Содержание111. 1Расчет электрической схемы подстанции 4 1 Определение суммарной мощности потребителей подстанции 4
 Скачать 0.67 Mb.
|
|
Содержание Введение 3 1Расчет электрической схемы подстанции 4 1.1 Определение суммарной мощности потребителей подстанции 4 1.2Расчет и выбор силовых трансформаторов 6 1.3Выбор электрической схемы подстанции 7 2 Определение местоположения подстанции 9 3Расчет кабельных линий 13 3.1 Расчет сечений проводов 13 3.2 Расчет длин проводов 14 4Расчет токов короткого замыкания 15 4.1Расчет ударных токов 19 5Выбор шинопровода 20 6Выбор коммутационного оборудования 21 6.1 Выбор силовых выключателей 21 6.2Выбор плавких предохранителей 22 6.3Выбор разъединителей 23 Заключение 24 Список литературы 25 Введение Сегодня очень важным показателем уровня жизни общества является удельноепотребление электрической энергии населением. Количество электроэнергии,которая приходится на человека, характеризует уровень комфортностиего жилья и степень совершенства инфраструктуры городов и другихнаселённых пунктов. В настоящее время в мире наблюдается устойчивыйрост этого показателя.Увеличение объемов потребления электроэнергии населением повышаеттребования по надёжности и энергоэффективности сетей электроснабженияразного уровня – от электросетей крупных мегаполисов до сетей отдельных многоквартирных домов. Для нашей страны это особенно важно в видуизношенности электросетевого оборудования и роста доли жильяповышенной комфортности, которое оснащено мощной бытовой техникой.Развитие уличного освещения, световой рекламы и иллюминационногооформлениягородов так же предъявляет особые требования к системамэлектроснабжения.В современных условиях главными задачами для людей,осуществляющих проектирование и эксплуатацию современных системэлектроснабжениягородских микрорайонов, многоквартирных домов, является правильное определение электрических нагрузок, рациональнаяпередача и распределение электроэнергии между потребителями, гибкоеуправление.Проектирование энергоэффективных систем электроснабженияподразумевает решение задач снижения потерь электроэнергии при её передаче, преобразовании и распределении. Для этогопроектировщики должны иметь навыки выбора энергосберегающихрежимов работы трансформаторов, реакторов и других электрических установок, выбора сечений проводников линий электропередачи. Особоезначение для энергосбережения имеют навыки проведения мероприятий,направленных на компенсацию неактивных составляющих мощности иобеспечение высокого качества электроэнергии, а также правильнойорганизации учёта электроэнергии. Целью данной курсовой работы является овладение вышеназванными навыками решения задачэлектроснабжения. В ходе курсового проектирования на основе знаний,полученных в результате освоения теоретического курса, целью является приобретение умения самостоятельнойпостановки и решения практических задач энергоэффективногоэлектроснабжения, которые в ряде случаев не имеют однозначных ответов. 1 Расчет электрической части подстанции 1.1Определение суммарной мощности потребителей подстанции В данной курсовой работе был произведен расчет трансформаторной подстанции для электроснабжения многоквартирных домов на небольшой территории. Для последующих расчетов изначально необходимо определить суммарную мощность потребителей. Для наглядности воспользуемся схемой потребителей, изображенной на рисунке 1. Рисунок 1 Схема расположения потребителей Потребители № 1,2,4,5,6 являются многоквартирными домами. В домах № 1,4,5,6 имеется по 60 квартир, в доме №2 – 120 квартир. Для того, чтобы определитьвыделенные мощности выше перечисленных домовя воспользовался расчетными показателями мощности для многоквартирных домов, которые указаны в «Правилах потребления электроэнергии жителями многоквартирных домов». Согласно им, допустимая мощность дляквартирбез электрических плит составляет 5 кВт. Таким образом, мощность многоквартирного дома на 60 квартир равна:  Мощность дома на 120 квартир равна:  Потребитель №3 является торговым центром. Его выделенная мощность составляет 110 кВт. Чтобы определить реактивную мощность потребителейQ воспользуемся данными коэффициента  для каждого потребителя, приведенными в таблице 1.Таблица 1Значения tgφ для мощностей
Реактивные нагрузки каждого потребителя определяются по формуле:  Получаем значения реактивных нагрузок:    Полученные значения нагрузок заносим в таблицу 2. Таблица 2Значения активных и реактивных нагрузок
1.2Расчет и выбор силовых трансформаторов На понижающих подстанциях устанавливается один, два и более трансформаторов. Количество в основном определяется наличием потребителей повышенных категорий и технико–экономическим сравнением вариантов.Однотрансформаторные подстанции проектируют при:питании неответственных потребителей третьей категории при условии, что замена поврежденного трансформатора или его ремонт займет не более одних суток;питании потребителей второй категории при наличии централизованного передвижного трансформаторногорезерва или другого резервного источника;небольшой мощности потребителей первой категории и наличии резервных источников на стороне НН. В моем случае целесообразно установить два трансформатора. В этом случае при правильном выборе мощности трансформаторов будет обеспечено надежное питание даже при аварийном отключении одного из трансформаторов. Для выбора силового трансформатора рассчитываем общую мощность на стороне ВН:   Суммарную нагрузку на трансформаторную подстанцию рассчитываем с учетом следующего условия:  где SНТ – мощность одного из двух выбранных одинаковых трансформаторов, МВА; SВН-полная мощность на стороне ВН, МВА. Принимаем, что трансформатор будет работать на 70% при нагрузке S. Следовательно, минимальную мощность силового трансформатора находим по формуле:  С учетом полученной мощности подбираем соответствующий трансформатор: Таблица 3 Характеристики выбранного силового трансформатора
Рисунок 2 Трансформатор ТМ-1800/10 Трансформатор, выбранный с учетом всех показателей, обеспечивает питание всех потребителей в нормальном режиме при загрузке трансформатора (0,8...0,7)SНТ, а в аварийном режиме один трансформатор, оставшийся в работе, обеспечивает питание потребителей с учетом допустимой аварийной перегрузки на 40%. 1.3 Выбор электрической схемы подстанции Главными критериями при выборе электрической схемы подстанции являются: надежность,экономичность, возможность обеспечивать требуемое количество электроэнергии, безопасность обслуживания, приспособленность к проведению ремонтных работ. При выборе электрической схемынеобходимо учитывать такие факторы, как: Подстанция предназначена для питания небольшого района в черте города, где большинство потребителей это многоквартирные дома. Данная подстанция трансформаторная, понижающая (10/0,4 кВ). Подстанция включает одну линию высшего напряжения и линию низшего напряжения. Вероятность возникновения короткого замыкания. Категории надежности электроснабжения потребителей (в нашем случае все потребители относятся к третьей категории.) Приняв во внимание все вышеперечисленные факторы, электрическая схема подстанции примет вид:  Рисунок 3 Электрическая схема трансформаторной подстанции 2 Определение местоположения подстанции Для определения местоположения подстанции необходимо определить центры нагрузок. С учетом размеров территории выбираем масштаб нагрузок, ориентируясь на наименьшую, приняв удобный радиус. Наименьшую нагрузку на подстанцию имеет потребитель №3. Наименьший визуально воспринимаемый радиус этого потребителя равен 0,02 км. Определяем масштаб нагрузок ma и mp по формулам:   где m – масштаб нагрузок, кВт/км2и кВАр/км2 соответственно; Pнм, Qнм – наименьшая мощность потребителя, кВт и кВАр соответственно; rнм– наименьший визуально воспринимаемый радиус картограммы нагрузок, км.   Вычисляются радиусы активных и реактивных нагрузок каждого потребителя по формулам:   где  и  - радиусы активной и реактивной нагрузок, км;P и Q – активная и реактивная нагрузки потребителей, кВт и кВАр; mа, mp – масштаб активной и реактивной нагрузок найденный по формулам, кВт/км2 и кВАр/км2. Радиусы активных нагрузок равны:    Радиусы реактивных нагрузок равны:    Для изображения потребителей на схеме нагрузок воспользуемся таблицей, в которой даны координаты центров и радиусы нагрузок для каждого потребителя. Таблица4 Координаты центров и радиусы нагрузок потребителей
Далее вычисляетсяактивный ЦЭН по формуле:     Следовательно подстанция располагается в точке А(0,167;0,154). Вблизи точки А(0,167;0,154) находится реактивный ЦЭН, координаты которого вычисляются по формулам:     Следовательно,реактивный ЦЭН располагается в точке В(0,167;0,154) По вычисленным данным составляем картограмму нагрузок, изображенную на рисунке 4.  Рисунок 4 Картограмма активных и реактивных нагрузок 3Расчет кабельных линий В современных городах ограниченность свободногопространства и высокая плотность застройки сужаютвозможности сооружения воздушных линий. Поэтому электрическиесети городов, предназначенные для передачи и распределения энергии, в основном выполняются с использованием подземных кабельных линий. 3.1 Расчет сечений проводов Чтобы вычислить сечения проводов необходимо рассчитать номинальные токи, протекающие по линии. Номинальный ток находим по формуле:  где P, Q – активная и реактивная мощности, Вт, ВАр соответственно; U – линейное напряжение, В. Получаем:    Так как полученный номинальный ток  имеет большое значение, необходимо выбрать двойной провод сечением 240 мм2.Руководствуясь полученными значениями,выбираеммедные провода с сечениями, представленными в таблице 5. Таблица 5 Сечения проводов
3.2 Расчет длин проводов Для нахождения длин проводов, идущих от трансформаторной подстанции к потребителям, воспользуемся формулой:  где x2,y2 – координаты потребителей, представленные на картограмме нагрузок (рисунок 4); x1,y1- координаты месторасположения подстанции (точка А на рисунке 4).       4 Расчет токов короткого замыкания При проектировании электрических сетей, расчеты токов короткого замыкания (КЗ) выполняются для выбора аппаратов, проводников, числа заземленных нейтралей в системе, расчётов и настройки релейной защиты и автоматики. При трехфазном замыкании токи КЗ рассчитываются по формуле:  где U – линейное напряжение, В; Z–полное сопротивление линии, которое находится по формуле:  где R – активное сопротивление линии, Ом;  – индуктивное сопротивление линии, Ом.Для нахождения активного и индуктивного сопротивления проводов воспользуемся таблицей 6, где показаны значения активного и индуктивного удельных сопротивлений для выбранных ранее сечений проводов. Таблица 6 Значения удельного активного и индуктивного сопротивлений для медных проводов
Далее, руководствуясь выбранными значениями активного и реактивного удельных сопротивлений с учетом сечений проводов, также с учетом их длин, находим активное и индуктивное сопротивление проводов, идущих к потребителям.             (Примечание: значения активного R и индуктивного сопротивления для потребителя №2 делится пополам, так как линия имеет два провода).Находим полное сопротивление каждой линии по формуле (15):       Рассчитываем ток короткого замыкания трех фаз по формуле(14):       Ток КЗ при замыкании двух фаз рассчитывается по формуле:  Получаем:       При коротком замыкании одной фазы ток КЗ находится по формуле:  где  – фазное напряжение, В;ZТ– сопротивление нулевой последовательности трансформатора, Ом; ZП – сопротивление петли, образованной фазным и нулевым проводом, Ом. Сопротивление нулевой последовательности трансформатораZТ в нашем случае (для трансформатора ТМ – 1800/10) составляет 0,005 Ом. В качестве сопротивления петли ZПберем полные сопротивления линий, (формула 15), умноженные на два. Получаем:       4.1 Расчет ударных токов Ударный ток – это наибольшее мгновенное значение тока короткого замыкания, является суммой мгновенных значений вынужденного тока и свободного тока в процессе короткого замыкания. Значения ударного тока вычисляются по формуле:  где Kуд – ударный коэффициент (принимается равным 1); Iкз(3) – ток короткого замыкания трех фаз, А. Вычисляем значения:       5 Выбор шинопровода Шинопроводы – устройства, которые состоят из проводников, изоляторов и устройств, предназначенных для распределения и передачи электроэнергии в производственных помещениях и других объектах. Проводники в шинопроводах могут быть как с изоляцией, так и без нее. Шинопровод выбирается по току, который будет по нему протекать. Так как все потребители подключены к шинопроводу, ток в нем будет равен сумме всех номинальных токов подключенных потребителей:  Следовательно, ток в шинопроводе равен:  Руководствуясь таблицей 7, выбираем подходящий шинопровод из меди, так как провода были выбраны медные. Таблица7 Допустимый длительный ток для шин прямоугольного сечения
Выбираем медную шину размером 100х8 мм, имеющую три полосы на фазу. 6 Выбор коммутационного оборудования Коммутационным оборудованием называется оборудование, предназначенное для, включения и отключения тока в цепи или нескольких цепях сразу. На электрических подстанциях применяется такое коммутационное оборудование, как выключатели, плавкие вставки, разъединители. 6.1 Выбор силовых выключателей Силовые выключатели – это коммутационные аппараты, предназначенные для быстрых включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении. Силовые выключатели классифицируются: 1) По способу гашения дуги (масляные, вакуумные, элегазовые, и т.д.) 2) По назначению (сетевые, генераторные и пр.) Высшее напряжение составляет 10кВ, исходя из этого, необходимо выбрать соответствующий выключатель. Был выбран вакуумный выключатель типа ВВЭ-М-10номинальным напряжением 10 кВ. Вакуумные выключатели обладают целым рядом достоинств по сравнению с другими типами выключателей. Это: высокая эксплуатационная надежность, высокая коммутационная износостойкость и сокращение расходов по обслуживанию, быстродействие и увеличенный механический ресурс, безопасность и удобство эксплуатации. Рисунок 5 Силовой выключатель ВВЭ-М-10 6.2 Выбор плавких предохранителей На линиях низшего напряжения, идущих к потребителям, целесообразнее всего было выбрать плавкие вставки, так как они малогабаритны, являются простой и дешевой защитой при КЗ. Минусом является лишь однократность их действия. Плавкие предохранители выбираются с учетом следующих условий: Номинальный ток плавкого предохранителя не должен превышать значениятока в линии при коротком замыкании. Ток, при котором срабатывает предохранитель, должен быть больше номинальных значений тока в линии. Рисунок 6 Устройство плавкого предохранителя Выбранные по выше перечисленным условиям предохранители представлены в таблице 8. Таблица 8 Плавкие предохранители
(Примечание: К потребителю №2, идет двойной провод, в связи с чем выбрано два предохранителя, по одному на каждый провод.) 6.3 Выбор разъединителей Разъединителями называются коммутационные аппараты с видимым местом разъединения, не имеющие механизма свободного расцепления. Предназначаются они для включения и отключения под напряжением участков электрической цепи или для изменения схемы соединения. Разъединители служат для создания видимого разрыва, который будет отделять выведенное из работы оборудование от токопроводящих частей, находящихся под напряжением. На линии ВН были выбраны разъединители типа РВ-10/400 УХЛ2. На линии НН выбраны разъединители типа РЕ19-47-УХЛ3.  Рисунок 7 Разъединитель типаРВ-10/400 УХЛ2 Рисунок 8 Разъединитель типа РЕ19-47-УХЛ3 Заключение В процессе выполнения данной курсовой работы был рассмотрен вопрос электроснабжения объектов небольшого района. Были рассчитаны суммарные активные и реактивные нагрузки этих объектов, с учетом выделенной для них мощности по соответствующим нормативам. Исходя из полученных значений общей мощности всех потребителей, были выбраны соответствующие трансформаторы, обеспечивающие надежное электроснабжение объектов. По значениям мощностей была построена картограмма нагрузок, на которой впоследствии было определено месторасположение самой подстанции. Далее, рассмотрев все требования к ее исполнению, была выбрана электрическая схема подстанции, в которую вошли силовые выключатели, трансформаторы, разъединители, предохранители, шинопровод. По вычисленным значениям номинальных токов были выбраны сечения кабелей, идущих от подстанции к потребителям. Были найдены длины проводов и их полные сопротивления. Также были вычислены токи короткого замыкания одной, двух и трех фаз. Затем были найдены ударные токи для каждой линии. На следующем этапе был выбран шинопровод с учетом тока, который он должен выдерживать. Заключительным этапом выполнения работы был выбор коммутационного оборудования – силовых выключателей, с учетом напряжения и нагрузок, плавких предохранителей на линиях низшего напряжения и разъединителей, с учетом напряжения и климатических условий. Список литературы 1. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. -М.: Академия, 2004г. 2. Ангарова Т. В. и др. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. М.: Энерrоатомиздат, 1981г. 3. Астахов Б. А. и др. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. М.:, Энергоатомиздат, 1989г. 4. Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов. М.: Энергия. 2003г. 5. Справочник по проектированию электроснабжения / под редакцией Ю.Г.Барыбина–М.: Энергоатомиздат. 2009г. 6. Справочник по электротехническим установкам высокого напряжения / под редакцией И.А. Баумштейна и В.М. Хомякова.– М.: Энергия, 1981г. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
