Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования

«Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ Контрольная работа № 1

«ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ»

Вариант № 92

учащегося 5 курса группы МиЭЭ17з специальности: «Монтаж и эксплуатация электрооборудования»

шифр учащегося: 292

Задача 1

Определить расчетные нагрузки Рм, Qм, Sм, Iм распределительного пункта, к которому подключены металлорежущие станки с cosц = 0,5, tgц = 1,73.

Номинальное напряжение сети 380 / 220 В.

Номера станков: 638,659,626,677,540,577,699,525

Технические данные оборудования указаны в таблице 1

Кэффициент использования Ки = 0,7

Таблица 1.1 Технические данные оборудования

Решение:

Определим суммарную установленную мощность Ру и общее количество электроприемников n

Составим таблицу, в которую запишем технические данные оборудования:

Таблица 1.2

Ру = 476 кВт

n = 8

Определим среднесменные нагрузки Рсм и Qсм Рсм = Ки · УРн (в нашем случае УРн = Ру) Рсм = Ки · УРн = 0,7 · 476 = 333,2 кВт

Qсм = Рсм · tgц = 333,2 · 1,73 = 576,44 квар Для определения эффективного числа электроприемников nэ требуется найти показатель силовой сборки m

m =

где Рном. макс — наибольшая номинальная мощность электроприемников, а Рном. мин — наименьшая номинальная мощность электоприемников.

m = = = 1,4

При n? 5, Ки? 0,2 m < 3, Рном? const эффективное число электроприемников nэ = n = 8 (лит.1 стр. 56)

Определим коэффициент максимума Км по таблице 2.13 лит. 1 стр. 54 при nэ = 8 и Ки = 0,7 :

Км = 1,2

Определим расчетные нагрузки Рм, Qм, Sм, Iм Рм = Км · Ки · Рн = 1,2 · 0,7 · 476 = 399,8 кВт

Qм = 1,1 Qсм = 1,1 · 576,44 = 634,1 квар

Sм == 749,6 кВ· А

Iм = = 1138,9 А Ответ:

Рм = 399,8 кВт

Qм = 634,1 квар

Sм = 749,6 кВ· А

Iм = 1138,9 А

Задача 2

Для ответвления от распределительного пункта ПР к металлорежущему станку (условие к задаче 1):

определить расчетный Iн и пиковый Iпик станка;

выбрать сечение провода;

в распределительном пункте выбрать автомат;

рассчитать потери напряжения на участке ПР-станок, приняв L =29 метров, sinц = 0.48, cosц = 0,7.

Решение:

Выпишем технические данные станка № 106

Таблица 2.1

Схема подключения к ПР станка, изображена на рисунке 2.1

Определим расчетный ток Iм:

Iм = УIн = 25,0 + 9,6 + 4,0 = 38,6 А электроснабжение распределительный провод напряжение

Определим пиковый (кратковременный максимальный) ток Iпик

Iпик = Iпуск макс + УIн где Iпуск макс — пусковой ток наибольшего по мощности двигателя, УIн — сумма номинальных токов остальных двигателей (в нашем случае Iном мин).

Iпуск макс = 7 М 25,0 = 175

Iпик = Iпуск макс + УIном мин = 175 + 9,6 + 4,0 = 188,6 А Выберем сечение проводов по условию нагрева:

Iдд? Iм

Iдд? 38,6 А По таблице П2.1 (литература 2) выберем сечение и марку проводов:

Провод с алюминиевыми жилами АПР сечением 6 мм² и Iдд = 39 А Выберем автомат в распределительном пункте по условию:

I уст. э.о.? 1,25 · Iпик

I уст. э.о.? 1,25 · 188,6 = 235,75 А По таблице 3.7 (литература 2) выбираем автоматический выключатель А3730Б, 400А с номинальным током 250 А и пределами регулирования 160 — 200 — 250 А.

Рассчитаем потери напряжения в ответвлении по формуле:

по таблице 4 методических указаний определим активное и индуктивное сопротивление провода с алюминиевыми жилами АПР сечением 6 мм² (ro и x0)

r0 = 5,56 Ом/км; x0 = 0,09 Ом/км

= В/км Ответ:

Iм = 38,6 А; Iпик = 188,6 А; Sпров = 6 мм²; автомат — А3730Б, 400А;

?U = 7,63 В/км

Задача 3

В соответствии с исходными данными:

— выбрать сечение кабельной линии по экономической плотности тока;

— проверить выбранное сечение на нагрев;

— рассчитать значение тока короткого замыкания в точке К1;

— проверить сечение кабелей на стойкость к действию тока короткого замыкания.

расчетную схему принять по рис 3.1

Рис 3.1

Исходные данные к задаче:

Мощность энергетической системы: Sм. с = 360 МВ•А Внутреннее сопротивление системы: xс = 2,5 Ом Число, мощность трансформаторов на ГПП: S = 2 • 1,0 МВ•А Напряжение на высшей стороне: U1 = 220 кВ Напряжение: U2 = 10 кВ Напряжение к.з.: uк = 8,3%

Длина кабельной линии от ГПП до КТП: l = 3,1 км Число часов максимума нагрузки: t = 5100 час.

Напряжение: U3 = 0,4/0,23 кВ Время срабатывания релейной защиты: tр.з. = 0,26 сек Время отключения выключателя: tо.в. = 0,34 сек Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з.: Та = 0,22

Мощность трансформатора на КТП Sн = 250 кВ•А Решение:

Определим номинальный ток трансформатора на КТП:

А По таблице 2.26 (лит.1) определим максимальную плотность тока при числе часов использования максимума нагрузки в год: t = 5100 час для кабеля с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами:

jЭ = 1,2 А/мм2

Определим экономически целесообразное сечение линии:

Выберем марку кабеля: ААГ-3×16−10

Проверим выбранное сечение кабеля на нагрев:

IДД? Iм По таблице П2.1 (лит 2.) для выбранного сечения кабеля IДД = 46 А

Iм = Iн КТП

46 А? 14,43 А — условия выполняются Рассчитаем ток короткого замыкания в точке К1

Определим номинальный ток в точке К1:

Расчет ведем в относительных единицах.

Зададимся базисными единицами:

Sб = 100 МВМА;

Uб = 37 кВ, тогда:

Iб = кА Составим схему замещения для данной расчетной схемы (рис 3.2)

Рис. 3.2 Схема замещения Определим сопротивления приведенные к базисным условиям

Сопротивление системы:

x1 = xcОм Сопротивление трансформаторов ГПП

x2 = x3 = Ом Сопротивление кабельной линии

x4 = x0 М l М Ом ,

где x0 = 0,08 Ом/км принято для кабельных линий напряжением 6ч20кВ Определим результирующее индуктивное сопротивление цепи КЗ:

xрез = Ом Для кабельной линии определяем активную составляющую сопротивления:

где r0 — находим по таблице П2.1 (лит.2), для кабеля сечением 16 мм²

r0 = 1,98 Ом/км

Ом Полное сопротивление цепи КЗ:

Z = Ом Определяем ток КЗ в точке К1:

Iп = кА Ударный ток КЗ:

iу = kу М М Iп = 1,8 М М 0,2 = 0,51 кА где kу — ударный коэффициент, для электроустановок свыше 1 кВ:

kу = 1,8

Проверим сечение кабеля на стойкость к действию тока короткого замыкания:

Должно выполняться условие: Sст? Smin

Sст = 16 мм²

Smin = ,

где ВК = (Iк2 М 106 М (tр.з + tо. в + Tа) А2 Мс — тепловой импульс, С — термический коэффициент (для кабелей с алюминиевыми жилами С = 85).

Smin = мм2

16 мм² > 2,13 мм2 — условия выполняются.

Вопрос № 5. Назначение и построение картограммы нагрузок. Привести пример

При проектировании системы электроснабжения промышленного предприятия, для определения местоположения ГПП, ГРП и ТП на генеральный план наносится картограмма нагрузок.

Картограмма нагрузок предприятия представляет собой размещенные по генеральному плану окружности, причем площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха. Центр нагрузок цеха или предприятия является символическим центром потребления электрической энергии цеха (предприятия). Главную понизительную, распределительную и цеховые подстанции следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяженность как распределительных сетей высокого напряжения предприятия, так и цеховых электрических сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии.

Рис 1.1 Генеральный план промышленного предприятия с картограммой и центром электрических нагрузок. Пунктиром нанесены цеха, которые должны быть построены с учетом перспективы развития, и картограмма электрических нагрузок с учетом расширения производства на определенный срок; точка A — ЦЭН без учета расширения, А1 — ЦЭН с учетом расширения.

Картограмма электрических нагрузок позволяет проектировщику достаточно наглядно представить распределение нагрузок на территории промышленного предприятия. Как уже отмечалось, картограмма нагрузок предприятия состоит из окружностей и площадь, ограниченная каждой из окружностей рri2, в выбранном масштабе m равна расчетной нагрузке соответствующего цеза Pi :

Из этого выражения радиус окружности

где m - масштаб для определения площади круга.

Каждый круг может быть разделен на секторы, соответствующие осветительной и силовой нагрузкам. В этом случае картограмма дает представление не только о значении нагрузок, но и об их структуре. Общий вид картограммы дан на рис. 1.1. Однако картограммы следует наносить на генеральный план промышленного предприятия отдельно для активной и реактивной нагрузок (рис 1.1 и 1.2) Причиной этого является то обстоятельство, что питание активных и реактивных нагрузок производится от разных источников.

Рис 1.2 Генеральный план промышленного предприятия с картограммой электрических реактивных нагрузок. Центр реактивных электрических нагрузок найден для случая, когда вопрос о компенсации реактивной мощности будет решаться централизованно (с использованием для этой цели синхронных компенсаторов) Питание активных нагрузок обеспечивается или от собственных электростанций промышленного предприятия, или от подстанций энергосистемы. Питание реактивных нагрузок осуществляется от конденсаторных батарей, располагаемых в местах потребления реактивной мощности (индуктивного характера), от перевозбужденных синхронных двигателей или синхронных компенсаторов, которые как правило, располагаются вблизи мест потребления реактивной мощности. В этом случае следует находить центр или центры потребления реактивной мощности. Неправильный выбор места установки синхронных компенсаторов вызывает перемещение потоков реактивной мощности по элементам системы электроснабжения промышленного предприятия и вызывает значительные потери электроэнергии. На основании изложенного рекомендуется иметь два генплана: один с картограммой активных и второй с картограммой реактивных нагрузок.

Первый вариант необходим для выбора рационального места расположения питающей подстанции ГПП (ГРП), второй помогает определить рациональное размещение компенсирующих устройств (синхронных компенсаторов) в конкретной системе электроснабжения промышленного предприятия. На рис. 1.1 представлен пример выполнения картограммы для активных нагрузок. На рис. 1.2 представлен пример выполнения картограммы для реактивных нагрузок того же предприятия.

1. Б. Ю. Липкин «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» М.1990г.

2. Л. Л. Коновалова, Л. Д. Рожкова «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» М.1989г.

3. А. Г. Ус, Т. В. Елкина «Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий» Лабораторный практикум Мн.2005г.

4. А. А. Федоров, В. В. Каменева «Основы электроснабжения промышленных предприятий» М. 1979 г.