Материал: Проектування трансформаторної підстанції механічного цеху

Проектування трансформаторної підстанції механічного цеху

ЗМІСТ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Вступ

Перелік скорочень

. Вхідні дані на розробку курсового проекту

. Характеристика споживачів, які будуть живитися від даної трансформаторної підстанції

. Вибір місця встановлення трансформаторної підстанції та числа трансформаторів на ній

. Розрахунок елементів трансформаторної підстанції

.1 Вибір компенсуючих пристроїв

.2 Вибір потужності силових трансформаторів підстанції

.3 Розрахунок і вибір високовольтних вимикачів на шинах 6-10 кВ

.4 Вибір струмопроводів трансформаторної підстанції

.5 Розрахунок струму короткого замикання

.6 Розрахунок і вибір автоматичних вимикачів на шинах 0,4-0,23 кВ

.7 Розрахунок і вибір вимірювальних трансформаторів

. Розрахунок захисного заземлення

Висновок

Література

ВСТУП

Проблеми раціонального розподілення електроенергії на промислових підприємствах які на сьогодні є основними споживачами електроенергії в Україні, набувають істотного значення. Ці завдання ускладнюються постійно зростаючими вимогами до якості електроенергії та до надійності електропостачання особливо на підприємствах з високим ступенем автоматизації.

Безперервність та взаємозв’язок процесів виробництва, передачі і споживання електроенергії, відсутність єдиного рішення, виявлення цілої області прийнятих рішень вимагає створення, яка б могла адаптувати споживачів електроенергії до нестабільних умов розвитку енергосистеми з мінімальними витратами.

Темою даного курсового проекту є ,,Проектування трансформаторної підстанції механічного цеху”. В курсовому проекті ми розраховуємо і вибираємо компенсуючі пристрої, силову трансформаторну підстанцію, вимірювальні трансформатори, високовольтні вимикачі та вимикачі напруги 0,4 кВ. Також розраховуємо і вибираємо перерізи кабелів і проводів живлячих мереж.

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

БК - блок керування

БТМ - блок трансформатор - магістраль

ВН - висока напруга

ГПП - головна понижувальна підстанція

ЕУ - електроустановка

КЗ - коротке замикання

КЛ - кабельна лінія

КТП - комплектна трансформаторна підстанція

КУ - компенсаційна установка

НН - низька напруга

ПЗ - пояснювальна записка

РК - розрахунковий коефіцієнт

РП - розподільний пункт

ТП - трансформаторна підстанція- холостий хід

ЦЕП - цехове електропостачання

ЦРП - цеховий розподільний пункт

РШ - розподільча шафа

. ВИХІДНІ ДАНІ

Навантаження механічного цеху складається з шести розподільчих пунктів, шостий розподільчий пункт живить систему вентиляції. Номінальні потужності розподільчих пунктів , коефіцієнт cosφ та tgφ приведені в таблиці 1.1

Таблиця 1.1

Вихідні дані

2. ХАРАКТЕРИСТИКА СПОЖИВАЧІВ, ЯКІ БУДУТЬ ЖИВИТИСЯ ВІД ДАНОЇ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ

Механічний цех відноситься до основного виробництва. В цеху обробляються деталі з металу на металообробних верстатах токарної, фрезерної, свердлильної, стругальної і шліфувальної груп. Також в цеху знаходяться зварювальні трансформатори за допомогою яких виконуються з’єднання металевих елементів деталей методом зварювання. Відповідно до санітарно-гігієнічних норм в цеху передбачена вентиляція яка являє собою систему витяжок і вентиляторів.

Доставка заготовок і деталей виконується кран-балками і автокарами, обладнання цеху розташовано так, щоб був вільний проїзд для автокарів.

Освітлення цеху виконується в денний час через вікна у вечірній час за допомогою світильників УПДДРЛ і ртутними лампами високого тиску ДРЛ.

Живлення електричного обладнання цеху виконується змінним струмом з частотою 50 Гц на напругу 380 В. Мережа освітлення працює на змінному струмі 50 Гц і напругою 380 В.

Для живлення силових споживачів використовують радіальну, магістральну або мішану схему.

Радіальна схема - це схема за якою кожен споживач живиться за своєю окремою лінією дана схема надійна тому що кожна лінія захищена своїм вимикачем і при пошкоджені з ладу виходить тільки один споживач.

Магістральна схема - це схема при якій всі споживачі живляться однією лінією ця схема є більш економною але менш надійна тому що при виході з ладу одного споживача відключаються всі споживачі.

Мішана схема - це схема яка дозволяє підключати частину споживачів з радіальною схемою і частину з магістральною схемою.

Споживачі даного цеху живляться за радіальною схемою оскільки вона більш надійна.

3. ВИБІР МІСЦЯ ВСТАНОВЛЕННЯ ТРАНСХОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ТА ЧИСЛА ТРАНСФОРМАТОРІВ НА НІЙ

Вибір типу та числа трансформаторів та місця розташування трансформаторної підстанції повинно бути обумовлено величною і характером електричний навантажень, категорією надійності споживачів, розташування навантажень на плані цеху, а також виробничими архітектурно-будівельними та експлуатаційними вимогами. Кількість трансформаторів на підстанції залежить від категорії надійності живлення споживачів.

Розрізняють три категорії надійності споживачів:

До першої категорії відносяться споживачі перерва в електричному живленні яких може привести до людських жертв виходу з ладу дорогого обладнання, або масовому браку продукції такі споживачі живляться від двох незалежних джерел живлення і час переключення складає час автоматичного включення резерву (АВР).

До другої категорії відносяться споживачі перерви живлення в яких приводить до масового недоотпуску продукції і до простої великої кількості робочих місць або порушенню нормальної життєдіяльності великої кількості людей, живлення споживачів другої категорії виконується від двох трансформаторів підстанції і час відключення - час включення резерву черговим електриком.

До третьої категорії відносяться споживачі допоміжних цехів, сільськогосподарського виробництва та не великих населених пунктів живлення споживачів третьої категорії живлення виконується від одно трансформаторної підстанції перерва в живлені на час ремонту або заміни трансформатора але не більше двадцяти чотирьох годин.

Механічний цех відноситься до другої категорії, тому що споживачі в перерви живлення приводить до масового недоотпуску продукції і до простою великої кількості робочих місць.

Трансформаторні підстанції можуть бути окремо збудованими, прибудованими - вони мають одну спільну стіну з цехом, вбудовані - вони знаходяться в середині робочого корпусу. В даному курсовому проекті ми беремо прибудовану трансформаторну підстанцію.

Для розрахунку трансформаторної підстанції необхідно знати силові навантаження підстанції: змінну потужність, максимальну потужність і максимальний струм.

Змінна потужність це потужність споживачів за найбільш навантажену зміну одна зміна вісім годин.

силовий трансформаторний високовольтний струмопровід

4. РОЗРАХУНОК ЕЛЕМЕНТІВ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ:

.1 Вибір компенсуючих пристроїв

Установка БК в мережах напругою до 1000 В дозволяє знизити потужність трансформаторів цехової ТП або зменшити навантаження живлячих ліній, підключають БК до шинопроводів або до силових РП.

Визначаємо активну змінну потужність кожної РП за формулою:

Р_зм = К_в×Р_ном, (4.1.1)

де Р_зм - активна змінна потужність кожної РП, кВт;

К_в - коефіцієнт використання;

Р_ном - активна потужність кожної РП, кВт.

Проводимо розрахунок для РП1

Р_зм = 0,17×18 = 3,06 кВт.

Визначаємо реактивну потужність кожної РП, підключеної до даної шини за формулою:

Q_зм = Р_зм×tgφ, (4.1.2)

де Q_зм - реактивна змінна потужність кожної РП, підключених до даної шини, кВАр;

tgφ - тригонометрична функція від cosφ;

Р_зм - активна змінна потужність кожної РП, кВт.

Проводимо розрахунок для РП1

Q_зм = 3,06×1,16 = 3,54 кВАр.

Визначаємо максимальну потужність за формулою:

Р_макс = К_макс×Р_зм (4.1.3)

де Р_макс - активна максимальна потужність кожної РП, підключених до даної шини, кВт;

К_макс - коефіцієнт максимума;

Р_зм - активна змінна потужність кожної РП, кВт

Проводимо розрахунок для РП1

Р_макс = 2,6×3,06 = 7,9 кВт.

Визначаємо активну максимальну потужність за формулою:

Q_макс = 1,1×∑Q_зм (4.1.4)

де Q_макс - максимальна реактивна потужність кожної РП, підключених до даної шини, кВАр;

Q_зм - реактивна зміна потужність кожної РП, підключених до даної шини, кВАр;

∑Р_зм - активна змінна потужність всіх РП, підключених до даної шини кВт. ∑Q_зм - реактивна зміна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВАр; Проводимо розрахунок для РП1

Q_макс = 1,1× 3,54 = 3,89 кВАр.

Розрахунком інших розподільчих пунктів проводимо аналогічно і результати завдань зводяться в таблицю 4.1.1

Таблиця 4.1.1

Розрахунок силових навантажень

Визначаємо фактичний tg φ_м кута за формулою:

tg φ_м = ∑Q_макс / ∑Р_макс, (4.1.5)

де ∑Р_макс - активна максимальна потужність всіх РШ підключених до даної шини, кВт;

∑Q_макс - реактивна максимальна потужність всіх РШ, підключених до даної шини, кВАр;

tg φ_м1 = 11,46/23,42 = 0,48

tg φ_м2 = 16,39/35,46 = 0,46

Визначаємо потужність яку потрібно компенсувати за формулою:

Q_к = ∑Р_мак [(tg φ_м - tg φ_е)], (4.1.6)

де ∑Р_мак - максимальна потужність навантажень всіх РШ підключених до даної шини, кВт;

tg φ_м - фактичний tg кута, що відповідає навантаженню Р_мак і Q_мак

tg φ_е - оптимальний tg кута, що надається від енергосистеми.

Q_к1 = 23,42[(0,48 - 0,292)] = 4,40

Q_к2 = 35,46[(0,46 - 0,292)] = 5,95

Оскільки потужність яку необхідно компенсувати дуже мала то комплектні конденсаторні установки не ставимо.

.2 Вибір потужності силових трансформаторів підстанції

Загальне навантаження на шинах підстанції визначається складанням розрахункового силового і освітлювального навантаження. Розрахункове реактивне навантаження на шинах підстанції при наявності компенсації визначається з урахуванням сумарної потужності всіх батарей конденсаторів, підключених на напругу 0,4 кВ до вузлів живлення.

Потужність силового трансформатора вибирається на основі середнього і максимального навантаження цехової ТП і компенсації реактивної потужності при напрузі 380 В для нормального і аварійного режимів.

На двотрансформаторних підстанціях обидва трансформатори повинні в нормальному режимі нести повне навантаження. При виході із ладу одного трансформатора другий повинен прийняти на себе все навантаження підстанції, з вимиканням усіх споживачів 3-ї категорії надійності та з урахуванням допустимого перевантаження до - 40% більше номінальної потужності.

В нормальному режимі роботи коефіцієнт завантаження трансформатора приймається: при наявності споживачів 1-ї категорії надійності - 0,65-0,7; другої категорії - 0,7-0,8; 3-ї категорії - 0,9-0,95.

Число і потужність трансформаторів вибирається за графіком навантажень споживача і за підрахованими величинами середньої і максимальної потужності, якщо нема графіка навантажень споживача, потужність трансформаторів вибирають на основі розрахункового максимального навантаження.

Для промислових підприємств час максимального

навантаження припадає на першу зміну (окрім специфічного виробництва) і складає 8 годин.

Середньодобове навантаження 8ср. споживачів першої та другої категорії складає 75% від максимального навантаження і визначається за змінним навантаженням, за формулою:

S_ср =  (4.2.1)

де S_ср - повна середня потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВА

∑Р_зм - активна змінна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВт

∑Q_зм - реактивна змінна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВАр;

S_ср1 =  = 13,78 кВА.

S_ср2 =  = 20,20 кВА.

Максимальне навантаження на шинах складає:

S_мак =  (4.2.2)

де S_макс - повна максимальна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВА

∑Р_мак - активна максимальна потужність всіх РП, підключених до даної шини, кВт;