Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия

КурсоваяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В настоящее время большинство потребителей получают электроэнергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение собственных ТЭЦ. Это обусловлено потребностью в теплоте для технологических целей и эффективностью попутного производства при этом электроэнергии. КПД тепловых электростанций, производящих только электроэнергию, не выше 35%. КПД ТЭЦ достигает 70% за счёт… Читать ещё >

Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Омский государственный технический университет Сургутский филиал Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»

Курсовой проект По дисциплине: «Общая энергетика»

" Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия"

Выполнил: студент группы ЗЭ-419

Волгарев А.А.

Проверил: ст. преподаватель Планков А.А.

Сургут 2012 г.

  • Введение
  • Шифр индивидуального задания
  • Описание схемы электроснабжения
  • Расчетно-пояснительная записка
  • Библиографический список

Рис. 1 Схема электроустановки

Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных электроприемников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и т. д.

Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов и строительством электростанций. Первые электростанции сооружались в городах для освещения и питания электрического транспорта, а также при фабриках и заводах. Позднее появилась возможность сооружения электрических станций в местах залежей топлива (торфа, угля, нефти) или местах использования энергии воды независимо от мест нахождения потребителей электроэнергии — городов и промышленных предприятий. Передача электроэнергии на большие расстояния стала осуществляться линиями электропередачи высокого напряжения.

В настоящее время большинство потребителей получают электроэнергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение собственных ТЭЦ. Это обусловлено потребностью в теплоте для технологических целей и эффективностью попутного производства при этом электроэнергии. КПД тепловых электростанций, производящих только электроэнергию, не выше 35%. КПД ТЭЦ достигает 70% за счёт эффективного использования тепла теплоносителя (пара) уже прошедшего турбину.

По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электроэнергии.

Каждое производство существует постольку, поскольку его машины обеспечивают работу технологических механизмов, производящих промышленную продукцию. Все машины приводятся в настоящее время электродвигателями. Для их нормальной работы применяют электроэнергию как самую гибкую и удобную форму энергии, обеспечивающей работу производственных механизмов.

Шифр индивидуального задания

Таблица 1 — Исходные данные

№ вар.

№ схемы

U1

кВ

U2

кВ

U3

кВ

P1

кВт

P2

кВт

P3

кВт

P4

кВт

P5

кВт

2.11

0,38

——;

P6

кВт

P7

кВт

P8

кВт

PМ1

кВт

PМ2

кВт

PСН

кВт

TMAX

час

cosц

каб. *

;

;

;

0,87

2−3

Элементы оборудования подлежащие выбору.

Задание: по исходным данным варианта № 83 произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рисунок 1): трансформатор T1, Т2, Т3, выключатель нагрузки QF1, кабельную линию W2, силовые выключатели Q1, Q2, Q3, разъединителей QS5, QS12, QS4, QS3, QS2, QS1.

Материал жилы кабеля: алюминий.

Место прокладки кабеля: в воде.

Описание схемы электроснабжения

Схема подстанции с потребителями Р1 — Р4, М1, М2. Выключатели Q1 — Q6 конструктивно выполнены на выкатных тележках и при массе каждого около полутоны, могут свободно транспортироваться одним человеком на расстояния в пределах распределительного устройства (РУ).

Поэтому для вывода в ремонт выключатель отключается и выкатывается из ячейки РУ. Так как видимый разрыв обеспечен (выключатель одновременно выполняет роль разъединителей, в связи, с чем специальная их установка не требуется), можно производить необходимые работы.

Особенность — отсутствует выключатель на стороне высокого напряжения U1 подстанции, но появились другие коммутационные аппараты. Это короткозамыкатель QM1 и отделитель QR1. Работает эта система при возникновении КЗ в силовом трансформаторе Т1 следующим образом. При таком повреждении — РЗ (на схеме не показана) питающей линии W1, установленная в «голове» линии, может не почувствовать такой ток КЗ, а РЗ трансформатора, подключенная к ТА2 и ТА4, должна обязательно сработать. Последняя подействует на QN1, который замкнется и сделает искусственное КЗ, сопровождающееся большим током, значительно превышающим ток при КЗ в трансформаторе. Релейная защита линии W1 такой ток КЗ почувствует и подаст сигнал на отключение своего выключателя (на схеме не показан). После его срабатывания в бестоковую паузу отключится QR1, а АПВ линии W1 вновь включит головной выключатель, и у других потребителей восстановится питание.

Расчетно-пояснительная записка

Выбор электродвигателей М1 и М2

Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчёт и выбор двигателей М1 и М2.

1. Выбор электродвигателя производится по номинальной мощности и по номинальному напряжению: РМ и U2.

Данные для выбора двигателя М1: РМ1=630 кВт; Uн=10 кВ.

Условия выбора: Uн. м 1? U2; P н. м 1? Рм1, где Uн. м - номинальное напряжение двигателя по паспорту; P н. м — номинальная мощность на валу двигателя по паспорту. Из табл.2.4, раздела 2, стр 46 справочника «Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения» выбираем асинхронный двигатель типа ДАЗО4−450Х-4МУ1 (двигатель асинхронный, с короткозамкнутым ротором, закрытый, обдуваемый, 4-й серии, 450 мм — высота оси вращения, 4-х полюсный, модернизированный, климатическое исполнение — умеренный, категория размещения — 1.

Таблица 2 — Параметры двигателя М1

Параметры

ДАЗО4−450Х-4МУ1

Установки

Uн=10 кВ

U2=10 кВ

Рн=630 кВт

Рм= 630 кВт

Cosц=0,87

КПД=94,7%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл. м, потребляемую из сети:

Pэл. м1= Рн. м1/ КПДдвиг1=630/0,947=665,26 кВт.

б) Рассчитаем полную мощность Sэл. м1 электродвигателя, потребляемую из сети:

Sэл. м1=Рэл. м1/cosцм1=665,26 /0,87=764,67 кВА.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн. м1:

Iн. м1=Sэл. м1/ (v3U2) = 764,67 / (v3· 10) =44,15 А.

Данные для выбора двигателя М2: РМ1=2500 кВт; Uн=10кВ.

Условия выбора: Uн. м 2? U2; P н. м 2? Рм2,где Uн. м - номинальное напряжение двигателя по паспорту; P н. м — номинальная мощность на валу двигателя по паспорту. Из табл.2.4, раздела 2, стр 46 справочника «Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения» выбираем асинхронный двигатель типа ДАЗО4−450Х-4МУ1 (двигатель асинхронный, с короткозамкнутым ротором, закрытый, обдуваемый, 4-й серии, 450 мм — высота оси вращения, 4-х полюсный, модернизированный, климатическое исполнение — умеренный, категория размещения — 1.

Таблица 3 — Параметры двигателя М2

Параметры

ДАЗО4−560У-4МУ1

Установки

Uн=10 кВ

U2=10 кВ

Рн=2000 кВт

Рм= 2500 кВт

cosц=0,88

КПД=96%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл. м, потребляемую из сети:

Pэл. м2= Рн. м2/ КПДдвиг2=2000/0,96=2083,33 кВт.

б) Рассчитаем полную мощность Sэл. м2 электродвигателя, потребляемую из сети:

Sэл. м2=Рэл. м2/cosцм1=2000/0,88=2272,73 кВА.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн. м2:

Iн. м2=Sэл. м2/ (v3U2) =2000 / (v3· 10) =115,47 А.

Выбор силового трансформатора Т1

Необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:

Sсум = Sм1+Sм2+ (Р1+Р2+Р3+P4+Рсн) /cosц = 764,67 +2272,73 + (1900+1850+1200+1150) /0,87=10 502,76 кВА.

По суммарной мощности Sсум = 10 502,76 кВА и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий (таблица 4).

Таблица 4 — Условия выбора трансформатора Т1

Uвн?Uуст. в

Uуст. в = 110 кВ

Uнн?Uуст. н

Uуст. н = 10 кВ

Sн. тр?Sрасч. тр

Sрасч. тр=10 502,76 кВА

Таблица 5 — Параметры трансформатора Т1

Параметры

ТД-16 000/110

Установки

Uвн = 121 кВ

Uуст. в = 110 кВ

Uнн = 6,3 кВ

Uуст. н = 6 кВ

Sн = 16 000кВА

Sрасч. тр= 10 502,76 кВА

Выбираем из (1, табл.3.6, с.146) трансформатор типа ТМ-16 000/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки:

Sраб. мах=1,5· Sн. тр,

где Sн. тр - номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор

Sраб. мах=1,5· 16 000=24000 кВА, Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I=Sтр/ (v3· U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб. мах (вн) =24 000/ (v3· 110) =125,97 А Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора

Iраб. мах (нн) =24 000/ (v3· 10) =1385,68 А Выбор трансформатора для собственных нужд Т2

Рассчитаем номинальную мощность собственных нужд:

Sсн = Рсн/cosц = 590/0,87 = 678,16 кВА.

Из справочника (табл.3.3) выбираем трансформатор собственных нужд.

Таблица 6 — Параметры трансформатора собственных нужд Т2

Параметры

ТСГЛ-1000/10 У3

Установки

Uвн = 10 кВ

Uуст. в = 10 кВ

Uнн = 0,38кВ

Uуст. н = 0,38 кВ

Sсн = 1000 кВА

Sуст=678,16 кВА

Производим выбор трансформатора типа ТСГЛ-1000/10 У3.

С учётом допустимой перегрузки максимальная мощность нагрузки собственных нужд составляет:

Sраб. мах=1,5· Sн=1,5·1000=1500 кВА.

электродвигатель электроснабжение трансформатор оборудование Определим ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора (это необходимо для выбора предохранителя):

I=Sтр/ (v3· U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:

Iраб. мах (вн) =1500/ (v3· 10) =86,6 А.

Данный трансформатор соответствует предъявленным требованиям.

Выбор силового трансформатора Т3

Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю в нормальном режиме:

Sуст. трнагр/cosцнагр=1900/0,87=2183,9 кВА.

По подключенной мощности Sуст=2183,9 кВА и напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий выбора (таблица 7)

Таблица 7 — Условия выбора силового трансформатора Т3

Uвн?Uуст. в

Uуст. в = 10 кВ

Uнн?Uуст. н

Uуст. н = 0,38 кВ

Sн. тр?Sрасч. тр

Sрасч. тр=2183,9 кВА

Из (табл.3.3) выбираем трансформатор типа ТМ-2500/10.

Таблица 8 — Параметры силового трансформатора Т3

Параметры

ТМ-2500/10

Установки

Uвн = 6 кВ

Uуст. в = 6 кВ

Uуст. н = 0,38 кВ

Uуст. н = 0,38 кВ

Sн = 2500 кВА

Sуст=2183,9 кВА

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки: Sраб. мах=1,5· Sн. тр, где Sн. тр — номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор.

Sраб. мах=1,5· 2500=3750 кВА.

Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет заданным условиям.

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I= Sн. тр/ (v3· U).

Номинальный рабочий ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:

Iн. тр=2500/ (v3· 10) =144,34 А.

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб. мах (вн) =3750/ (v3· 10) =216,51 А.

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб. мах (нн) =3750/ (v3· 0,38) =5681,82 А.

Выбор выключателя нагрузки: QF1

Выбор производится по максимальному току на низкой стороне трансформатора нагрузки:

Iраб. мах=1,5· Sтр/ (v3· U3) =1,5· 2500/ (v3· 0,38) = 5681,82 А.

Выбор производится, исходя из следующих положений:

Uн?Uуст,

где Uуст - линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата.

Iрас?Iн,

где Iрас — расчётный максимальный ток продолжительного рабочего режима участка цепи, для которого предусмотрен электрический аппарат.

Таблица 9 — Параметры выключателя нагрузки QF1

Параметры

Выключателя

Установки

Uн = 0,38 кВ

Uуст = 0,38 кВ

Iн = 6300 А

Iраб. мах=5681,82 А

Заданным параметрам соответствует выключатель типа ЭО-40С (табл.6.12, с.379).

Выбор кабеля W2

Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.

Ток рабочего нормального режима Iн= 144,34 А.

Ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора (из предыдущих расчётов): Iраб. мах=216,51 А.

Выбор производим, учитывая условия прокладки кабеля (см. исходные данные).

Тип изоляции — резиновая и пластмассовая.

Из справочника раздел 4, таблица 4.5, для кабеля с алюминиевыми жилами, резиновой и пластмассовой изоляцией и ТMAX = 2500 часов находим экономическую плотность тока:

Jэк=1,9 А/мм2.

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ= Iраб. мах/Jэк=216,51/1,9=113,95 мм2.

Выбрано стандартное сечение кабеля S=120 мм2.

Таблица 10 — Параметры кабеля W3

Параметры

Кабеля

Установки

Uн = 10 кВ

Uуст = 10 кВ

S = 120 мм2

Sэ=113,95 мм2

Iдоп =218А

Iраб. мах=216,51 А

Произведём проверку выбранного кабеля на выполнение условия:

Iраб. мах < Iдоп,

где Iраб. мах — максимальное значение тока при эксплуатации кабеля;

Iдоп = 218 А? Iраб. мах = 216,51 А

Iраб. мах? Iдоп - условие выполняется.

Выбор выключателя Q3 и разъединителей QS12, QS5

Выбор выключателя Q3 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.

Условие выбора:

Uн?Uуст; Iн? Iраб. мах.

Заданным параметрам удовлетворяет выключатель типа ВЭ-6−40/1000УЗ (ТЗ) и разъединитель РВ-10/400У2 (табл.5.1, с. 231 табл.5.51, с.260).

Таблица 11 — Параметры выключателя Q3, разъединителей QS12 и QS5

Параметры

Выключателя Q3

Разъединителя QS12

Установки QS5

Uн =10 кВ

Uн =10 кВ

Uуст = 10 кВ

Iн =1000 А

Iн =400 А

Iуст = 216,51 А

Выбор выключателя Q2 и разъединителей QS3, QS4

Выбор выключателя Q2 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.

Условие выбора:

Uн?Uуст; Iн? Iраб. мах.

Таблица 12 — Параметры выключателя Q2, разъединителей QS3 и QS4

Параметры

Выключателя Q2

Разъединителя QS3

Установки QS4

Uн = 10 кВ

Uн =10 кВ

Uуст = 10 кВ

Iн =1600 А

Iн =2500 А

Iуст = 2309,4 А

Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РВР-10/2500 У2 (1, табл.5.5, с.260) и включатель типа ВЭ-6−40/1600УЗ (ТЗ) (1, табл.5.1, с.231).

Выбор выключателя Q1 и разъединителей QS1, QS2

Выбор выключателя Q1 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.

Условие выбора:

Uн?Uуст; Iн? Iраб. мах.

Таблица 12 — Параметры выключателя Q1, разъединителей QS1 и QS2

Параметры

Выключателя Q1

Разъединителя QS1

Установки QS2

Uн=110 кВ

Uн=110 кВ

Uуст=110 кВ

Iн=2000 А

Iн=630 А

Iраб. мах (вн) =216,51 А

Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РНД-110/630Т1 (1, табл.5.5, с.271) и включатель типа ВВУ-110Б-40/2000У1 (1, табл.5.1, с.231).

Библиографический список

1. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов.4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1989.608 с.

2. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей / Под ред.В. М. Блок — М.: Высш. школа, 1981.304 c.

3. Справочник по проекитрованию электроэнергетических систем/ Под ред.С. С. Рокотина и И. М. Шапиро, 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985.352 с.

4. Токарев Б. Ф. Электрические машины: Учебник для техникум. — М. Энергоатомиздат, 1989 — 672 с.

5. Применение государственных стандартов в курсовом и дипломном проектировании: Метод. указания / Сост.: В. В. Карпов, С. П. Шамец; ОмПИ. Омск, 1989.32 с.

6. Усатенко С. Т., Каченюк Т. К., Терехова М. В. Справочник. Выполнение электрических схем по ЕСКД: М.: Изд-во стандартов, 1989.325 с.

7. Нейман Л. Р., Демирчан К. С. Теоретические основы электротехники: Учебник для вузов.3-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, 1981. Т1.536с.

8. Справочник по электрическим машинам / Под общ. ред. И. П. Копылова. М.: Энергоиздат, 1988.

9. Чунихин А. А. Электрические аппараты / Общий курс. Учебник для вузов.3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1988.720 с.

10. Правила устройства энергоустановок / Минэнерго СССР.6-е изд., перераб. и доп.М. Энергоатомиздат, 1986. Т.1,2.648 с.

11. ГОСТ 14 209–85. Трансформаторы силовые маслянные общего назначения. Допускаемые нагрузки. М.: Изд-во стандартов, 1985.

12. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1987.648 с.

13. Ястребов П. П., Смирнов И. П. Электрооборудование. Электротехнология. М.: Высш. шк., 1987.199 с.

14. Околович М. Н. Проектирование электрических станций. М.: Энергоатомиздат, 1982.400 с.

15. Смирнов А. Д., Антипов К. М. Справочная книжка энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1987.568 с.

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой