Разработка системы электроснабжения предприятия железнодорожного транспорта

Введение



В настоящее время, в эпоху электрификации, когда электрооборудование применяется повсеместно, одной из главных задач при строительстве любого объекта, является правильное проектирование системы электроснабжения.

Одной из самых электропотребляемых производств, является железнодорожный транспорт. Данную отрасль, можно разделить на две группы, по признаку электропотребителя. Первая группа – контактная сеть. Вторая группа – предприятия железнодорожного транспорта.

Предприятия ж.д. транспорта включают в себя как объекты обслуживающие ж.д. (вокзалы, депо, станции и.т.д.) так и отдельный большие предприятия производящие продукцию для нужд ж.д. транспорта. Предприятия ж.д. используют обширный перечень производственных механизмов на электропитании. Вот наиболее часто используемые агрегаты:

Электродвигатели производственных механизмов встречаются в предприятиях всех служб. Наибольшие установленные мощности электропривода станков и других механизмов относятся к локомотивному и вагонному хозяйствам.

В цехах локомотивных и вагонных депо установлены токарные, сверлильные, фрезерные, строгальные, шлифовальные, токарно-карусельные, винторезные и другие станки. Кроме станков, к потребителям этой группы могут быть отнесены молоты, установленные в кузнечных цехах локомотивных и вагонных депо.

Станочное оборудование с электроприводом, как правило, небольшой мощности установлено в механических мастерских предприятий служб пути, грузового хозяйства, сигнализации и связи, электрификации и энергетического хозяйства, гражданских сооружений, отдела водоснабжения и др.

К силовым общепромышленным установкам относятся компрессоры, насосы, вентиляторы и подьемно-транспортные устройства.

Компрессорные установки широко применяются н железнодорожном транспорте – в локомотивных и вагонных депо для снабжения сжатым воздухом пневматического инструмента, проверки тормозной системы подвижного состава и других нужд.

Вентиляторы устанавливаются в производственных и служебно-бытовых зданиях для систем приточно-вытяжной вентиляции, калориферного отопления, в установках для сушки тяговых двигателей в локомотивных депо, местного отсоса в цехах и т.д.

Потребители рассматриваемой группы работают как правило в продолжительном режиме.

Подъемно-транспортные механизмы (мостовые краны, тали, кран-балки, электродомкраты и др.) применяются в локомотивных депо и других хозяйствах. Потребители этой группы работают в повторно-кратковременном режиме с частыми толчками нагрузки.

Электроосветительные нагрузки применяются на всех железнодорожных станциях, в хозяйствах всех служб. Наряду с нагрузками внутреннего освещения производственных, служебно-бытовых, административных, жилых и других зданий значительную долю нагрузок составляет наружное освещение станций, территорий предприятий и поселков.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения потребители делятся на три категории.

К первой категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, срыв графика поездов, принести значительный ущерб железнодорожному транспорту и народному хозяйству в целом. Электроснабжение должно обеспечиваться от двух независимых источников питания, и перерыв электроснабжения допускается на время автоматического восстановления питания.

Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к нарушению производственного цикла и массовым простоям рабочих энергоемких предприятий. Рекомендуется обеспечивать питание от двух независимых источников питания. Перерыв в электроснабжении допустим лишь на время включения второго источника питания дежурным персоналом или выездной бригадой.

К третьей категории относятся все остальные электроприемники, не относящиеся к первой и второй категориям. Электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для восстановления электроснабжения, не превышают одних суток.






Реферат



В курсовом проекте рассчитаны электрические нагрузки цехов, определен центр электрических нагрузок. Выбрано место положения главной распределительной подстанции. Рассчитаны мощности цехов с учетом потерь в трансформаторах и с учетом компенсации реактивной мощности на низкой стороне. Для сети 10кВ выбраны кабельные линии. Рассмотрены два варианта схем электроснабжения – магистральная и радиальная схемы. Рассчитаны ток короткого замыкания для РУ-10 кВ, выбрано и проверено оборудование для схемы электроснабжения. Нарисована однолинейная схема электроснабжения.



Характеристики цехов предприятия

Наименование цеха

Руст, кВт

размеры, м

F, м2

Руд, Вт/м2





А

В





Пр-во модульного оборуд

1154





2800

412,143

Пр-во ПВХ изделий, кабель канал

1347





2820

477,66

Пр-во металл. корпусов

1280





2810

455,516

Заготовочный цех

1019





2850

357,544

итого

4800













Структура установленной мощности предприятия


Ведомость нагрузок 

№

Наименование эл. приёмников

n, шт.

Pн, кВт

Pн общ

n(Pн2)

Ки

cosφ

tgφ

Производство модульного оборудования

1

Вентиляция

6

20

120

2400

0,65

0,8

0,75

2

Сверлильный станок

20

30

600

18000

0,2

0,65

1,17

3

Пневмопресс

3

80

240

19200

0,25

0,65

1,17

4

Сварка

3

40

120

4800

0,35

0,55

1,52

5

Кранбалка

1

74

74

5476

0,6

0,7

1,02



Итого

33



1154









Производство металлических корпусов

1

Гильотина

5

50

250

12500

0,14

0,6

1,33

2

Сварка

4

40

160

6400

0,35

0,55

1,52

3

Сверлильный станок

15

40

600

24000

0,2

0,65

1,17

4

Кранбалка

2

74

148

10952

0,6

0,7

1,02

5

Станок для резки металла

3

63

189

11907

0,25

0,6

1,33



Итого

29



1347









Производство ПВХ изделий, кабель канал.

1

Конвейер

4

40

160

6400

0,35

0,55

1,52

2

Вентилятор

6

20

120

2400

0,22

0,65

1,17

3

Электропечи

20

50

1000

50000

0,35

0,55

1,52



Итого

30



1280









Заготовочный цех

1

Кранбалка

2

74

148

10952

0,55

0,95

0,33

2

Сварка

3

60

180

10800

0,5

0,95

0,33

3

Конвейер

3

60

180

10800

0,7

0,95

0,33

4

Сверлильный станок

7

40

280

11200

0,65

0,8

0,75

5

Станок для резки металла

3

73

219

15987

0,6

0,7

1,02

6

Вентилятор

12

1

12

12

0,22

0,65

1,17



Итого

30



1019









Всего

122



4800














1. Расчет электрических нагрузок



1.1 Силовые электрические нагрузки



Расчет электрических нагрузок по цехам выполняется по методу упорядоченных диаграмм. Главным расчетным параметром этого метода является коэффициент расчетной мощности , определяемый в зависимости от эффективного числа приемников , и группового коэффициента использования  для данного узла:

	

									(1)



								(2)



где n – число электроприемников в группе.

Расчетная активная нагрузка любой линии на 2УР находится по формуле

	

		 	(3)



Расчетная реактивная мощность для электроприемников с индуктивным характером нагрузки определяется как

	
,	 	(4)



где принимается в зависимости от :

	

	 		(5)



Составим итоговую таблицу по расчёту электрических нагрузок цехов



№

Наименование цеха

Ррi

Qpi

Spi

1

Пр-во модульного оборуд

275,520

378,017

467,769

2

Пр-во ПВХ изделий, кабель канал

260,288

425,591

498,876

3

Пр-во металл. корпусов

282,300

562,333

629,216

4

Заготовочный цех

552,096

371,394

665,390

	



Расчётные нагрузки цехов




1.2 Электрические нагрузки освещения



Расчет нагрузок производим с помощью коэффициента спроса:

Потребляемая мощность электроосвещением находиться по формуле:



Росв.=Кс*Ру (6)



где Кс – коэффициент спроса,

Ру – установленная мощность.



Ру = Руд*F (7)



где F – площадь цеха (м2)

Р уд – определяем из [1, табл. 6]



№

Наименование цеха

КСО

Р уд, кВт

F,

Росв.,



Qосв,









м2

кВт



кВАр

1

Пр-во модуль. Оборуд.

0,95

14

2800

37,24

0,5

18,62

2

Пр-во металл. Корпусов.

0,95

16

2820

42,86

0,5

21,43

3

Пр-во ПВХ изделий

0,85

16

2810

38,22

0,5

19,11



ИТОГО







156,23



124,74



1.3 Суммарные электрические нагрузки цехов



№

Наименование цеха

Рр,

Qр,

Рросв,

Qросв,

РрS,

QрS,





кВт

кВАр

кВт

кВАр

кВт

кВАр

1

Пр-во модуль. Оборуд.

275,520

378,017

37,24

18,62

312,76

396,64

2

Пр-во металл. Корпусов.

260,288

425,591

42,86

21,43

303,15

447,02

3

Пр-во ПВХ изделий

282,300

562,333

38,22

19,11

320,52

581,44

4

Заготовочный

552,096

371,394

37,91

65,58

590,00

436,97



ИТОГО

1526,4

1862,1




Расчетные силовые и осветительные нагрузки



1.4 Картограмма нагрузок



Картограмма электрических нагрузок представляет собой нанесение на генеральный план окружности в выбранном масштабе.



Ррасi=МRi2

	

	M =10 – выбранный масштаб;



Ri= Ppасi / М



Нагрузка активной мощности представляется на картограмме в виде сектора, с углом



=Росв*360 / РрΣ



Ррi=360

Pосв=







№

Наименование цеха

Рр,

Рросв,

Рр,

,

R,





кВт

кВт

кВт

град

см

1

Пр-во модуль. Оборуд.

275,520

37,24

312,76

42,865

2,23

2

Пр-во металл. Корпусов.

260,288

42,86

303,15

50,902

2,20

3

Пр-во ПВХ изделий

282,3

38,22

320,52

42,924

2,26

4

Заготовочный

552,096

37,91

590,00

23,128

3,07





Картограмма нагрузок активной мощности



Таблица нагрузки реактивной мощности

№

Наименование цеха

Qр,

Qросв,

Qр,

,

R,





кВт

кВт

кВт

град

см

1

производство модульного оборудования

378,017

18,62

396,64

16,9

2,51

2

производство металло корпусов

425,591

21,43

447,02

17,2583

2,67

3

производство ПВХ изделий, кабель канал

562,333

19,11

581,44

11,832

3,04

4

заготовочный цех

371,394

65,58

436,96

54,0297

2,64






Картограмма нагрузок реактивной мощности



1.5 Выбор компенсирующих устройств



Потребная мощность компенсирующих устройств (КУ)

	

	, (3.23)



 – экономическое значение коэффициента реактивной мощности,

=0,33

	
	 (3.24)



К установке принимается ближайшая по мощности стандартная комплектная конденсаторная установка (ККУ). При этом  не должна превышать, т.е. .

Тогда итоговая реактивная нагрузка на шинах ТП







№

Наименование цеха

РрS,

QS,

SpS,

tgφ

Qку







cosφ





кВт

кВАр

кВА



кВАр

кВАр

кВАр

кВА

ку

1

Пр-во модульного оборуд

312,76

396,64

505,1

1,27

293,43

2*75

246,64

398,31

0,785

2

Пр-во ПВХ изделий, кабель канал

303,15

447,02

540,1

1,47

346,98

2*150

147,02

336,92

0,9

3

Пр-во металл. корпусов

320,52

581,44

663,9

1,81

475,67

2*150

281,44

426,54

0,751

4

Заготовочный цех

590,00

436,97

734,2

0,74

242,27

2*75

286,97

656,09

0,899



Параметры комплектных конденсаторных установок (ККУ) 0.4 кВ

№

Наименование цеха

Тип

Кол-во

Мощность

Q, кВАр









кВАр



1

Пр-во модульного оборуд

УКН-0.38–75У3

2

75

150

2

Пр-во ПВХ изделий, кабель канал

УКМ-58–04–150–30 У3

2

150

300

3

Пр-во металл. корпусов

УКМ-58–04–150–30 У3

2

150

300

4

Заготовочный цех

УКН-0.38–75У3

2

75

150




1.6 Определение координат центра электрических нагрузок



Для определения центра электрических нагрузок используется механическая аналогия (находим центр тяжести плоской фигуры). На генеральном плане наносим прямоугольную декартовую систему координат, находим координаты цехов.



Определение центра электрических нагрузок

№

Наименование цеха

х

у

РрS,

РрS*x

РрS*y

X0

Y0

1

Пр-во модульного оборуд

3,5

12,2

313

1095

3816

10,05

7,479

2

Пр-во ПВХ изделий, кабель канал

3,21

4,5

303

973

1364





3

Пр-во металл. корпусов

14

12

321

4487

3846





4

Заготовочный цех

14,9

4,05

590

8791

2390







итого





1526

15346

11416









Определение ЦЭН


2. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций



Выбор числа и мощности цеховых трансформаторных подстанций.



№

Наименование цеха

Рр,





Число и мощность трансформаторов

Суммарная мощность трансформаторов, кВА

Коэффициент загрузки

























кВт

кВАр

кВАр





Нормальный

Аварийный

откл 30% нагр





















1

Пр-во модульного оборуд

312,76

246,64

398,3

2x250

500

0,7966

1,5932

1,1153

2

Пр-во ПВХ изделий, кабель канал

303,15

147,02

336,9

2x250

500

0,6738

1,3477

0,97

3

Пр-во металл. корпусов

320,52

281,44

426,5

2x250

500

0,8531

1,7062

1,1943

4

Заготовочный цех

590,00

286,97

656,1

2x400

800

0,8201

1,6402

1,1482



Параметры трансформаторов 10/0.4 кВ

№

Тип

потери

Uкз%

I хх





хх

кз





1

ТМ-400

1,05

5,5

4,5

2,1

2

ТМ-250

0,82

3,7

4,5

2,3






3. Разработка системы внутризаводского электроснабжения

		

3.1 Расчет потерь в трансформаторах



Расчетные формулы:



;







3.2 Потери в трансформаторах



№

Наименование цехов/тип тр-ра

Рр

















1

пр-во модуль. Оборудован. 2*ТМ-250

156,38

123,32

199,15

4,54

12,389

160,92

135,71

210,50

12,15

2

Пр-во металл. конструк. 2*ТМ-250

151,58

73,51

168,46

2,50

10,358

154,08

83,87

175,42

10,13

3

Пр-во изделий из ПВХ 2*ТМ-250

160,26

140,72

213,27

5,05

13,937

165,31

154,66

226,38

13,07

4

Заготовочный 2*ТМ-400

295,00

143,48

328,04

4,75

20,506

299,75

163,99

341,68

19,73



3.3 Выбор места положения ГПП или ГРП



Исходя из технико-экономических соображений ГПП желательно располагать в центре электрических нагрузок (ЦЭН). Для определения ЦЭН может быть использован приближенный метод определения центра тяжести масс однородных плоских фигур.

Так как ЦЭН находится в близости от железнодорожных путей, а также то обстоятельство, что для размещения ГПП необходимо: достаточно большая площадь, свободная от застройки и подземных коммуникаций, прокладка кратчайших трасс питающих линий, заставляет нас располагать ГПП, несколько отступив от ЦЭН.





Вариант 1. Схема по радиальному принципу



		3.4 Длины кабельных линий

		

		Вариант 1

№

Наименование линии

Количество линий

Длина, м

Суммарная длина, м





1

ГРП-ТП1

1

65

65





2

ГРП-ТП2

1

102

102





3

ГРП-ТП3

1

87

87





4

ГРП-ТП4

1

35

35





5

ГРП-ТП5

1

140

140





6

ГРП-ТП6

1

170

170





7

ГРП-ТП7

1

160

160





8

ГРП-ТП8

1

130

130







Итого

8



889








Вариант 2. Схема по смешанному принципу



		Длины кабельных линий

		

		Вариант 2

№

Наименование линии

Количество линий

Длина, м

Суммарная длина, м





1

ГРП-ТП1

1

90

90





2

ТП1-ТП5

1

80

80





3

ГРП-ТП2

1

102

102





4

ТП2-ТП3

1

60

60





5

ГРП-ТП4

1

85

85





6

ТП4-ТП8

1

94

94





7

ГРП-ТП7

1

130

130





8

ТП-7-ТП6

1

68

68







Итого

8



709





		

		3.5 Количество ячеек отходящих линий ГРП

		

		Вариант 1 …………………. 8

		Вариант 2 …………………. 4

		


		Кабельные трассы. Радиальная схема

		

		Значения коэффициентов одновременности  для определения расчетной нагрузки на шинах 6 (10) кВ РП, ГРП, ГПП

		

Средневзвешенный коэффициент использования

Число присоединений 6 (10) кВ на сборных шинах РП, ГПП.



2 … 4

5 … 8

9 … 25

Более 25



0,90

0,80

0,75

0,70



0,95

0,90

0,85

0,80



1,00

0,95

0,90

0,85



1,00

1,0

0,95

0,90





		


		Кабельные трассы. Смешанная схема



		3.6 Расчет электрических нагрузок на головных участках магистралей

		

№

Наим. эл. прием

Кол тран-ов

Сум ном мощ





Kо





Sp

IP

магистраль ТП1-ГРП



















1

ТП-1

1

250

299,75

163,99











2

ТП-5

1

250

154,08

83,87













итого

2

500

453,83

247,86

0,95

431,134

235,46

491,245

28,362

магистраль ТП2-ГРП



















1

ТП-2

1

250

299,75

163,99











2

ТП-3

1

250

160,92

135,71













итого

2

500

460,67

299,70

0,95

437,636

284,714

522,09935

30,14342

магистраль ТП4-ГРП



















1

ТП-4

1

250

160,92

135,71











2

ТП-8

1

400

165,31

154,66













итого

2

650

326,23

290,37

0,95

309,919

275,8472

414,89964

23,95424

магистраль ТП7-ГРП



















1

ТП-7

1

400

165,31

154,66











2

ТП-6

1

250

154,08

83,87













итого

2

650

319,39

238,53

0,95

303,417

226,6015

378,6954

21,86399

		

		3.7 Выбор сечений кабелей по нагреву



Выбор сечения проводов и кабелей по нагреву проводят по расчетному току, который должен быть меньше допустимого тока или равен ему:



Iдоп  Ip,



Если электроснабжение потребителей производилось по параллельным линиям, то в качестве расчетного принимается ток в одной из параллельных линий в предположении, что вторая линия вышла из строя.

Чтобы определить расчетные токи линий, подходящих к каждому цеху, необходимо учесть потери мощности в трансформаторах и определить полную мощность линии.

Потери мощности в трансформаторе можно определить:

– активные потери: Рт=Рхх+Ркз*(Sp / Snom)2

-реактивные потери: Qт=Qхх+Qкз*(Sp / Snom)2

где Qкз=Uкз*Snom/100,

Активные потери цеха с учетом потерь в трансформаторе:



P= Pp + Рт


Реактивные потери цеха с учетом потерь в трансформаторе:



Q= Qp + QРт



Полная мощность равна:



S= P2+Q2



Расчетный ток:



Iр=S / 3 *Unom



Если у нас двух трансформаторная цеховая подстанция, то суммарную полную мощность берем в два раза меньше.

Определение суммарной расчетной нагрузки узла системы эдектроснабжения по значениям n расчетных нагрузок осуществляется суммированием расчетных нагрузок отдельных групп электроприемников, входящих в узле с учетом разновременности (несовпадения) максимумов нагрузок.



S=Kнм*Spi,



где Кнм – коэффициент несовпадения максимумов нагрузки,

Spi – расчетная нагрузка I-го электроприемника или группы электроприемников.

Кнм – равен отношению максимальной получасовой нагрузки к сумме максимальных получасовых нагрузок отдельных электроприемников или цехов. Коррозионная способность земли низкая. Выбирается кабель марки ААБ.

		
Вариант 1

№

Наименование линии

Количество линий

Длина, м

 норм режим, А

 ав режим, А

Сечение, мм2

 А

1

ГРП-ТП1

1

65

19,73

39,45345

16

75

2

ГРП-ТП2

1

102

19,73

39,45345

16

75

3

ГРП-ТП3

1

87

12,15

24,30689

16

75

4

ГРП-ТП4

1

35

12,15

24,30689

16

75

5

ГРП-ТП5

1

140

10,13

20,2562

16

75

6

ГРП-ТП6

1

170

10,13

20,2562

16

75

7

ГРП-ТП7

1

160

13,07

26,13981

16

75

8

ГРП-ТП8

1

130

13,07

26,13981

16

75



Итого

8

889









		

		Вариант 2

№

Наименование линии

Количество линий

Длина, м

 норм режим, А

 ав режим, А

Сечение, мм2

 А

1

ГРП-ТП1

1

90

28,36

56,72

35

75

2

ТП1-ТП5

1

80

10,13

20,26

16

75

3

ГРП-ТП2

1

102

30,14

60,29

35

90

4

ТП2-ТП3

1

60

12,15

24,31

16

75

5

ГРП-ТП4

1

85

23,95

47,91

35

75

6

ТП4-ТП8

1

94

13,07

26,14

16

75

7

ГРП-ТП7

1

130

21,86

43,73

35

75

8

ТП-7-ТП6

1

68

10,13

20,26

16

75



Итого

8

709









		

		3.8 Выбор сечений по экономической плотности тока

		

		ТМ=4500 ч

		Прокладка кабельных линий в траншеях

		

		Вариант 1

		№

		Количество кабелей в одной траншее

		Длина, м

		Удельная стоимость в ценах 1980, тыс. руб. 

		км

		Удельная стоимость в ценах 2008, тыс. руб.

		км

		Стоимость, тыс. рублей

1

2

270

1,78

53

14,31

2

1

470

1,27

38

17,86











32,17

		

		Вариант 2

№

Количество кабелей в одной траншее

Длина, м

Удельная стоимость в ценах 1980, тыс. руб

Удельная стоимость в ценах 2008, тыс. руб

Стоимость, тыс. рублей







км

км



1

2

35

1,78

53

1,855

2

1

626

1,27

38

23,788











25,643

		

		Стоимость ячеек отходящих линий ГРП

№

ВАРИАНТ

Количество ячеек ГРП

Стоимость ячейки в ценах 1980 г., тыс. рублей

Стоимость ячейки в ценах 2008 г., тыс. рублей

Стоимость, тыс. рублей

1

Радиальная

8

2,1

63

504



схема









2

смешанная схема

4

2,1

63

252

		

		Суммарные капитальные затраты

№

ВАРИАНТ

Кабельные линии

Строительная часть

Ячейки ГРП

Итого

1

Радиальная

53,53

32,17

504

589,7



схема









2

смешанная схема

35,035

25,643

252

312,678

		

		Отчисления на амортизацию и обслуживание

		

		Вариант 1

№

Вид оборудования

Норма отчислений, %

Капитальные затраты, тыс. рублей

Издержки, тыс. рублей

1

Кабели

6,3

53,53

3,37239

2

Строительная часть

6,3

32,17

2,02671

3

Ячейки ГРП

1,04

504

5,2416



ИТОГО



589,7

10,6407

		
Вариант 2

№

Вид оборудования

Норма отчислений, %

Капитальные затраты, тыс. рублей

Издержки, тыс. рублей

1

Кабели

6,3

35,035

2,207205

2

Строительная часть

6,3

25,643

1,615509

3

Ячейки ГРП

1,04

252

2,6208



ИТОГО



312,678

6,443514

		

		Стоимость потерь электроэнергии

		Параметры кабельных линий

		

		Вариант 1

№

Наименование линии

Количество линий

Длина, м

Сечение, мм2



R

1

ГРП-ТП1

1

65

16

1,94

0,1261

2

ГРП-ТП2

1

102

16

1,94

0,19788

3

ГРП-ТП3

1

87

16

1,94

0,16878

4

ГРП-ТП4

1

35

16

1,94

0,0679

5

ГРП-ТП5

1

140

16

1,94

0,2716

6

ГРП-ТП6

1

170

16

1,94

0,3298

7

ГРП-ТП7

1

160

16

1,94

0,3104

8

ГРП-ТП8

1

130

16

1,94

0,2522

		

		Вариант 2

№

Наименование линии

Количество линий

Длина, м

Сечение, мм2



R

1

ГРП-ТП1

1

90

35

1,94

0,1746

2

ТП1-ТП5

1

80

16

1,94

0,1552

3

ГРП-ТП2

1

102

35

1,21

0,12342

4

ТП2-ТП3

1

60

16

1,94

0,1164

5

ГРП-ТП4

1

85

35

1,94

0,1649

6

ТП4-ТП8

1

94

16

1,94

0,18236

7

ГРП-ТП7

1

130

35

1,94

0,2522

8

ТП-7-ТП6

1

68

16

1,94

0,13192

		
Потери мощности

		

		Вариант 1

№

Наим линии

Кол-во линий

R



Потери в одной КЛ, кВт

Суммарные потери, кВт

1

ГРП-ТП1

1

0,1746

19,73

0,067944

0,0679445

2

ГРП-ТП2

1

0,1455

19,73

0,05662

0,0566204

3

ГРП-ТП3

1

0,0873

12,15

0,012895

0,0128947

4

ГРП-ТП4

1

0,1746

12,15

0,025789

0,0257895

5

ГРП-ТП5

1

0,3686

10,13

0,03781

0,0378104

6

ГРП-ТП6

1

0,291

10,13

0,02985

0,0298503

7

ГРП-ТП7

1

0,3395

13,07

0,057994

0,0579942

8

ГРП-ТП8

1

0,3783

13,07

0,064622

0,0646221









0,3535261

		

		Вариант 2

№

Наим линии

Кол-во линий

R



Потери в одной КЛ, кВт

Суммарные потери, кВт

1

ГРП-ТП1

1

0,1746

28,362065

0,140449

0,1404494

2

ТП1-ТП5

1

0,1552

10,128098

0,01592

0,0159202

3

ГРП-ТП2

1

0,09196

30,14342

0,083557

0,0835572

4

ТП2-ТП3

1

0,1164

12,153443

0,017193

0,017193

5

ГРП-ТП4

1

0,2134

23,954242

0,12245

0,1224501

6

ТП4-ТП8

1

0,1649

13,069904

0,028169

0,0281686

7

ГРП-ТП7

1

0,291

21,863989

0,139108

0,1391079

8

ТП-7-ТП6

1

0,0873

10,128098

0,008955

0,0089551













0,5558015

		

		Время максимальных потерь Тм=4500

		

		=2886.21 ч

		

		Годовые потери электроэнергии




ВАРИАНТ











рад. схема

2886,20976

0,353526

1020,3505

0,26

0,2652911

смеш. схема

2886,20976

0,555802

1604,1599

0,26

0,4170816

		

		Суммарные издержки

ВАРИАНТ

Амор и обсл, тыс. руб.

Ст потерь ээ, тыс. руб.

Сум издержки, тыс. руб.

рад. схема

10,641

0,265

10,906

смеш. схема

6,444

0,417

6,861

		

		Расчетные затраты

		

		

ВАРИАНТ

Кап влож, тыс. руб.

Сум изд, тыс. руб.

Расчетные затраты

рад. схема

589,700

10,906

81,670

смеш. схема

312,678

6,861

44,382

		

		К исполнению принимается вариант со схемой по смешанному принципу.

		

		

		
4. Уточненный расчет выбранного варианта

		

		4.1 Проверка выбранных сечений по потере напряжений

		

		Сопротивления кабельных линий

№

Наименование линии

Длина, м

Сечение,





R,

Х0

Х







мм2



Ом

Ом/км

Ом

1

ГРП-ТП1

90

35

1,94

0,1746

0,113

0,01

2

ТП1-ТП5

80

16

1,94

0,1552

0,113

0,009

3

ГРП-ТП2

102

35

1,21

0,1234

0,099

0,01

4

ТП2-ТП3

60

16

1,94

0,1164

0,113

0,007

5

ГРП-ТП4

85

35

1,94

0,1649

0,113

0,01

6

ТП4-ТП8

94

16

1,94

0,1824

0,113

0,011

7

ГРП-ТП7

130

35

1,94

0,2522

0,113

0,015

8

ТП-7-ТП6

68

16

1,94

0,1319

0,113

0,008

		

		Определение потери напряжения



Наименование

Длина, м

R0,

Х0,

R,

х,





U, В

U, В

№

участка



ом/км

ом/км

ом

ом





норм. реж

авар.















кВт

кВАр



реж

1

ГРП-ТП1

90

1,94

0,113

0,1746

0,0102

431,1

235,47

8,59



2

ТП1-ТП5

80

1,94

0,113

0,1552

0,0090

154,08

83,87

2,73





ГРП-ТП5















11,3189

22,638

3

ГРП-ТП2

102

1,21

0,099

0,1234

0,0101

437,6

284,71

6,47



4

ТП2-ТП3

60

1,94

0,113

0,1164

0,0068

160,92

135,71

2,45





ГРП-ТП3















8,9197

17,839

5

ГРП-ТП4

85

1,94

0,113

0,1649

0,0096

309,9

275,85

6,85



6

ТП4-ТП8

94

1,94

0,113

0,1824

0,0106

165,31

154,66

4,14





ГРП-ТП8















10,9885

21,977

7

ГРП-ТП7

130

1,94

0,113

0,2522

0,0147

303,4

226,6

9,57



8

ТП7-ТП6

68

1,94

0,113

0,1319

0,0077

154,08

83,87

2,32





ГРП-ТП6















11,885

23,77

		

		Выбранные сечения проходят по потере напряжения, так какU5%

		
4.2 Разработка системы внешнего электроснабжения

		

		Определение расчетных электрических нагрузок предприятия

По данным технологов





Kо

Расчетные мощности





№

Наименование электроприемника

Колич трансф,

Сум номин мощн,









,

Sp,





n

Рн,кВт







кВт

кВт

кВА



ТП1

1

250

299,75

163,99











ТП2

1

250

96.15

65.15











ТП4

1

250

160,92

135,71











ТП7

1

400

165,31

154,66











ИТОГО

4

1150,00

625,98

454,36

0,38

594,682

431,639

734,8187













0,95







		

		Расчетный ток в нормальном режиме равен 42,4А, в аварийном режиме 84,849А. Выбираем кабель АВВГ-3х35, допустимый ток 115 А. По экономической плотности тока сечение 30,30мм2, принимается АВВГ-3х35.

		

		Проверка по потере напряжения

Длина, м







R,

X,



































Ом

Ом

норм. режим

авар. режим

кВт

кВт

В, норм. режим

В, авар. режим

%

1200

0,89

0,095

1,07

0,114

42,425

84,85

594,68

431,6391

78,92

157,85

1,58

		

		4.3 Расчет токов короткого замыкания

		

		Расчет сопротивлений трансформаторов



;


;



.

		

		Сопротивления трансформаторов



Тип и мощность

потери



Напряжен.

Ток







№



Холос-

Короткого

короткого

холостого

Rт, ОМ

Zт, ОМ

Хт, ОМ





того

замыкания

замыкания

хода











хода



%

%







1

ТМ-400

1,05

5,5

4,5

2,1

3,44

11,25

10,71

2

ТМ-250

0,82

3,7

4,5

2,3

6,7

16,98

15,6

		

		


5. Выбор оборудования



Для обеспечения надежной работы аппаратуры и токоведущих частей электроустановки, необходимо правильно выбрать их по условиям длительной работы в нормальном режиме и кратковременной работы в режиме КЗ.

Выбор аппаратуры и токоведущих частей выполняется по номинальному току и напряжению:

UустUном

IрабIном

Где Uуст – номинальное напряжение установки;

Uном – номинальное напряжение аппарата;

Iраб – рабочий ток присоединения, где установлен аппарат;

Iном – номинальный ток аппарата;

Выбранные по условиям нормального режима работы аппараты необходимо проверить по условиям КЗ, т.е. на электродинамическую и термическую устойчивость.



5.1 Выключатели



Выключатели выбираются по следующим условиям:

	по напряжению установки: UномUуст;

	по номинальному току: IномIраб;

	по конструктивному исполнению;

Выбранные выключатели проверяются:

на электродинамическую стойкость: 



iу  iпр;



где iу – ударный ток КЗ в цепи выключателя;

iпр – амплитудное значение предельного сквозного тока КЗ;

на термическую стойкость: 



Вк  I2т*tт;



где Вк – тепловой импульс в цепи выключателя;

Iт – ток термической стойкости;

tт – время протекания тока термической стойкости;

выбираем:

– выключатель на вводах и фидрах ГРП – 10 кВ:

ВМПЭ – 10 – 630 – 20 У3

Время отключения – tв = 0,12 с.

Время протекания тока термической стойкости tт = 8 с.

Ток термической стойкости Iт = 20 кА.

Условия проверки:

Iоткл  Iк, или 20 кА  12,404кА

iдоп  iу, или 52 кА  22,25 кА

Вк = 0,72 кА2 с

Iт2*tт  Вк, или 202 * 8 = 3200  21,17 кА2 с



5.2 Предохранители



Предохранители на напряжение свыше 1000 В используют для защиты трансформаторов напряжения в РУ-10 кВ. При этом применяют предохранители типа ПКН, ПК и ПКТ (трубчатые с кварцевым заполнителем).

Выбираем предохранитель для защиты ТН: ПКН 001–10У3.

Для защиты понижающих трансформаторов: ПКТ 101–10–31,5 У3.

Условия проверки:

Iоткл  Iк, или 31,5 кА  12,404 кА

iдоп  iу, или 31,5 кА  22,25 кА



5.3 Разъединитель



Разъединители выбираются по условиям:

		по напряжению установки: UномUуст;

		по номинальному току: IномIраб;

		по виду установки;

		по конструктивному исполнению: однополюсные или трехполюсные, с заземляющими ножами или без них, с вертикальным расположением главных ножей или с горизонтальным;

Выбранные разъединители проверяются:

	на электродинамическую стойкость: iу  iпр;

	на термическую стойкость: Вк  I2т*tт;

Выбираем:

РВ – 10/400 У3

Номинальный ток Iном=400А

Время протекания тока термической стойкости tт = 4 с.

Ток термической стойкости Iт = 16 кА.

Условия проверки:

iдоп  iу, или 41кА  22,25 кА

Вк = 21,17 кА2 с

Iт2*tт  Вк, или 162 * 4 = 1024 кА2 с 21,17 кА2 с



5.4 Выключатели нагрузки



Выбор осуществляется по номинальному рабочему току и напряжению

ВНПу – 10 / 400 – 10з У3.

Номинальный ток Iном=400А


5.5 Выбор измерительных трансформаторов



Контрольно-измерительные приборы устанавливаются для контроля за электрическими параметрами в схеме электроустановки и расчетов за электроэнергию, потребляемую и отпускаемую подстанцией.

измерение тока выполняется на вводах силовых трансформаторов со стороны всех ступеней напряжения: на всех питающих и отходящих линиях;

измерение напряжения осуществляется на шинах всех РУ;

учет активной и реактивной энергии с помощью счетчиков выполняется на вводах низкого напряжения понизительных трансформаторов, фидерах потребителей, ТСН.

Трансформаторы тока.

Трансформаторы тока выбираются по условиям:

по напряжению установки: UномUуст;

по номинальному току: IномIраб;

по роду установки (внутренняя, наружная);

по классу точности (при питании расчетных счетчиков – 0,5; щитовых приборов и контрольных счетчиков – 1; релейной защиты – 3 и 10);

Выбранные трансформаторы тока проверяются:

на электродинамическую стойкость: iу  iпр;

на термическую стойкость: Вк  I2т*tт;

Выбираем:

– на обмотке ВН ГРП и шинах РУ-10 кВ:

ТПЛ – 10 У3

U ном=10кВ; Iном1=200А; Iном2=5А

Время протекания тока термической стойкости tт = 3 с.

Ток термической стойкости Iт = 13,5 кА.

Ток динамической стойкости Iдин = 52,5 кА

Условия проверки:

Iдин  iу, или 52,5 кА  22,25 кА

Вк = 21,17 кА2 с

Iт2*tт  Вк, или 13,52 * 3 = 546,75 кА2 с  21,17 кА2 с

по величине нагрузки вторичной цепи r2номr2

Присоединяем амперметр Э-378, счетчики активной САЧ-И672 и реактивной СРЧ-И673 энергии на обмотку класса точности 0,5



r2=rпр+rк+rприб



rк=0,05Ом



rпр=*lрасч/q; =2,83*10-8 Ом м, q=4*10-6 м2, lрасч=30 м



rпр=2,83*10-8*30/4*10-6=0.12Ом



rприб=Sприб/ I2ном=(0,5+2,5+2,5)/52=0,22 Ом



r2=0,22+0,12+0,05=0,39 Ом  0,4 Ом

На обмотку класса точности 10Р присоединяем реле тока РТ-40/2 и реле времени РВМ-12

rприб=(0,2+10)/ 52=0,408 Ом

r2=0,408+0,12+0,05=0,578 Ом  0,6 Ом

Трансформатор тока на цеховых подстанциях ТЛК-10–3-У3

U ном=10кВ; Iном1=200А; Iном2=5А

на электродинамическую стойкость: iу  iпр;

22,25 кА  52кА

на термическую стойкость: Вк  I2т*tт;

Вк=21,17 кА2 с I2т*tт=102*3=300 кА2 с

по величине нагрузки вторичной цепи r2ном  r2

Присоединяем амперметр Э-378, счетчики активной САЧ-И672 и реактивной СРЧ-И673 энергии на обмотку класса точности 0,5



r2=rпр+rк+rприб



rк=0,05Ом



rпр=*lрасч/q; =2,83*10-8 Ом м, q=4*10-6м2, lрасч = 30 м



rпр=2,83*10-8*30/4*10-6=0.12Ом



rприб=Sприб/ I2ном=(0,5+2,5+2,5)/52=0,22 Ом



r2=0,22+0,12+0,05=0,39 Ом  0,4 Ом

На обмотку класса точности 10Р присоединяем реле тока РТ-40/2 и реле времени РВМ-12

rприб=(0,2+10)/ 52=0,408Ом

r2=0,408+0,12+0,05=0,578 Ом  0,6 Ом

Трансформаторы напряжения.

Трансформаторы напряжения выбираются по условиям:

	по напряжению установки: UномUуст;

	по конструкции и схеме соединения обмоток;

	по классу точности (при питании расчетных счетчиков – 0,5; щитовых приборов и контрольных счетчиков и реле 1 и3); на соответствие классу точности во вторичной нагрузке: S2S2ном; Выберем НТМИ 10–66У3.



Проверка соответствия класса точности во вторичной нагрузке

прибор

Кол-во

число катушек

Sкат, ВА

cos

Sприб, ВА

sin

Qприб, Вар

Вольтметр

Э-378



8



1



2



1



16



0



0

САЧ-И672

6

2

4

0,38

18,24

0,925

44,7

СРЧ-И673

2

3

7,5

0,38

17,1

0,925

41,623











51,34



86,025



S2=Р2приб+Q2приб=100,2 ВА S2ном =120 ВА






Вывод



В курсовом проекте рассчитаны электрические нагрузки цехов, определен центр электрических нагрузок. Выбрано место положения главной распределительной подстанции. Рассчитаны мощности цехов с учетом потерь в трансформаторах и с учетом компенсации реактивной мощности на низкой стороне. Выбраны кабели. Рассмотрены два варианта схем электроснабжения по радиальному и смешанному принципу, по стоимости схем выбрана схема смешанному принципу. Рассчитаны ток короткого замыкания для РУ-10 кВ, выбрано и проверено оборудование для магистральной схемы. Представлена однолинейная схема.






Литература



				Крюков А.В. Определение потерь электроэнергии в системах электроснабжения предприятий железнодорожного транспорта. – Иркутск: ИрГУПС, 2002. – 36 с.

				Крюков А.В. Системы электроснабжения: справочные материалы у курсовому проектированию. – Иркутск: ИрИИТ, 2002. – 46 с.

				Крюков А.В. Статистический анализ графиков электрических нагрузок предприятий железнодорожного транспорта. – Иркутск: ИрГУПС, 2002. – 50 с.

			Алиев И.И. Электротехнический справочник. – М.: Радиософт, 2002, – 384 с.





2