Тема: «электроснабжение сахарного завода».

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Проектирование систем электроснабжения»

 

 

Специальность 5В071800 - Электроэнергетика

Выполнил студент группы Эсн-10-3

Хан С.В.

№ зачетной книжки 104128

Вариант 38

Руководитель ст.пр. Живаева О.П.

«____» ___________________ 20___г.

 

Алматы 2013

Исходные данные к проекту.

Тема: «Электроснабжение сахарного завода».

 

Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы неограниченной мощности, на которой установлено два трансформатора мощностью по 25 МВА напряжением 110/10 кВ (работа трансформаторов раздельная). Мощность на стороне 110кВ подстанции энергосистемы 1000 МВА. Трансформаторы работают раздельно. Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 5,5 км. Завод работает в три смены.

Таблица 1 - Электрические нагрузки по заводу.

№	Наименование	Количество ЭП, n	Установленная мощность, кВт	Коэффициенты
Одного ЭП, Рн	ΣРн	Ки	cosΦ
Минимальная	Максимальная
	ГПК					0,4	0,7
	Склад свеклы					0,3	0,7
	Цех мойки и резки					0,5	0,75
	Склад сахара					0,3	0,7
	Глюкозный цех					0,5	0,7
	Цех патоки					0,5	0,7
	Станция					0,6	0,7
	Насосная паточных					0,7	0,8
	Насосная водоснабжения
А)	0,4кВ					0,7	0,8
Б)	СД 6кВ					0,7	0,8
	Строительный цех					0,7	0,8
	Цементный					0,6	0,7
	Заводоуправление					0,5	0,8
	Ремонтный					0,4	0,8

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Исходные данные к проекту …………………………………….………..2

Введение ………………………………………………………………..…..5

2. Расчет электрических нагрузок по заводу ………………………….……5

2.1. Расчет осветительных нагрузок ……………………………………5

2.2. Расчет электрических нагрузок по заводу …………………….…..5

2.3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов …...…......12

2.4. Уточненный расчет электрических нагрузок по заводу....…......17

3. Выбор схемы внешнего электроснабжения ……………………………..26

4. Выбор оборудования U=6 кВ ………………………………………..….32

4.1. Расчет токов короткого замыкания на шинах ГПП………….…...32

4.2. Выбор выключателей ………………………………………….…...33

4.3. Выбор кабелей …………...………………………………….….…..36

4.4. Выбор выключателей нагрузок на ТП ……………………………37

4.5. Выбор трансформаторов тока ……………………………………..37

4.6. Выбор трансформаторов напряжения …………………………….40

4.7. Выбор шин ГПП.................................................................................41

Приложение А Генеральный план завода …………………………….....42

Приложение Б Принципиальная схема электроснабжения …………….43

Заключение ……………………………………………………………… 44

Список литературы ……………………………………………………….45

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Курсовая работа по дисциплине Проектирование систем электроснабжения является самостоятельной работой студента по закреплению теоретического материала. В данной курсовой работе проектируется сахарный завод. Разработка проекта начинается с определения электрических нагрузок согласно "Руководящим указаниям" методом коэффициентов использования и максимума. Далее идет выбор числа и мощности трансформаторных подстанций и схемы электроснабжения предприятия в целом по результатам технико-экономических расчетов. Рационально выполненная современная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований, как экономичность и надежность, безопасность и удобства эксплуатации, возможность расширения производства минимальными изменениями схемы электроснабжения.

 

 

Расчет электрических нагрузок по заводу

Выбор числа цеховых трансформаторов и

Уточненный расчет электрических нагрузок по заводу.

Расчет компенсации реактивной мощности

На шинах 10 кВ ГПП.

Составим схему замещения, показанную на рисунке 2.2.

Резервная мощность:

Q_рез=0.1×ΣQ_расч =0.1×(Q_р0,4+ΔQ_т)=

=0.1×(5800,9 +478,93)=627,98 кВар.

Мощность, поступающая от энергосистемы:

Q_э=0.25×ΣP_р=0.25×(P_р0,4+ΔP_т+Р_сд)

Q_э =0.25×(8126,26+75,49+1700)=2475 квар.

Мощность ВБК определим из условия баланса реактивной мощности:

Q_ВБК=Q_р0,4+ΔQ_т+Q_рез -Q_э –Q_НБК-Q_сд

Q_ВБК=5800,9+478,93+627,98-2475-2750-816 = 866,81 квар.

ВБК выбираем типа 2хУКЛ –10,5-450 У3

I Вариант

 

 

Рисунок 3.1 - I вариант схемы электроснабжения.

Выбираем электрооборудование по I варианту.

 

1. Выбираем трансформаторы ГПП:

Выбираем два трансформатора мощностью 6300 кВА.

 

Коэффициент загрузки:

 

Таблица 3. 1 - Паспортные данные трансформатора

Тип	Номинальное напряжение, кВ	Потери, кВт	Напряжение кз, %	Ток хх, %
ВН	НН	хх	кз
ТМН-6300/110		6,6;11	6,5		10,5	0,5

 

Потери мощности в трансформаторах:

активной:

 

реактивной:

 

Потери энергии в трансформаторах.

При трехсменном режиме работы Т_вкл=6000 ч. Т_макс=4500 ч, тогда время максимальных потерь:

 

Потери активной мощности в трансформаторах:

ΔW_тр.гпп=2(ΔP_хх×T_вкл+ΔP_кз× τ ×K_з²);

ΔW_тр.гпп=2(6,5×6000+35×2886,21×0,77²)=194695,24 кВтч.

 

2. ЛЭП–110 кВ.

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

 

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

.

 

Ток аварийного режима:

I_а=2×I_р=2×24,56=49,12А.

 

По экономической плотности тока определяем сечение проводов:

где j=1,1 А/мм² экономическая плотность тока при Т_м=4500ч и алюминиевых проводах.

Принимаем провод АС –25/7 с I_доп=135 А.

 

Проверим выбранные провода по допустимому току.

При расчетном токе:

I_доп=135А>I_р=24,56 А.

При аварийном режиме:

I_{доп ав}=1,3xI_доп=1,3x135=175,5 A>I_ав=49,12 A.

Потери электроэнергии в ЛЭП:

где R=r₀×L=0,4×5,5=2,2Ом,

где r₀=0,4 Ом/км - удельное сопротивление сталеалюминевого провода сечением 25 мм², l=5,5 км - длина линии.

 

3.Выбор выключателей, разъединителей и ОПН на U=110 кВ.

Перед выбором аппаратов составим схему замещения (рисунок 3.2) и рассчитаем ток короткого замыкания в о.е.

 

 

Рисунок 3.2 – Схема замещения

 

S_б=100 МВА; х_с=0,2; U_б=115 кВ.

;

 

Выбираем выключатели В1 и В2

Выключатель ABB LTB 145 D1/B

U_ном=110 кВ ≥ U_уст=110 кВ;

I_ном=3150 А > I_ав=48,34 А;

I_откл=40 кА > I_k1=2,5 кА;

I_терм= 40 кА > i_y·I_к-1=11,25 кА;

I_отк·t_пр= 40·2=80 кА > I_k-1²·t_{п ср}=2,5²·0,14=0,875 кА.

 

Разъединитель РГ 110/1000 УХЛ 1

U_ном=110 кВ ≥ U_уст=110 кВ;

I_ном=1000А >I_ав=48,34 А;

I_дин=80 кА> i_y=4,335 кА;

I_терм= 25 кА> i_y·I_к-1=10,222 кА.

 

ОПН EXLIM R

U_ном=42-168 кВ

 

Расчет затрат на I вариант.

 

1) Затраты на трансформаторы ГПП:

К_{тр ГПП}=2·62 700 000=125 400 000 тг.

 

2) Затраты на выключатели В1 и В2:

К_В1,В2=2·4 620 000 = 9 240 000 млн. тг.

 

3) Затраты на ЛЭП:

К_уд=147 000 тг./км.

К_ЛЭП=L·К_уд=5,5·147 000=808 500 тг.

 

4) Затраты на разъединители:

К_разъед=2·300 000 = 600 000 тг

 

5) Затраты на ОПН:

К_ОПН=4·К_уд=4·1 672 000=6 688 000 тг.

 

Суммарные затраты на оборудование первого варианта:

К_Σ1= К_{тр гпп} + К_В1,В2 + К_ЛЭП + К_разъед+ К_ОПН

К_Σ1=125 400 000+9 240 000+808 500+600 000+6 688 000=142 736 500 тг.

 

Определим издержки

 

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

И_{экс ЛЭП}= Еэкспл.лэп·Клэп=0,028·808 500=22 638 тг.

 

Амортизация ЛЭП:

И_{а ЛЭП}= Еа лэп·К_ЛЭП=0,028·808 500=22 638 тг.

 

Издержки на эксплуатацию оборудования:

И_{экс об}= Еэкспл.обор·SКобор =0,03·142 537 000=4 276 110 тг.

где SКобор – суммарные затраты без стоимости ЛЭП.

 

Амортизация оборудования:

И_{а об}= Еа обор·SКобор =0,063·142 537 000=8 979 831 тг.

 

Стоимость потерь:

Ипот=Сo·(Wтргпп+Wлэп)=14·(339662,516+178005,697)=7 247 355 тг.

Сo=14 тг/кВт×ч

 

Суммарные издержки:

И_Σ1=Иа+Ипот+Иэ,

И_Σ1=22 638+8 979 831+7 247 355 +22 638+ 4 276 110=20 548 572 тг.

 

Приведенные суммарные затраты

З_I=Е×ΣК_I+ΣИ_I,

где Е=0,12-нормативный коэффициент эффективности капвложений

З_I=0,12·142 736 500+20 548 572=37 665 780 тг.

 

3.3. II Вариант

 

Рисунок 3.5. Третий вариант схемы электроснабжения.

 

ЛЭП –10 кВ.

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

Ток аварийного режима:

I_а=2×I_р=2×280=560 А

По экономической плотности тока определяем сечение проводов:

где j=1,1 А/мм² экономическая плотность тока при Т_м=4500ч и алюминиевых проводах.

Максимальное сечение провода на напряжение 10 кВ составляет 120 мм², для моего случая надо принять 2x120=240мм², что конструктивно не целесообразно. Дальнейший расчет по этому варианту не производим.

 

Выбираем I вариант.

 

4. Выбор оборудования U=10 кВ.

 

Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираются по следующим условиям:

1. по напряжению установки: U_{ном тт} U_{ном уст-ки};

2. по току: I_{ном тт} I_расч;

3. по электродинамической стойкости:

4. по вторичной нагрузки: S_н2 S_{нагр расч};

5. по термической стойкости: I_т²t_т>Bк;

6. по конструкции и классу точности.

 

1. Выбор трансформаторов тока на вводе и секционном выключателе.

 

Таблица 4.3– Нагрузка ТТ

Прибор	Тип	А, ВА	В,ВА	С, ВА
A	Э-350	0,5	0,5	0,5
Wh	САЗ-И681	2,5	2,5	2,5
Varh	СР4-И689	2,5	2,5	2,5
W	Д-355	0,5	-	0,5
Var	Д-345	0,5	-	0,5
Итого		6,5	5,5	6,5

Рассчитаем вторичную нагрузку трансформаторов тока.

Сопротивление вторичной нагрузки состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов:

R₂=R_приб+R_пров+R_к-тов

Сопротивление приборов определяется по формуле:

где S_приб. – мощность, потребляемая приборами;

I₂ – вторичный номинальный ток прибора.

Допустимое сопротивление проводов:

принимаем провод АКР ТВ; F=1,5мм²;

R₂=R_приб+R_пров+R_к-тов=0,26+0,01+0,1=0.37 Ом

Вк=Iкз²×(tотк+Та)=1,71²×(0.095+0.04)=0,4 кА²с.

S_2расч = I²·R₂ = 25·0,37=9,25ВА.

 

Примем трансформатор тока ТПЛК-10У3

Расчетные величины	По каталогу
Uн=10 кВ	Uн=10 кВ
Iав=520 А	Iн=1000А
Вк=0,4 кА^2с	Iт^2tт=33075 кА^2с
iуд=11,25 кА	Iдин= 74.5кА
S2расч=9,25ВА	S2расч=10ВА

 

2. Трансформатор тока на линии ГПП-ТП1:

Прибор	Тип	А, ВА	В,ВА	С, ВА
A	Э-350	0,5	0,5	0,5
Wh	САЗ-И681	2,5	2,5	2,5
Varh	СР4-И689	2,5	2,5	2,5
Итого		5,5	5,5	5,5

 

Рассчитаем вторичную нагрузку трансформаторов тока.

Сопротивление вторичной нагрузки состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов:

R₂=R_приб+R_пров+R_к-тов

Сопротивление приборов определяется по формуле:

где S_приб. – мощность, потребляемая приборами;

I₂ – вторичный номинальный ток прибора.

Допустимое сопротивление проводов:

принимаем провод АКР ТВ; F=1,5мм²;

R₂=R_приб+R_пров+R_к-тов=0,22+0,01+0,1=0.33 Ом

Вк=Iкз²×(tотк+Та)=1,71²×(0.095+0.04)=0,4 кА²с.

S_2расч = I²·R₂ = 25·0,33=8,25ВА

 

Примем трансформатор токаТОЛ-10 для ГПП-ТП1

Расчетные величины	По каталогу
Uн=10 кВ	Uн=10 кВ
Iав=127А	Iн=150А
iуд=11,25кА	Iдин= 52кА
S2расч=9,25ВА	S2н=10ВА

 

Примем трансформатор токаТОЛ-10 для ГПП ТП-2-3

Расчетные величины	По каталогу
Uн=10 кВ	Uн=10 кВ
Iав=161А	Iн=500А
iуд=11,25кА	Iдин= 52кА
S2расч=8,25ВА	S2н=10ВА

 

 

Примем трансформатор токаТОЛ-10 для ГПП ТП5-6

Расчетные величины	По каталогу
Uн=10 кВ	Uн=10 кВ
Iав=177А	Iн=500А
iуд=11,25кА	Iдин= 52кА
S2расч=8,25ВА	S2н=10ВА

 

Примем трансформатор тока ТОЛ-10 для ГПП-СД

Расчетные величины	По каталогу
Uн=10 кВ	Uн=10 кВ
Iав=52А	Iн=150А
iуд=11,25кА	Iдин= 52кА
S2расч=6,5ВА	S2н=10ВА

 

Выбор шин ГПП

Сечение шин выбирают по длительно допустимому току и экономической целесообразности. Проверку шин производят на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ.

Выбираем твердотянутые алюминиевые шины прямоугольного сечения марки АТ 60х8мм; I_доп=1025 А (одна полоса на фазу), I_ав=520А; i_уд=11,25 кА.

а) проверка по аварийному току:

I_доп=1025А ³ I_ав=520А;

б) проверка по динамической стойкости к I_кз :

i_дин= 40кА³ i_уд =11,25кА;

в) проверка по механической стойкости: s_доп=91 кгс/см²:

где а=0,08 м-расстояние между изоляторами;

L= 0,3 м-длина шины;

b=8 мм - ширина одной полосы;

h=0,8 мм - высота шины.

Из условий получаем, что шины динамически устойчивы.

Выбор изоляторов ГПП

Жесткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:

а)по номинальному напряжению:U_ном ³ U_уст;

б)по допустимой нагрузке: F_доп ³ F_расч.

где F_расч. – сила, действующая на изолятор;

F_доп – допустимая нагрузка на головку изолятора, F_доп = 0,6F_{разруш.};

F_разруш – разрушающая нагрузка на изгиб.

Выбираем изолятор типа ИО-10-3,75 УЗ с Fразр= 3750 кгс.

F_доп = 0,6Fразруш = 2250кгс. (>87,69кгс)

Условие выполняется.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе мы спроектировали сахарный завод. Рассчитали электрические нагрузки для завода по методу коэффициентов использования и максимума. Выбрали рациональную схему электроснабжения по технико-экономическим показателям и надежности - из двух вариантов схемы электроснабжения мы отдали предпочтение ЛЭП U=110кВ, взамен другим схемам так как дешевле и надежнее. Далее мы выбрали защитную и измерительную аппаратуру.

Стоимость затрат на первый вариант: 37 665 780тг

На вводе выбрали выключатели АВВ, на магистралях – IEK.

Выбранные кабели – ААШв-10-(3х70).

Вместо выключателей нагрузок используем предохранители типа CEF-100.

Трансформатор тока выбрали типа ТОЛ-10, трансформатор напряжения – НАМИТ-10, трансформатор ГПП – ТМН-6300/110, 11 силовых трансформаторов ТСЗЛ-1000-10.

Шины ГПП выбрали АТ 60х8мм, изоляторы – ИО-10-3, 75У3.

Низковольтные батареи конденсаторов – УКБН-0,38-250-150У3, высоковольтные – 2хУКЛ-10-600У3.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Правила устройства электроустановок. – М.: Главгосэнегронадзор России, 1998. – 607с.

2. А.А. Федоров, Э.М. Ристхейн. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для ВУЗов. – М.: Энергия, 1981. – 360с.

3. А.А. Ермилов. Основы электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1983. – 208с.

4. В.Н. Князевский. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для ВУЗов. – М.: Энергия, 1986. – 408с.

5. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы. – М.: Энергия, 1986. – 465с.

6. Ю.Г. Барыбин, Л.Е. Федоров. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 465с.

7. А.А. Федоров. Справочник по проектированию промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1991. – 370с.

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Проектирование систем электроснабжения»

 

 

Специальность 5В071800 - Электроэнергетика

Выполнил студент группы Эсн-10-3

Хан С.В.

№ зачетной книжки 104128

Вариант 38

Руководитель ст.пр. Живаева О.П.

«____» ___________________ 20___г.

 

Алматы 2013

Исходные данные к проекту.

Тема: «Электроснабжение сахарного завода».

 

Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы неограниченной мощности, на которой установлено два трансформатора мощностью по 25 МВА напряжением 110/10 кВ (работа трансформаторов раздельная). Мощность на стороне 110кВ подстанции энергосистемы 1000 МВА. Трансформаторы работают раздельно. Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 5,5 км. Завод работает в три смены.

Таблица 1 - Электрические нагрузки по заводу.

№	Наименование	Количество ЭП, n	Установленная мощность, кВт	Коэффициенты
Одного ЭП, Рн	ΣРн	Ки	cosΦ
Минимальная	Максимальная
	ГПК					0,4	0,7
	Склад свеклы					0,3	0,7
	Цех мойки и резки					0,5	0,75
	Склад сахара					0,3	0,7
	Глюкозный цех					0,5	0,7
	Цех патоки					0,5	0,7
	Станция					0,6	0,7
	Насосная паточных					0,7	0,8
	Насосная водоснабжения
А)	0,4кВ					0,7	0,8
Б)	СД 6кВ					0,7	0,8
	Строительный цех					0,7	0,8
	Цементный					0,6	0,7
	Заводоуправление					0,5	0,8
	Ремонтный					0,4	0,8

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Исходные данные к проекту …………………………………….………..2

Введение ………………………………………………………………..…..5

2. Расчет электрических нагрузок по заводу ………………………….……5

2.1. Расчет осветительных нагрузок ……………………………………5

2.2. Расчет электрических нагрузок по заводу …………………….…..5

2.3. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов …...…......12

2.4. Уточненный расчет электрических нагрузок по заводу....…......17

3. Выбор схемы внешнего электроснабжения ……………………………..26

4. Выбор оборудования U=6 кВ ………………………………………..….32

4.1. Расчет токов короткого замыкания на шинах ГПП………….…...32

4.2. Выбор выключателей ………………………………………….…...33

4.3. Выбор кабелей …………...………………………………….….…..36

4.4. Выбор выключателей нагрузок на ТП ……………………………37

4.5. Выбор трансформаторов тока ……………………………………..37

4.6. Выбор трансформаторов напряжения …………………………….40

4.7. Выбор шин ГПП.................................................................................41

Приложение А Генеральный план завода …………………………….....42

Приложение Б Принципиальная схема электроснабжения …………….43

Заключение ……………………………………………………………… 44

Список литературы ……………………………………………………….45

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Курсовая работа по дисциплине Проектирование систем электроснабжения является самостоятельной работой студента по закреплению теоретического материала. В данной курсовой работе проектируется сахарный завод. Разработка проекта начинается с определения электрических нагрузок согласно "Руководящим указаниям" методом коэффициентов использования и максимума. Далее идет выбор числа и мощности трансформаторных подстанций и схемы электроснабжения предприятия в целом по результатам технико-экономических расчетов. Рационально выполненная современная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований, как экономичность и надежность, безопасность и удобства эксплуатации, возможность расширения производства минимальными изменениями схемы электроснабжения.