по экономической плотности.

Выбор сечения жил КЛ по механической прочности.

Сечения токопроводящих жил проводов и кабелей в электропроводках должны быть не менее приведенных по таблице 2.1.1 [1].

Сечения жил КЛ по механической прочности для медных кабелей незащищенных и проложенных в трубах, металлических рукавах должно быть не менее 1 мм 2.

Расчёт потери напряжения в КЛ

Потеря напряжения на каждом отрезке трехфазной цепи с симметричной нагрузкой, в процентах. В этой формуле значения удельного активного Ro и удельного реактивного сопротивлений Xo принимаются по табл. 6.6.

Потеря напряжения на отрезке

ДU%= (v3•I•L/Uн)?(ro?cosц + xo?sinц)?100,

где I - расчетный ток электроприемника, берется из таблицы 1.1, А;

L - длина кабельной линии, м;

Uн - номинальное напряжение электроприемника, В;

cosц - коэффициент мощности электроприемника, берется из таблицы 1.1;

ro- значения удельного активного, Ом/м;

xo - значения удельного реактивного сопротивлений Ом/м.

Рассчитываемая потеря напряжения, в дальнейшем, учитывается в суммарной потере напряжения от источника питания до зажимов электроприёмника. Эта суммарная потеря, в нормальном режиме работы электроустановки, не должна превышать 5% [1].

Потеря напряжения на отрезке от потребителя до секции шин.

ДU%= (v3•437,41•50/380)?(0,09?0,92 + 0,04?0,39)?100 = 0,98 %.

Для остальных электроприемников расчет аналогичен и результаты заносятся в таблицу 10.

Расчет потерь напряжения на зажимах электроприёмников

После того как выбраны все электрические связи производится расчёт суммарных потерь напряжения на зажимах всех электроприёмников.

Суммарная потеря напряжения процентах, на зажимах каждого электроприёмника, вычисляется по формуле

ДU У % = ДUтр% + ДUкл%,

где ДUтр% - потери напряжения в трансформаторе, %;

ДUкл%- суммарные потери напряжения в кабельных линиях, входящих в электрическую связь, идущую от питающего трансформатора до электроприёмника.

Приводим расчёт суммарных потерь напряжения для насоса 1Д 11250-63а(2).

ДU У % = ДUтр% + ДUкл 1% = 1,68 + 0,98= 2,66 %.

Для остальных электропримников расчет аналогичен и заносится в таблицу 11.

Таблица 11 - Результаты расчёта потери напряжения на зажимах электроприёмников