Выбор выключателей нагрузки 41

Курсовая работа

по дисциплине: проектирование систем электроснабжения

на тему: электроснабжение комбината цветной металлургии

 

Специальность: Электроэнергетика

 

Выполнила: Оралкызы Г. Группа ЭСн-11-3

 

Вариант: 29Б

 

Руководитель: Живаева О.П.

 

 

Алматы 2014

 

Содержание

 

Введение 3

1 Исходные данные 4

2 Расчет электрических нагрузок по заводу 5

2.1 Расчет осветительной нагрузки 5

2.2 Расчет электрических нагрузок по заводу 5

2.3Выбор числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности на напряжение 0,4 кВ 10

2.4 Уточненный расчет электрических нагрузок по заводу 13

2.4.1 Определение потерь мощности в ТП 13

2.4.2 Определение расчетной мощности синхронных двигателей 13

2.4.3Баланс реактивной мощности на шинах 10 кВ ГПП 13

3 Технико-экономическое сравнение вариантов схемы внешнего электроснабжения 17

3.1 IВариант 17

3.2 II Вариант 23

3.3 II Вариант 30

4 Выбор оборудования U=10 кВ 32

4.1 Расчет токов короткого замыкания на шинах РП 32

4.2 Выбор аппаратуры на напряжение 10 кВ (РП) 33

4.2.1 Выбор выключателей ввода, секционные и отходящих линий 33

4.2.2Выбор трансформаторов тока 36

4.2.3Выбор трансформаторов напряжения 41

Выбор выключателей нагрузки 41

4.2.5Выбор силовых кабелей отходящих линий от шин ГПП и между ТП 41

4.2.6 Выбор шин ГПП 43

4.2.7 Выбор изоляторов 44

Приложение А Генеральный план завода 46

Приложение Б Принципиальная схема электроснабжения 47

Заключение 48

Список литературы 49

 

 

 

Введение

Развитие народного хозяйства и промышленности диктует необходимость совершенствования электроэнергетики: создания экономичных надежных систем электроснабжения промышленных предприятий, систем автоматизированного управления электроприводами и технологическими процессами. Важнейшие задачи, решаемые энергетиками и энергостроителями, состоят в непрерывном увеличении объемов производства, в сокращении сроков строительства новых энергетических объектов и реконструкции старых, уменьшении удельных капиталовложений, в сокращении удельных расходов топлива, повышении производительности труда, в улучшении структуры производства электроэнергетики.

Основными потребителями электрической энергии являются промышленность, транспорт, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство городов и поселков. При этом на промышленные объекты приходится более семидесяти процентов потребления электроэнергии.

Электроэнергия применяется буквально во всех отраслях народного хозяйства, особенно для электропривода различных механизмов, а в последние годы и для различных электротехнологических установок, в первую очередь для электротермических и электросварочных установок, электролиза, электроискровой и электрозвуковой обработки материалов, электроокраски.

В системе цехового распределения электроэнергии широко используют комплектные распределительные устройства, подстанции и силовые токопроводы. Это создает гибкую и надежную систему распределения, в результате чего экономиться большее количество проводов и кабелей. Широко применяют совершенные системы автоматики, а также простые и надежные устройства защиты отдельных элементов системы электроснабжения промышленных предприятий.

Основной задачей проектирования объектов электроснабжения является обеспечение высокой степени надежности и экономичности их. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий ведется с учетом использования новейших достижений науки и техники. Проектирование электроснабжения осуществляется в три стадии: технико-экономическое обоснование, технический проект, рабочие чертежи. Сооружаемые электроустановки должны обеспечить безопасность эксплуатации, надежность и экономичность. При проектировании эти показатели достигаются с помощью технико-экономических расчетов.

Исходные данные

Исходные данные на проектирование:

1) Схема генерального плана комбината.

2) Сведения об электрических нагрузках по цехам комбината (таблица 1).

3) Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы, на которой установлены два трёхобмоточных трансформатора мощностью по

63 МВА, напряжением 115/37/10,5 кВ. Работа трансформаторов раздельная. Мощность энергосистемы 700 МВА. Реактивное сопротивление системы до трансформатора, отнесенное к ее мощности, 0,2.

4) Расстояние от подстанции энергосистемы до комбината 20 км.

5) Комбинат работает в три смены.

 

Т а б л и ц а 1 – Электрические нагрузки по цехам

Наименование	Кол-во ЭП, n	Установленная мощность, кВт	cos	Ku
Одного ЭП, Рн	∑Рн
1 Аглоцех		5-50		0,8	0,5
2 Цех отражательных печей		10-80		0,8-0,9	0,5-0,6
3 Цех рафинации		2-100		0,75	0,5-0,6
4 Склад полуфабрикатов		5-25		0,8	0,3-0,4
5 Механический цех		1-40		0,6-0,7	0,25-0,35
6 Заготовительно-штамповочный цех		4-50		0,6	0,4-0,5
7 Электроремонтный		1-40		0,7-0,8	0,3-0,4
8 Гараж на 50 автомашин		1-30		0,7	0,2-0,3
9 Насосная:
а) 0,4 кВ		10-35		0,7-0,8	0,6-0,65
б) СД 10 кВ				-	-
10 Склад готовой продукции		5-30		0,8	0,3-0,4
11 Котельная		10-90		0,8	0,5-0,6
12 Заводоуправление, столовая		1-25		0,9	0,4-0,5

 

Освещение цехов и территории определить по площади.

 

 

Выбор трансформатора ГПП

Полная расчетная мощность трансформатора ГПП

 

 

где - значение берется из таблицы 2.4,

мощность энергосистемы.

Коэффициент загрузки трансформатора ГПП

 

 

где - номинальная мощность трансформатора ГПП.

Выбираем к установке два трансформатора ГПП марки ТДН-16000/110 У1, стоимостью 230 000 евро.

 

Т а б л и ц а 3.1- Паспортные данные трансформатора ГПП

					10,5	0,23

Выбор ЛЭП

Суммарные потери активной и реактивной мощности в трансформаторе ГПП

 

где - паспортные данные выбранного трансформатора ГПП.

Определим мощность, проходящую по ЛЭП

 

 

Расчётный ток в ЛЭП

 

 

где - на ВН.

Аварийный ток в ЛЭП

 

 

Экономическое сечение провода

 

где - экономическая плотность тока.
По условию потерь на «корону», минимальное сечение для линий 110 кВ равно 70 мм².

 

 

Принимаем к установке провод марки АС-70 (), цена которой составляет 158010 тенге.

 

Выбор оборудования

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

 

ХЛЭП

К-1

Хс

Рисунок 3.2   400м

Базисный ток

 

 

Принимаем

Реактивное сопротивление системы

 

где - мощность энергосистемы.

Ток короткого замыкания в точке К₁

 

Реактивное сопротивление линии

 

 

где - удельное сопротивление.

Ток короткого замыкания в точке К₂

 

 

Ударный ток

 

 

где ударный коэффициент.

К установке выбираем высоковольтный баковый элегазовый выключатель марки 121РМ40-20В, стоимостью 18320000 тенге.

Проверка по условиям выбора высоковольтных выключателей

Для В1,В2, В3,В4

К установке выбираем разъединители GW4-126 типа, стоимость 274800 тенге.

Проверка по условиям выбора разъединителей

 

 

Выбор ограничителей перенапряжения (ОПН) производится по напряжению. К установке выбираем ОПН-Ф-110 УХЛ1, стоимостью 210680 тенге.

 

Расчёт капитальных затрат

 

Капитальные затраты на трансформатор ГПП

 

 

где - количество трансформаторов,

- стоимость трансформатора.

Капитальные затраты на ЛЭП

 

 

где - стоимость ЛЭП.

Капитальные затраты на выключатели

 

 

где - стоимость одного выключателя,

- количество выключателей.

Капитальные затраты на разъединители

 

 

где - стоимость одного разъединителя,

- количество разъединителей.

Капитальные затраты на ОПН

 

 

Суммарные капитальные затраты по первому варианту схемы

 

Расчёт издержек

Издержки на амортизацию

 

 

где - норма отчислений на амортизацию оборудования;

норма отчислений на амортизацию линии.

Эксплуатационные издержки

 

 

где - норма отчислений на эксплуатацию оборудования;

норма отчислений на эксплуатацию линии.

Издержки на потери

 

 

где - стоимость электроэнергии равна 15 тенге.

Общие издержки по первому варианту схемы

 

 

Общие затраты по первому варианту схемы

 

 

где 0,12 - коэффициент, учитывающий отчисления.

 

 

3.2 II вариант схемы электроснабжения

 

Рисунок 3.2 – Второй вариант схемы электроснабжения

 

Выбор ЛЭП

Суммарные потери активной и реактивной мощности в трансформаторе ГПП

 

где берем из паспортных данных выбранного трансформатора ГПП.

Полная расчетная мощность в ЛЭП

 

Расчётный ток в ЛЭП

 

 

где на средней стороне.

Аварийный ток в ЛЭП

 

 

Экономическое сечение провода

 

 

где экономическая плотность тока.

Выбираем сечение 120мм².
Выбор провода осуществляется по следующим двум условиям

 

 

Принимаем к установке провод марки АС-120/19 ().

Выбор оборудования

Перед выбором аппаратов составим схему замещения (рисунок 3.4) и рассчитаем ток короткого замыкания.

К1

К2

Хлэп

Хтр.сист.юсист

Хс

Рисунок 3.4 – Схема замещения

 

Базисный ток

 

 

Принимаем

Реактивное сопротивление системы

 

Реактивное сопротивление трансформатора системы

 

Ток короткого замыкания в точке К₁

Реактивное сопротивление линии

 

 

где - удельное сопротивление.

Ток короткого замыкания в точке К₂

 

 

Ударный ток

 

 

К установке выбираем высоковольтные элегазовые баковые выключатели с одной дугогасящей камерой на фазу (В4,В5,В6,В7), марки 38РМ31-12, стоимостью 16030000 тенге.

Проверка по условиям выбора высоковольтных выключателей

 

Выбираем секционный вакуумный выключатель с моторно-пружинным приводом(В10), марки 15ADV40 AA3J3, по расчетному току, стоимостью 2748000 тенге.

 

Аварийный ток системы

 

 

 

Выбираем элегазовые баковые выключатели с одной дугогасящей камерой на фазу(В1,В2,В3), марки 38РМ31-12, стоимостью 16030000 тенге.

 

 

К установке выбираем горизонтально-поворотные разъединители GW5-12/24/40.5, стоимость 219840 тенге.

Проверка по условиям выбора разъединителей

 

 

Расчёт капитальных затрат

Капитальные затраты на трансформатор ГПП

 

 

где - количество трансформаторов,

- стоимость трансформатора.

Капитальные затраты на ЛЭП

 

 

где - стоимость ЛЭП.

Капитальные затраты на выключатели

 

 

где - стоимость одного выключателя,

- количество выключателей.

Капитальные затраты на разъединители

 

где - стоимость одного разъединителя,

- количество разъединителей.

Долевое участие трансформатора системы

 

Капитальные затраты на трансформатор системы

 

Долевое участие выключателей В1 и В2

Капитальные затраты на выключатели В1 и В2

 

 

Долевое участие выключателя В3

 

 

Капитальные затраты на выключатель В3

 

 

Суммарные капитальные затраты по первому варианту схемы

 

Расчёт издержек

Издержки на амортизацию

 

 

где - норма отчислений на амортизацию оборудования;

норма отчислений на амортизацию линии.

Эксплуатационные издержки

 

 

где - норма отчислений на эксплуатацию оборудования;

норма отчислений на эксплуатацию линии.

Издержки на потери

 

 

где - стоимость электроэнергии равна 15 тенге.

Общие издержки по первому варианту схемы

 

 

Общие затраты по первому варианту схемы

 

 

где 0,12 - коэффициент, учитывающий отчисления.

3.3 Расчет III варианта схемы электроснабжения

 

110кВ

В1

В2

В3

ТДТН-63000/110/35/10

35кВ

10кВ

В6

В8

В7

ЛЭП 10

В4

В5

10кВ

Рисунок 3.5 – Третий вариант схемы электроснабжения

Расчёт сечения ЛЭП

Полная расчетная мощность в ЛЭП

Расчётный ток в ЛЭП

 

 

где

Аварийный ток в ЛЭП

 

Экономическое сечение провода

Выбираем 3 провода сечением120 мм²,т.к. максимальное сечение на 10кВ равно 120 мм².

Выбор провода осуществляется по следующим двум условиям:

 

 

По условию потерь на «корону», максимальное сечение для линий 10 кВ равно 120 мм².

Выбираем провод 3хАС-120/19.

 

Этот вариант не целесообразен, так как на одну фазу приходит 3 провода.

 

Выбор трансформаторов тока

Выбор выключателей нагрузки

ТП1,2 Iав=301,47 А; ТП3,4 Iав=230,6 А, ТП5,6 Iав=224,8 А

Для всех трансформаторов принимаем выключатель нагрузки фирмы АВВ типа NAL-10/400

 

Таблица 4.17

Расчетные	Паспортные
Uн=10 кВ	Uн=10 кВ
Iрасч=301,47А	Iн=400 А
Iк=7,94 кА	Iотк=20 кА

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-80´6; I_доп=1625 А (одна полоса на фазу), I_ав=1020.2 А; i_уд=20.21 кА.

а) I_доп³ I_ав;

б) проверка по термической стойкости к I_кз

Fmin=a´Iкз´ мм²;

в) проверка по динамической стойкости к i_удкз: s_доп=700 кгс/см2

 

W=0,167´b´h²=0,167х0,8х36=4,8 см³.

 

Где L=80 см-расстояние между изоляторами;

а=60 см-расстояние между фазами;

b=0,8 см-толщина одной полосы;

h=6 см-ширина (высота) шины.

Из условия видно, что шины динамически устойчивы.

 

Выбор изоляторов

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

-по номинальному напряжению:U_ном³U_уст;

-по допустимой нагрузке: F_доп³ F_расч.

Где F_расч. – сила, действующая на изолятор;

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

F_разруш – разрушающая нагрузка на изгиб.

 

 

Выбираем изолятор типа ОНШ-10-80У1, F_разруш =80 кгс.

F_доп = 0,6´F_разруш = 0,6 ´ 80 =48 кгс. (>77,3 кгс), условие выполняется.

Таблица 4.19 – Кабельный журнал
Наименование участка	Sр, кВА	Кол-во кабелей в траншее	Нагрузка	По экономической плотности тока, мм^2	По допустимой нагрузке, мм^2	По току короткого замыкания, мм^2	Выбранный кабель	Iдоп, A	∆U, %
Iав, A	Iр, A	jэ	Fэ	Кп	Fдоп	Iк, A	S,мм^2
ГПП-ТП1-ТП2	5476.2		301.47	150.7	1.1		0,8	85.22	7.94		ААШв-10-(3х150)		0.72
ГПП-ТП3-ТП4	4189.2		230.6	115.3	1.1	104.82	0,8	85.22	7.94		ААШв-10-(3х120)		0.6
ГПП-ТП5-ТП6	4083.9		224.8	112.4	1.1	102.18	0,9	85.22	7.94		ААШв-10-(3х120)		0.44
ТП1-ТП2	2738.1		150.7	75.4	1.1	68.5	0,9	85.22	7.94		ААШв-10-(3х95)		0.34
ТП3-ТП4	2792.8		-	76.9	1.1	69.9		85.22	7.94		ААШв-10-(3х95)		0.52
ТП5-ТП6	2722.6		-	74.9	1.1	68.1		85.22	7.94		ААШв-10-(3х95)		0.28
ГПП-СД			-	48.9	1.1	44.5	0,75	85.22	7.94		ААШв-10-(3х95)		1.18
ГПП-ВБК			-	49,49	1.1	89.97		85.22	7.94		ААШв-10-(3х95)		-

 

 

Заключение

В данной курсовой работе было спроектировано электроснабжение комбината цветной металлургии.

Рассчитаны были электрические нагрузки для комбината по методу коэффициентов использования и максимума.

Проведено было технико-экономическое сравнение вариантов схемы внешнего электроснабжения комбината цветной металлургии. Был выбран I вариант с U=110 кВ, так как общие затраты и потери на ЛЭП и в трансформаторах получились меньше чем во II варианте. III вариант схемы не подходит так как на одну фазу приходится 3 провода.

Проведен был расчет токов короткого замыкания и выбраны защитная и измерительная аппаратуры на напряжение выше 1кВ.

 

Список литературы

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

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

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

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

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

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

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине: проектирование систем электроснабжения

на тему: электроснабжение комбината цветной металлургии

 

Специальность: Электроэнергетика

 

Выполнила: Оралкызы Г. Группа ЭСн-11-3

 

Вариант: 29Б

 

Руководитель: Живаева О.П.

 

 

Алматы 2014

 

Содержание

 

Введение 3

1 Исходные данные 4

2 Расчет электрических нагрузок по заводу 5

2.1 Расчет осветительной нагрузки 5

2.2 Расчет электрических нагрузок по заводу 5

2.3Выбор числа цеховых трансформаторов и компенсация реактивной мощности на напряжение 0,4 кВ 10

2.4 Уточненный расчет электрических нагрузок по заводу 13

2.4.1 Определение потерь мощности в ТП 13

2.4.2 Определение расчетной мощности синхронных двигателей 13

2.4.3Баланс реактивной мощности на шинах 10 кВ ГПП 13

3 Технико-экономическое сравнение вариантов схемы внешнего электроснабжения 17

3.1 IВариант 17

3.2 II Вариант 23

3.3 II Вариант 30

4 Выбор оборудования U=10 кВ 32

4.1 Расчет токов короткого замыкания на шинах РП 32

4.2 Выбор аппаратуры на напряжение 10 кВ (РП) 33

4.2.1 Выбор выключателей ввода, секционные и отходящих линий 33

4.2.2Выбор трансформаторов тока 36

4.2.3Выбор трансформаторов напряжения 41

Выбор выключателей нагрузки 41

4.2.5Выбор силовых кабелей отходящих линий от шин ГПП и между ТП 41

4.2.6 Выбор шин ГПП 43

4.2.7 Выбор изоляторов 44

Приложение А Генеральный план завода 46

Приложение Б Принципиальная схема электроснабжения 47

Заключение 48

Список литературы 49

 

 

 

Введение

Развитие народного хозяйства и промышленности диктует необходимость совершенствования электроэнергетики: создания экономичных надежных систем электроснабжения промышленных предприятий, систем автоматизированного управления электроприводами и технологическими процессами. Важнейшие задачи, решаемые энергетиками и энергостроителями, состоят в непрерывном увеличении объемов производства, в сокращении сроков строительства новых энергетических объектов и реконструкции старых, уменьшении удельных капиталовложений, в сокращении удельных расходов топлива, повышении производительности труда, в улучшении структуры производства электроэнергетики.

Основными потребителями электрической энергии являются промышленность, транспорт, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство городов и поселков. При этом на промышленные объекты приходится более семидесяти процентов потребления электроэнергии.

Электроэнергия применяется буквально во всех отраслях народного хозяйства, особенно для электропривода различных механизмов, а в последние годы и для различных электротехнологических установок, в первую очередь для электротермических и электросварочных установок, электролиза, электроискровой и электрозвуковой обработки материалов, электроокраски.

В системе цехового распределения электроэнергии широко используют комплектные распределительные устройства, подстанции и силовые токопроводы. Это создает гибкую и надежную систему распределения, в результате чего экономиться большее количество проводов и кабелей. Широко применяют совершенные системы автоматики, а также простые и надежные устройства защиты отдельных элементов системы электроснабжения промышленных предприятий.

Основной задачей проектирования объектов электроснабжения является обеспечение высокой степени надежности и экономичности их. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий ведется с учетом использования новейших достижений науки и техники. Проектирование электроснабжения осуществляется в три стадии: технико-экономическое обоснование, технический проект, рабочие чертежи. Сооружаемые электроустановки должны обеспечить безопасность эксплуатации, надежность и экономичность. При проектировании эти показатели достигаются с помощью технико-экономических расчетов.

Исходные данные

Исходные данные на проектирование:

1) Схема генерального плана комбината.

2) Сведения об электрических нагрузках по цехам комбината (таблица 1).

3) Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы, на которой установлены два трёхобмоточных трансформатора мощностью по

63 МВА, напряжением 115/37/10,5 кВ. Работа трансформаторов раздельная. Мощность энергосистемы 700 МВА. Реактивное сопротивление системы до трансформатора, отнесенное к ее мощности, 0,2.

4) Расстояние от подстанции энергосистемы до комбината 20 км.

5) Комбинат работает в три смены.

 

Т а б л и ц а 1 – Электрические нагрузки по цехам

Наименование	Кол-во ЭП, n	Установленная мощность, кВт	cos	Ku
Одного ЭП, Рн	∑Рн
1 Аглоцех		5-50		0,8	0,5
2 Цех отражательных печей		10-80		0,8-0,9	0,5-0,6
3 Цех рафинации		2-100		0,75	0,5-0,6
4 Склад полуфабрикатов		5-25		0,8	0,3-0,4
5 Механический цех		1-40		0,6-0,7	0,25-0,35
6 Заготовительно-штамповочный цех		4-50		0,6	0,4-0,5
7 Электроремонтный		1-40		0,7-0,8	0,3-0,4
8 Гараж на 50 автомашин		1-30		0,7	0,2-0,3
9 Насосная:
а) 0,4 кВ		10-35		0,7-0,8	0,6-0,65
б) СД 10 кВ				-	-
10 Склад готовой продукции		5-30		0,8	0,3-0,4
11 Котельная		10-90		0,8	0,5-0,6
12 Заводоуправление, столовая		1-25		0,9	0,4-0,5

 

Освещение цехов и территории определить по площади.