Электроснабжение внешнего распределительного пункта сушильно-печного отделения цеха огнеупоров

Чернігівський державний технологічний університет

Факультет електронних та інформаційних технологій

Кафедра електричних систем і мереж



ЗАТВЕРДЖУЮ

Зав. кафедри ЕСіМ

_________________ Скоробогатова В.І.

д.т.н. професор

"____" _______________ 2008р.



ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до кваліфікаційної роботи на ступень бакалавра

за напрямом підготовки 0906 – “Електротехніка”

за спеціальністю «Електричні системи і мережі»



на тему: Електропостачання сушильно-пічного відділення цеху вогнеупорів

ЧДТУ. 565722. 005ПЗ





Виконав

студ. гр. ЕМ-041 Коломієць С.А.

Науковий керівник

д.т.н. професор Скоробогатова В.І.









2008


Чернігівський державний технологічний університет

Факультет електронних та інформаційних технологій

Кафедра електричних систем і мереж



Затверджую

Зав. кафедри ЕСіМ

__________д.т.н., проф. Скоробогатова В.І.

“___”_____________2008р.



ЗАВДАННЯ

на кваліфікаційну роботу бакалаврів

за напрямом 0906 “Електротехніка”

студенту групи ЕМ-041 Коломійцю Сергію Анатолійовичу



1 Тема роботи: Електропостачання сушильно-пічного відділення цеху вогнеупорів.

2 Затверджено розпорядженням по факультету ФЕІТ: № 5 від 12 квітня 2008 р. 

3 Вихідні дані до роботи: план приміщень цеху, технічні умови на приєднання до системи електропостачання заводу, характеристика середовища в цеху, загальна характеристика електричного завантаження технологічних змін цеху, встановлена електрична потужність технологічного обладнання цеху.

4 Зміст розрахунково-пояснювальної записки (орієнтовний):

– загальна характеристика об’єкту проектування;

– світлотехнічний розрахунок освітлювальних мереж цеху;

– розрахунок електричних навантажень за тривалим нагрівом електричних мереж цеху;

– розрахунок і вибір параметрів зовнішньої електричної мережі живлення цеху.

5 Перелік графічного матеріалу (орієнтовний):

– план розташування технологічного та електричного обладнання цеху;

– схема з’єднання живильної мережі цеху.

6 Дата видачі завдання: 20 лютого 2008 р.

7 Термін здачі студентом закінченої роботи: 20 червня 2008 р.



Керівник роботи ______________ В.І. Скоробогатова 



Завдання прийняв до виконання ______________ С.А. Коломієць




РЕФЕРАТ



Квалификационная работа бакалавров выполнена в объеме объяснительной записки и графической части. Пояснительная записка: 42 страниц, 9 таблиц, 1 приложение, добавление16 ссылок на литературу. Графическая часть: 2 чертежа черчение формата А4 в цифровом виде.

Объект проектирования – система электроснабжения сушильно-печного отделения цеха огнеупоров. 

Цель работы – формирование системы электроснабжения на уровне внешнего распределительного пункта сушильно-печного отделения цеха огнеупоров.

Метод исследования – расчет нагрузки по допустимому нагреву методом упорядоченных диаграмм.



ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ОТДЕЛЕНИЯ ЦЕХА, РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ, НАГРУЗКА ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ, БАТАРЕЯ СТАТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ, ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ.




РЕФЕРАТ



Кваліфікаційна робота бакалаврів виконана у об’ємі пояснювальної записки та графічної частини. Пояснювальна записка: 42 сторінок, 9 таблиць, 1 додаток, 16 посилань на літературу. Графічна частина: 2 креслення формату А4 в цифровому вигляді.

Об'єкт проектування – система електропостачання сушильно-пічного відділення цеху вогнеупорів. 

Мета роботи – формування системи електропостачання на рівні зовнішнього розподільчого пункту сушильно-пічного відділення цеху вогнеупорів.

Метод дослідження – розрахунок навантаження по допустимому нагріву методом упорядкованих діаграм.

ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ВІДДІЛЕННЯ ЦЕХУ, РЕЖИМ РОБОТИ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ|сіть|, НАВАНТАЖЕННЯ ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРІВУ, БАТАРЕЯ СТАТИЧНИХ КОНДЕНСАТОРІВ, ТРАНСФОРМАТОРНА ПІДСТАНЦІЯ. 






СОДЕРЖАНИЕ



СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК СУШИЛЬНО-ПЕЧНОГО УЧАСТКА ЦЕХА ПРОИЗВОДСТВА ОГНЕУПОРОВ

2.1 Расчет электрических нагрузок силовой сети

2.2 Расчет электрических нагрузок осветительной сети 

2.2.1 Светотехническая задача

2.2.2 Электрическая нагрузка освещения

2.3 Расчет совокупной электрической нагрузки силового оборудования и осветительной сети

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ СЕТИ ПИТАНИЯ ОБЪЕКТА

3.1 Выбор количества силовых трансформаторов

3.2 Расчет нагрузок по допустимому нагреву по трансформаторам

3.3 Расчет мощности силовых трансформаторов понижающей подстанции с учетом компенсации реактивной мощности

3.4 Выбор выключателей на РП 10 кВ

3.5 Выбор питающего кабеля 10 кВ

ВЫВОДЫ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

ПРИЛОЖЕНИЕ А




СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ



ДР – длительный режим;

КР – кратковременный режим;

ПЭ – приемник электроэнергии;

НУР – нормальный установившийся режим;

ПКР – повторно кратковременный режим;

ПУР – послеаварийный установившийся режим;

РП – распределительный пункт;

ТР – трансформатор.




ВВЕДЕНИЕ



Широкое внедрение механизации и автоматизации производственных процессов — одна из основ повышения производительности труда. Автоматизация производственных процессов находит вес большее применение на предприятиях, объектах жилищно-общественного строительства. Повсеместное ее использование позволит сократить расходы электроэнергии, а также повысить качество и объемы выпускаемой продукции. В такой ситуации возникает вопрос качественного электроснабжения объектов.

Расчет электрических нагрузок — наиболее ответственный расчет, выполняемый при проектировании системы электроснабжения каждого предприятия любой отрасли народного хозяйства. Результаты расчета и технического решения, при проектировании системы электроснабжения, в значительной степени определяют размеры капитальных вложений в энергетическое строительство и эксплуатацию объекта электроснабжения. 

По этому, в данной бакалаврской работе решены одни из основных задач, которые приходиться решать при формировании систем электроснабжения, такие как: расчет нагрузок по допустимому нагреву, выбор трансформаторов на питающей подстанции, выбор марки питающих кабелей и их параметров.






1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА



Объектом проектирования является сушильно-печной участок цеха огнеупоров, план которого с размерами и расположением оборудования показан на рисунке А1. Высота цеха 8,5 м, материал колонн, ферм – железобетон, подкрановых балок – металл. В цехе есть служебно-бытовые помещения в два этажа.

Источник питания цеха – РП завода напряжением 10 кВ, расположенный в 130 м от цеха. Характеристика помещения цеха – пыльная среда. Загрузка смен – 1:0,8:0,8.

В сушильно-печном участке цеха осуществляется сушка и отжиг огнеупоров. Перечень оборудования приведен в таблице 1.1. Как видно на плане, в цехе размещена туннельная сушилка, и туннельная печь. Так как характеристика помещения цеха – пыльная среда в нем установлены мощные вентиляторы №18 (на плане и в списке електроприемников). Изделия сначала попадают в сушилку, и после прохождения процесса сушки попадают в печь и движется в ней с помощью толкателя тросового № 9. Загрузка и выгрузка тележек с изделиями происходит с интервалом времени примерно в 1 час, что дает информацию о режиме работы некоторых электроприемников. Процесс сушки осуществляется дымовыми газами от печи, то есть если не работает печь, то сушка не может осуществляться. Дымовые газы отбираются из печи, очищаются, смешиваются с воздухом и подаются в сушилку с помощью вентилятора подачи воздуха в сушильную камеру №20 и с помощью вентилятора отбора воздуха из сушильной камеры №6 остывшая и набравшая влагу смесь воздуха и дымовых газов отбирается из сушилки. В цехе предусмотрен технологический резерв оборудования. Так как цех работает в три смены и загрузка смен – 1:0,8:0,8 то ущерб от недоотпуска электроэнергии не может быть восполнен. Перерыв в электроснабжении электроприемников №6 ,№8, №11, №13, №14, №18, №20 (таблица 1.1) может привести к браку партии изделий. А выпускаемая продукция пользуется широким спросом, как на отечественном ринке, так и на зарубежном. Исходя из этого электроприемникам, №6, №8, № 9, №11, №13, №14, №18, №20 присвоим первую категорию по бесперебойности электроснабжения.



Таблица 1.1 – Перечень оборудования цеха и его категорийность

Номер электроприемника

Наименование оборудования

Количество, шт.

Категория ПЭ по безперебойности электроснабжения

1

Толкатель цепной

1

III

2

Передняя дверь сушильной камеры

1

III

3.1, 3.2, 3.3

Подаватель механический

3

III

4

Лебедка

1

III

5

Растворомешалка

1

III

6

Вентилятор отбора воздуха из сушильной камеры

1

I

7.1, 7.2

Фрамуга

2

III

8

Вентилятор отбора воздуха из контр. коридора

1

I

9

Толкатель тросовый

1

I

10

Шиберный затвор

3

III

11.1, 11.2

Дымосос

2

I

12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5

Фрамуга

6

III

13.1, 13.2

Воздуходувка

2

I

14.1, 14.2

Насосы

2

I

15

Вентилятор охлаждения изделий

1

III

16

Вентилятор охлаждения изделий

1

III

17

Подаватель механический

1

III

18.1, 18.2

Вентиляторы цеха

2

I

19

Кран мостовой

1

III

20

Вентилятор подачи воздуха в сушильную камеру

1

I

Номер электроприемника

Наименование оборудования

Количество, шт.

Категория ПЭ по безперебойности электроснабжения

21.1, 21.2

Дверь задней камеры печи

2

III

22

Задняя дверь сушильной камеры

1

III

23.1, 23.2

Дверь передней камеры печи

2

III

2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК СУШИЛЬНО-ПЕЧНОГО УЧАСТКА ЦЕХА ПРОИЗВОДСТВА ОГНЕУПОРОВ



2.1 Расчет электрических нагрузок силовой сети



При проектировании систем электроснабжения применяют различные методы определения электрических нагрузок, которые подразделяют на основные и вспомогательные. В первую группу входят методы расчета по:

– установленной мощности и коэффициенту спроса;

– статистический метод;

– средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок;

– средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм).

Вторая группа включает в себя методы расчета по:

– удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период времени;

– удельной нагрузке на единицу производственной площади.

Применение того или иного метода определяется допустимой погрешностью расчетов. При проведении укрупненных расчетов (в частности, на стадии проектного задания) пользуются методами, базирующимися на данных о суммарной установленной мощности отдельных групп приемников – отделения, цеха, корпуса. Методы, основанные на использовании данных о единичных приемниках, относят к наиболее точным [4].

Для расчета электрических нагрузок от силового электрооборудования воспользуемся методом упорядоченных диаграмм. Указаний по расчету электрических нагрузок в сетях потребителей за 1993 г. Идея этого метода состоит в следующем: Расчет нагрузки осуществляется для каждого узла сети расчет идет снизу вверх, от приемников с пренебрежением потерь. При расчете каждого узла все приемники электроэнергии узла разделяются на две группы:

группу приемников электроэнергии с постоянным или условно постоянным графиком нагрузки;

группу приемников электроэнергии с переменным графиком нагрузки.

Назовем первую группу – А, а вторую группу – Б. Рассчитывается нагрузка отдельно для группы А и для группы Б. Причем расчет проводится по каждой составляющей мощности (, , , ).

Расчетная нагрузка по полной или кажущейся мощности узла вычисляется по правилу геометрического суммирования результирующих составляющих мощностей каждой группы:



; (2.1)



где – расчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности ПЭ группы А;

– расчетная нагрузка по допустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы А;

– расчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности ПЭ группы Б;

– расчетная нагрузка по допустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы Б;



Для ПЭ группы А расчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности рассчитывается по формуле:


, (2.2)



где nA – количество ПЭ в группе А;

 – индивидуальный коэффициент использования i-го электроприемника в группе А;

– продолжительность включения i-го электроприемника группы А (=100%);

– номинальная (установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника в группе А, взятая из спецификации на оборудование.



Среди приемников электроэнергии в группе А есть приемники электроэнергии только длительного режима (=100%).

Расчетная нагрузка по допустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы А может быть рассчитана по формуле:



, (2.3)



где  – тангенс угла φ i-го электроприемника.

 – индивидуальный коэффициент использования i-го электроприемника группы А;

– продолжительность включения i-го электроприемника группы А (=100%);

– номинальная (установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника в группе А.

 – средняя нагрузка по реактивной мощности ПЭ группы А;


 вычисляется по тригонометрической функции:



, (2.4)



где  – средневзвешенный коэффициент мощности (не равен номинальному).



Для ПЭ группы Б расчетную нагрузку по допустимому нагреву по активной мощности можно вычислить по формуле:



, (2.5)



где – групповой коэффициент максимума по активной мощности электроприемников группы Б;

 – количество ПЭ в группе Б;

 – средняя нагрузка по активной мощности ПЭ группы Б;

 – индивидуальный коэффициент использования i-го электроприемника группы Б;

– номинальная (установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника группы Б;

– продолжительность включения i-го электроприемника группы Б.

Групповой коэффициент максимума по активной мощности ПЭ группы Б имеет следующую зависимость:



, (2.6)

где – групповой коэффициент использования;

– эффективное количество электроприемников группы Б.



Зависимость 2.6 представлена в [3] в виде графика. Эффективное количество ПЭ может бить рассчитано по различным формулам, но наиболее точные результаты дает формула [6]: 



, (2.7)

, (2.8)



где  – индивидуальный коэффициент использования i-го электроприемника группы Б;

– номинальная (установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника группы Б.



Вычисленные  и  не округляются.

Расчетная нагрузка по допустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы Б выбирается исходя из условий:



При   ; 

При  .


В таблице 2.1 приведены исходные данные для расчета, коэффициенты использования и средневзвешенные коэффициенты мощности взяты из [3].



Таблица 2.1– Исходные данные для расчета электрических нагрузок по допустимому нагреву



Номер ПЭ на плане

Количе-

ство, шт.

Установ. мощность

(эл.оборудования),

кВт



ПВ, %

Коэффициент мощности

(cos φ)





Режим работы ПЭ

График нагрузки

ПЭ

1

1

3,5

100

0,45

0,15

КР

–

2

1

4,5

 –

0,45

0,15

КР

–

3.1, 3.2, 3.3

3

1,7

100

0,45

0,15

КР

–

4

1

4,2

25

0,45

0,15

ПКР

Б

5

1

1,7

–

0,8

0,5

ПКР

–

6

1

55

100

0,8

0,65

Дл

А

7.1, 7.2

2

1,6

–

0,7

0,1

КР

–

8

1

40

100

0,8

0,65

Дл

А

9

1

22

–

0,45

0,15

КР

–

10

3

1

–

0,7

0,1

КР

–

11.1, 11.2

2

55

100

0,8

0,65

Дл

А

12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6



6



2,8



–



0,7



0,1



КР



–

13.1, 13.2

2

40

100

0,8

0,65

Дл

А

14.1, 14.2

2

2,8

100

0,8

0,65

Дл

А

15

1

20

100

0,8

0,65

Дл

А

16

1

28

100

0,8

0,65

Дл

А

17

1

2,8

–

0,7

0,15

КР

Б

18.1, 18.2

2

14

100

0,8

0,65

Дл

А

19

1

20,7

25

0,45

0,65

ПКР

Б

20

1

40

100

0,8

0,65

Дл

А

21.1, 21.2

2

4,5

–

0,7

0,1

КР

–

22

1

4,5

–

0,7

0,1

КР

–

23.1, 23.2

2

4,5

–

0,7

0,1

КР

–



Результаты расчетов занесем в таблицу 2.2. Загрузка смен в задании дана 1:0,8:0,8 такая загрузка осуществляется не отключением каких-либо электрорпиемников, а изменением их коэффициента использования, поэтому расчет электрических нагрузок по допустимому нагреву будем проводить для первой смены. 

Расчет находится в приложении А.

Значения коэффициентов мощности в таблице 2.1 выбраны из [6], где они заданны диапазонами. В данном расчете они использованы своими максимумами, а значения индивидуальных коэффициентов использования по активной мощности минимумами. Это было сделано во избежание завышения величины расчетной нагрузки. 



Таблица 2.2 – Значение расчетных нагрузок по допустимому нагреву 

Условие расчета нагрузок по допустимому нагреву

Нагрузка по допустимому нагреву



P, кВт

Q, кВАр

S, кВА

I, А

 ПЭ Первой категории



231,27



173,452



289,087



439,087

ПЭ Третьей категории



37,255



27,925



46,535



70,703

ПЭ Без разделения на категории



268,495



201,377



355,622



509,925



2.2 Расчет электрических нагрузок осветительной сети 



2.2.1 Светотехническая задача

Обоснуем категорию зрительных работ в цехе и служебно-бытовом помещении, пользуясь [1]. Так как наименьший размер объекта различения в цехе более 5мм, а характеристика зрительных робот – общее наблюдение за ходом производственного процесса при постоянном пребывании людей, то принимаем разряд зрительных работ VIII а. Исходя из условий, что в служебно-бытовом помещении выполняются зрительные работы малой точности, наименьший размер объекта различения находится в пределах от 1 до 5 мм, контраст объекта различения с фоном средний, фон светлый, что соответствует разряду зрительных работ V г . Примем, что в цехе и в служебно-бытовом помещении будет система общего освещения. Пользуясь [1] для соответствующих разрядов зрительных работ выбранных ранее находим нормативную освещённость: 

В цехе (разряд зрительных работ VIII а)  лк.

В служебно-бытовом помещении (разряд зрительных работ V г)  лк.

Для освещения цеха применим ртутные лампы высокого давления ДРЛ со светильниками УПД, а для освещения служебно-бытового помещения применим люминесцентные лампы типа ЛБ со светильниками ОДОР. 



2.2.2 Электрическая нагрузка освещения

Освещаться будет помещение цеха высотой h = 8,5 м, длинной а = 240 м, шириной b = 21 м, площадью , служебно-бытовое помещение высотой h = 4 м в два этажа, длинной а = 21 м, шириной b = 6 м и площадью .

Для выбранных типов ламп и светильников пользуясь литературой [2] определим удельную мощность светильников общего равномерного освещения: 

– для светильников УПД в цехе при освещенности 100 лк ω = 5,8 Вт/ приведем удельную мощность к нормативной освещенности в цехе лк, исходя из того, что при увеличении освещенности, которую необходимо обеспечить, удельная мощность светильников линейно возрастает 



ω = Вт/ 


– для светильников ОДОР с люминесцентными лампами ЛБ при освещенности 100 лк ω = 7,6 Вт/

Зная площадь помещения и удельную мощность светильников, которые его освещают, найдем нагрузку по активной мощности от осветительной сети цеха:



						 (2.9)



где  – площадь освещаемого помещения; 

 – удельная активная мощность светильников.



 Вт.



Нагрузка по реактивной мощности вычислена соответственно формуле:



, (2.10)



У люминесцентных ламп и ртутных ламп (что соответствует )[9].



.



Нагрузку от осветительной сети служебно-бытового помещения находим аналогично и умножаем на два, так как служебно-бытовое помещение в два этажа:





.



Общую нагрузку от осветительной сети найдём как алгебраическую сумму соответствующих нагрузок от осветительной сети цеха и служебно-бытового помещения:



;

.



2.3 Расчет совокупной электрической нагрузки силового оборудования и осветительной сети



Нагрузка по допустимому нагреву по активной и реактивной мощности цеха:



 (2.11)

, (2.12)



где ,  – нагрузка по допустимому нагреву силовой сети по активной и реактивной мощности;

,  – нагрузка по допустимому нагреву осветительной сети по активной и реактивной мощности.

Нагрузка по допустимому нагреву по полной мощности цеха:



 (2.12)


Рассчитаем нагрузку:



 кВт;

 кВАр;

 кВА.




3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ СЕТИ ПИТАНИЯ ОБЪЕКТА



3.1 Выбор количества силовых трансформаторов



Правильный, технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторов для главных понизительных и цеховых подстанций промышленных предприятий имеет существенное значение для рационального построения схемы электроснабжения этих предприятий [7].

Большое количество приемников электроэнергии сушильно-печного участка это приемники первой категории по бесперебойности электроснабжения. Загрузка смен такова, что нет возможности восстановить ущерб от недоотпуска электроэнергии (1:0,8:0,8), путем дополнительной работы во вторую и третью смены. Возможности осуществления резервного питания от соседней трансформаторной подстанции нет.

Исходя из перечисленных выше начальных условий, выберем количество силовых трансформаторов на подстанции равное двум.



3.2 Расчет нагрузок по допустимому нагреву по трансформаторам



Распределим нагрузку по трансформаторам в НУР-е, стараясь добиться распределения по 50% на трансформатор:



Таблица 3.1 – Электроприемники, подключенные к трансформатору № 1

Номер ПЭ на плане

Наименование технических групп оборудования

4

Лебедка

13

Воздуходувка

14,14.1

Насосы

15

Вентилятор охлаждения изделий

16

Вентилятор охлаждения изделий

17

Подаватель механический

Номер ПЭ на плане

Наименование оборудования

18.1,18.2

Вентиляторы цеха

19

Кран мостовой

20

Вентилятор подачи воздуха в сушильную камеру

21.1, 21.2

Дверь задней камеры печи

22

Задняя дверь сушильной камеры

23.1, 23.1

Дверь передней камеры печи



Осветительная сеть 50%



Таблица 3.2 – Электроприемники подключенные к трансформатору №2

Номер ПЭ на плане

Наименование оборудования

1

Толкатель цепной

2

Передняя дверь сушильной камеры

3.1, 3.2, 3.3

Подаватель механический

5

Растворомешалка

6

Вентилятор отбора воздуха из сушильной камеры

7.1, 7.2

Фрамуга

8

Вентилятор отбора воздуха из контр. коридора

9

Толкатель тросовый

10.1, 10.2, 10.3

Шиберный затвор

11.1, 11.2

Дымосос

12.1, 12.2,12.3, 12.4, 12.5, 12.6

Фрамуга



Осветительная сеть 50%



Расчет нагрузок по допустимому нагреву на каждый из трансформаторов смотри в приложении А.



Таблица 3.3 – Результаты расчета нагрузок по допустимому нагреву по трансформаторам в НУР-е

Узлы нагрузки

 P, кВт

Q, кВАр

S, кВА

I, А

На трансформатор№ 1

146,812

118,113

188,426

286,284

На трансформатор№ 2

144,817

116,611

185,93

282,492



В ПУР-е когда выходит из строя трансформатор 2 на трансформатор 1 подключены приемники первой категории и освещение.

Таблица 3.4 – Электроприемники подключенные к трансформатору 1 в ПУР-е

Номер ПЭ на плане

Наименование оборудования

6

Вентилятор отбора воздуха из сушильной камеры

8

Вентилятор отбора воздуха из контр. коридора

9

Толкатель тросовый

11.1, 11.2

Дымосос

13

Воздуходувка

14.1

Насос

18.1, 8.2

Вентиляторы цеха

20

Вентилятор подачи воздуха в сушильную камеру



Щиток рабочего освещения



В ПУР-е когда выходит из строя трансформатор 1 на трансформатор 2 подключены приемники первой категории и освещение, то есть в ПУР-е когда выходит из строя трансформатор 1 и в ПУР-е когда выходит из строя трансформатор 2 нагрузки одинаковые.



Таблица 3.5 – Результаты расчета нагрузок по допустимому нагреву в ПУР-е

Нагрузка от

электроприемников

Нагрузка по допустимому нагреву 



P, кВт

Q, кВАр

S, кВА

I, А

ПУР 

254,404

206,799

327,853

498,121



3.3 Расчет мощности силових трансформаторов понижающей подстанции с учетом компенсации реактивной мощности



Выбор мощности трансформаторов производится на основании расчетной нагрузки в нормальном режиме работы с учетом режима энергоснабжающей организации по реактивной мощности. В послеаварнйном режиме (при отключении одного трансформатора) для надежного электроснабжения потребителей предусматривается их питание от оставшегося в работе трансформатора. При этом часть неответственных потребителей с целью снижения загрузки трансформатора может быть отключена [4].

Так как в сушильно-печном участке пыльная среда и высокая температура трансформаторы расположим с наружи.

Учитывая, что реактивную мощность через трансформатор мы можем не пропускать, а скомпенсировать ее на низшей стороне, пользуясь значениями таблиц 3.3 и 3.5 можно определить коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном установившемся режиме:



, (3.1)



где – коэффициент перегрузки, зависящий от системы охлаждения трансформатора (для масляных); 

 – расчетная загрузка по допустимому нагреву в ПУР-е по активной мощности;

 – расчетная загрузка по допустимому нагреву в НУР-е по активной мощности;



Таким образом коэффициент загрузки трансформатора №1 в нормальном установившемся режиме будет равен:







Аналогично коэффициент загрузки трансформатора №2 в НУР-е :






Расчетная необходимая мощность трансформатора №1:



 (3.2)

где – коэффициент загрузки трансформатора в НУР-е; 

 – расчетная загрузка по допустимому нагреву в НУР-е по активной мощности.



 кВА;



расчетная необходимая мощность трансформатора №2:



 кВА;



Проведем корректировку по температуре окружающего воздуха. Минимальная стандартная номинальная мощность трансформатора с учетом наружной его установки, для трансформатора 1: 



 кВА; (3.3)



где  – среднегодовая температура.

– необходимая мощность трансформатора.







для трансформатора 2 аналогично . 

Из стандартного ряда трансформаторов выбираем трансформаторы марки ТМ-250/10. Параметры трансформатора возьмем из [5].



Таблица 3.6 – Параметры трансформатора ТМ-250/10

, кВА

Напряжение, кВ

, 

кВт

,

кВт

,%

, %















250

10

0,4

0,82

3,7

4,5

2,3



 – значение оптимальной реактивной мощности, передаваемой из энергосистемы в сеть предприятия в период максимальных нагрузок энергосистемы для проектируемых и действующих предприятий [4].



 (3.4)



где  – такой тангенс угла  который обеспечит устойчивую рабу энергосистемы;

 – расчетная нагрузка по активной мощности потребителя.



Значение  задаются энергосистемой. В исходных данных этого значения нет, но обычно .

 кВАр

Рассчитаем пропускную способность трансформатора по реактивной мощности для трансформатора 1:



, (3.5)

 кВАр;

, (3.6)

 кВАр.



для трансформатора 2 по формулам 3.5 и 3.6:



 кВАр, 

кВАр. 



Рассчитаем пропускную способность подстанции по реактивной мощности:



, (3.7)

 кВАр

кВАр


Таблица 3.7 – Нагрузка и пропускная способность трансформаторов по реактивной мощности

Номер Трансформатора

Нагрузка по реактивной мощности в НУР-е

Пропускная способность по реактивной мощности в НУР-е

Нагрузка по реактивной мощности в ПУР-е

Пропускная способность по реактивной мощности в ПУР-е

1

118,1

202,25

206,8

240,3

2

116,6

203,78

206,8

240,3



Как видим из таблицы 3.6, пропускная способность подстанции и каждого трансформатора в отдельности позволяет не только обеспечить передачу реактивной мощности  но и осуществлять компенсацию требуемой реактивной мощности по высокой стороне (пропуская ее через трансформатор) как в НУР-е так и в ПУР-е что, как показывает практика дешевле чем компенсация на нижней стороне при компенсации реактивной мощности с помощью батарей статических конденсаторов, так как количество сгенерированной ими реактивной мощности зависит не только от их емкости, но и от квадрата напряжения, на котором происходит генерация. Поэтому применим в качестве компенсирующего устройства батареи косинусных конденсаторов (что позволит сгенерировать столько реактивной мощности сколько будет необходимо) установленных на высшей стороне.

Определим реактивную мощность которую необходимо скомпенсировать по формуле:



 (3.8)



где  – реактивная мощность холостого хода трансформатора;

– значение оптимальной реактивной мощности, передаваемой из энергосистемы в сеть предприятия в период максимальных нагрузок энергосистемы для проектируемых и действующих предприятий;

– реактивной мощности суммарные потери реактивной мощности в трансформаторе.



Рассчитаем потери реактивной мощности холостого хода трансформатора :



, (3.4)



кВАр.



	Активное сопротивление двухобмоточного трансформатора рассчитаем по формуле:



, (3.5)



 Ом.



	Реактивное сопротивление рассчитаем по формуле:



, (3.6)

 Ом.



	Рассчитаем загрузочные потери реактивной мощности в трансформаторе:



 (3.7)



где ,  – активная и реактивная составные мощности, что протекают по сопротивлениям;

– напряжение ;

– реактивное сопротивление, потери в котором|каком| рассчитываем.



 ВАр.



Рассчитаем суммарные потери реактивной мощности по трансформаторах:



 кВАр



Найдем значения реактивной мощности, которые необходимо скомпенсировать с учетом того, что компенсация будет осуществляться по каждому трансформатору в отдельности:

для трансформатора 1:


кВАр;



для трансформатора 2:



кВАр.



3.4 Выбор выключателей на РП 10 кВ



При выборе оборудования пренебрегаем сопротивлением шин 10 кВ. Выбор выключателя выполняем исходя из режима работы питающей сети, когда один с ТР и БСК находятся в неработоспособном состоянии. 

По условию задания токи короткого замыкания на шинах РП кА и  кА. Выбираем вакуумный выключатель марки ВВ/TEL – 10 – 20/630 с такими параметрами: Uн=10 кВ; tС.В. =0,025 c; Iн=630 А; Іпр.скв.=52 кА; Ін.откл.=20 кА; βн=0,4; Іт=20 кА; tт=3 c.

Выключатели выбираются по следующим условиям [10]:

1) По номинальному напряжению:



, (3.8)

.



2) По рабочему току:



 (3.9)

.



3) По коммутационной способности на симметричный ток к.з.:


 (3.10)





где Іп(τ) – действующее значение периодической составляющей тока к.з. в момент времени τ после начала расхождения дугогасильних контактов выключателя;

Іоткл.н. – номинальный ток при к.з., какой способен выключить выключатель.

4) По коммутационной способности на асимметричный ток к.з.:



 (3.11)

где іа(τ) – апериодическая составляющая тока к.з. в момент расхождения контактов;

βн – номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в токе к.з.;

τ – наименьшее время от начала к.з. до|до| момента расхождения дугогасительных| контактов:



 (3.12)

τ=0,4+0,025=0,425 c,



где tрзmin – минимальное время действия релейной защиты;

tС.В. – собственное время отключения выключателя.



іа(τ)=Ік(τ)е-0,01/τ=12,5e-0,01/0,425=12,209 кА. (3.13)





5) По электродинамической стойкости:


 (3.14)





где Іпр.скв. – действующее значение предельного сквозного тока к.з.;



6) По термической стойкости:



 (3.15)

 (3.16)

 (3.17)

, (3.18)

67,391 кА2·с<1200 кА2·с.



Как видим, выбранный вакуумный выключатель удовлетворяет все условия.

Выключатель данной марки, с его параметрами, может быть установлен в качестве секционного.



3.5 Выбор питающего кабеля 10 кВ



Выбор питающего кабеля будем производить с использованием метода экономических интервалов. Данный метод позволяет учитывать дискретность шкалы сечений КЛ, реальную стоимость КЛ, потери мощности, а так же амортизационные отчисления. 

В НУР ток проходящий через кабель:


, (3.19)

,





Данному значению тока соответствует сечение 35мм². Выбираем кабель марки ААБ2лУ-35 для прокладки в земле (траншеях).

В послеаварийном режиме ток проходящий через кабель:



. (3.20)



Исходя из длительного допустимого тока, выбираем кабель сечением 16мм².

Проверяем кабель на термическую стойкость [10].	



, (3.21)

где  - интеграл Джоуля (см. п 3.4);

 - тепловой импульс. Согласно [10]  для кабелей напряжением до 10 кВ с алюминиевыми жилами. 



.



Выбираем кабель марки [11].


ВЫВОДЫ



При выполнении квалификационной работы бакалавров были решены следующие задачи. По исходным данным ПЭ выполнен расчет нагрузок по допустимому нагреву и оценено достоверность полученных результатов по придельным критериям. Исходя из категории выполняемых работ, в помещении цеха и служебно-бытового помещения установлено общее освещение с применением ламп типа ДРЛ и ЛБ соответственно, оценено значения нагрузок по допустимому нагреву от осветительного оборудования. Выполнено формирование электрической сети внешнего электроснабжения цеха. При этом для питания цеха установлена одна двухтрансформаторная подстанция. Для осуществления компенсации реактивной мощности установлены БСК, на высшей стороне подстанции. 






ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК



Правила устройства электроустановок – 7-е изд., – М.: Энергоатомиздат, 1999.

Дьяков В. И. Типовые расчеты по электрооборудованию: Метод, пособие.— 6-е изд., перераб. и доп. — М: Высш. шк., 1985.-143 с.

Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. – М.:Энергия, 1967. – 415с.

Дьяков В. И. Типовые расчеты по электрооборудованию: Метод, пособие.— 6-е изд., перераб. и доп. — М: Высш. шк., 1985.-143 с.

Алиев И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. 2-е изд., доп. М.: – Высш. школа., 2000. – 255с.

Волобринский С.Д., Каялов Г.М., и др. Электрические нагрузки промышленных предприятий. - М.-Л.: Энергия, 1964.-304 стр.

Быстрицкий Г.Ф./ Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов: Учеб. Посбие для вузов.- М.:Издательский центр «Академия», 2003 – 176с.

Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книга энергетика.-5-е изд., перераб. и доп. – М.:Энергоатомиздат, 1987. – 588 c.

СН 357-77 Инструкция по проектированию силового и осветительного электрооборудования промышленных предприятий.

Буйний Р.О., Ананьєв В.М., Тисленко В.В. Розрахунок струмів короткого замикання та вибір електрообладнання на електричних станціях та підстанціях. Методичні вказівки для студентів спеціальності 6.090600 “Електричні системи та мережі”.– Чернігів: ЧДТУ., 2004.-70с.

Ершевич В.В, Зенлигер А. Н., Илларионов Г. А. и др. Справочник по проектированию электроэнергетических систем /В. В.; Под ред. Рокотяна С.С. и Шапиро И. М. — 3-е изд., перераб. и доп. —М.: Энергоатомиздат, 1985. —352 с.

Правила устройства электроустановок – 7-е изд., – М.: Энергоатомиздат, 1999.