Определение центра электрических нагрузок. Курсач_Олега0 - копия. Электрические сети являются частью электрической системы, которая в свою очередь, представляет собой частью энергетической системы
Скачать 49.95 Kb.
|
Введение Электрические сети являются частью электрической системы, которая в свою очередь, представляет собой частью энергетической системы. Энергетической системой называется совокупность электростанций, подстанций и приёмников, объединенных общим и непрерывным процессом выработки, преобразования, распределение тепловой и электрической энергии. Единая энергетическая система объединяет энергетические системы отдельных районов, соединяя их линиями электропередачи. Электрическая система, представляет собой электрическую часть энергетической системы, объединяет и связывает линиями электропередачи генераторы электрических станций, повысительные, понизительные и преобразовательные подстанции и приемники электроэнергии (электроприемники). Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящая из подстанций и распределительных устройств, соединенных линиями электропередачи, и работающая на определенной территории. Электрическая сеть предприятия, объединяя понизительные и преобразовательные подстанции, распределительные пункты (РП), электроприемники и ЛЭП, является продолжением электрической системы. Приём, преобразование и передача электроэнергии происходят на подстанциях (ГП)- электроустановке, состоящей из трансформаторов или иных преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления, защиты, измерения и вспомогательных устройств. Распределение поступающей электроэнергии без трансформации или её преобразование выполняются на РП, который может совмещаться с подстанцией, обслуживающей примыкающих к ней потребителей. Как правило, предприятия получают питание от районных электрических сетей на напряжениях от 6 до 220 кВ на крупные энергоемкие предприятия электроэнергия подается на напряжениях 330 и 500кВ на предприятиях с большим потреблением тепловой энергии и на энергоемких предприятиях сооружаются собственные тепловые электроцентраль (ТЭЦ), генераторы которых связанные с районными электрическими системами. Связь с системой осуществляется по ЛЭП непосредственно на генераторном или повышенном напряжении электростанции либо через отдельные пункты приема электроэнергии от энергосистемы. Источниками питания предприятия могут быть: распределительное устройство (РУ) генераторного напряжения электростанции либо распределительное устройство вторичного напряжения понизительной подстанции энергосистемы или подстанции 35-220 кВ промышленного предприятия, к которому присоединены его распределительные сети. Под источниками питания подразумеваются: подстанции энергосистемы, расположенные в непосредственной близости от предприятия; его узловая распределительная подстанция (УРП); главная понизительная подстанция (ГПП); собственная ТЭЦ предприятия. Узловой распределительной подстанцией называется центральная подстанция предприятия, получающая электроэнергию от энергосистемы на напряжениях 110-500кВ и распределяющая её на напряжениях 35-110кВ по подстанциям глубоких вводов на территории предприятия. В зависимости от напряжения УРП может быть чисто распределительной или с частотой трансформацией. Если значительная часть электроэнергии потребляется предприятием от энергосистемы, его УРП совмещается с подстанцией. Главные понизительные подстанции получают питание от энергосистемы на напряжениях 35-220кВ и распределяет энергию на пониженном напряжении 6-10кВ по всему объекту или отдельному ему району. Глубоким вводом называется система электроснабжения с приближением высшего напряжения к электроустановкам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов. Подстанции глубоких вводов (ПГВ) размещаются на территории предприятия рядом с наиболее крупными объектами потребления электроэнергии и получают питание от энергосистемы, УРП, ГПП или ТЭЦ предприятия. Приемным пунктом электроэнергии называется ТП или РП предприятия, куда поступает электроэнергия от источников питания. В зависимости от потребляемой мощности и удаленности от источника питания приемным пунктом электроэнергии может быть: УРП, ГПП, ПГВ, центральный распределительный пункт (ЦРП), РП, цеховая ТП. Центральный распределительный пункт получает питание непосредственно от энергосистемы или ТЭЦ предприятия на напряжениях 6-20кВ и распределяет её на том же напряжении между РП и ТП по всему по всему объекту или его части. Цеховой ТП называется подстанция, преобразующая электроэнергию на напряжении (до 1000В) и непосредственно питающая электроприемники одного или нескольких прилегающих цехов, либо части большого цеха. В ряде случаев от тех же подстанций питаются электроприемники напряжением свыше 1000В. В отношении мер безопасности ЭУ делится на: 1) ЭУ напряжением до 1кВ с глухозаземленой нейтралью; 2) ЭУ напряжением до 1кВ с изолированной нейтралью; 3) ЭУ с малым напряжением (до 42кВ); 4) ЭУ с напряжением выше 1кВ с малыми токами замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью; 5) ЭУ с напряжением выше 1кВ с большими токами замыкания на землю в сетях с эффективно заземленной нейтралью. Приемником электрической энергии (электроприемником ЭП) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электроэнергии в другой вид энергии. Бесперебойность (надежность) электроснабжения электроприемников (потребителей) электрической энергии в любой момент времени определяется режимами их работы. В отношении обеспечения надежности электроснабжения, характера и тяжести последствий от перерыва питания приемники электрической энергии согласно ПУЭ, разделяются на следующие три категории: Электроприемники 1 категории – электроприемники, перерыв электроснабжения, который может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирование особо важных элементов коммунального хозяйства. Удельный вес нагрузок потребителей 1 категории в большинстве отраслей промышленности не велики, за исключением химических и металлургических производств. На нефтехимических заводах и заводах синтетического каучука нагрузка потребителей 1 категории составляет 75-80% суммарной расчетной нагрузки предприятия; на металлургических заводах, имеющих в своем составе только коксохимические, доменные и конвертные цехи, она равна 70-80%; на металлургических заводах с полным металлургическим циклом нагрузка 1 категории достигает 25-40%. Из состава ЭП 1 категории выделена так называемая особая группа ЭП, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования. К ним относятся электродвигатели задвижек и запорной арматуры, приводы компрессоров, вентиляторов, насосов, подъемных машин на подземных рудниках, обеспечивающих своевременную эвакуацию людей, а также аварийное освещение в некоторых производствах. На некоторых предприятиях прекращение вентиляции помещений может вызвать опасную концентрацию горючих или токсичных газов, остановка насосов может привести к пожару или взрыву. ЭП 1 категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при аварии на одном из ИП может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. Для электроснабжения особой группы электроприемников 1 категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего ИП. Источником питания (ИП) или центром питания (ЦП) называется распределительное устройство генераторного напряжения (ГРУ) электростанции или распределительное устройство вторичного напряжения (РУНН) понижающей подстанции энергосистемы или подстанции 35-220 кВ промышленного предприятия. Независимым источником питания электроприемника или группы электроприемников называется ИП,- на котором сохраняется напряжение в пределах, регламентированных для послеаварийного режима, при исчезновении его на других источниках питания этих электроприемников. На промышленных предприятиях к числу независимых ИП можно отнести собственную промышленную теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), генераторы электростанции, работающие на разные секции шин и имеющие независимые первичные двигатели; линии, секции, трансформаторы разных подстанций энергосистемы; аккумуляторные батареи. Электроприемники 2 категории – это такие ЭП, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, к массовому простою рабочих, механизмов, промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного числа городских жителей. ЭП 2 категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых ИП. Для ЭП 2 категории при нарушении электроснабжения одного ИП допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания ими дежурного персонала. Электроприемниками 3 категории называются все остальные электроприемники, не подходящие под определения 1и 2 категорий. Для электроснабжения электроприемников 3 категории достаточно одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента не превышают 1 суток. Практика эксплуатации СЭС промышленных предприятий показывает, что наиболее надежными являются системы электроснабжения, содержащие минимальное количество коммутационных аппаратов (включателей, разъединителей), смонтированные с высоким качеством, при своевременности выполнения профилактических ремонтов и замены устаревшего электрооборудования. Следует отметить, что развитие электрических сетей по мере роста нагрузок сопровождается повышением надежности электроснабжения и улучшением использования всех элементов сети в нормальных условиях. При проектировании СЭС предприятия следует учитывать удельный вес электроприемников той или иной категории. Для обеспечения требуемой надежности питание всех ЭП предприятия при послеаварийных режимов ПУЭ допускают возможность отключения неответственых потребителей в этих режимах. 1.Общая часть Целью курсового проекта является закрепить теоретические знания по курсу электра снабжения. Содержание курсового проекта рассчитана на схемы электросетей приемников расположенных на генеральном плане в виде точек(смотри лист заданий). Электра приемники исходных данных рассчитаны на рабочие напряжение питания 0.4кВ. То есть нижнее напряжение подстанции считают напряжением питания электраприемников. Режимы работы электраприемников должны соответствовать номинальному режимы работы энерга системы, соблюдая основные требования энерга системы . Основными требованиями считают: 1)Соответствие рабочим номинальным напряжениям и мощностям. 2)Отклонения на зажимах электроприемников недолжен превышать 5% . 3)Магистральные линии в виде воздушных кабельных линий должны быть выбраны по допустимым токовым нагрузкам и экономической плотности тока. 4)Потери мощностей активной и реактивной составляющей недолжно превышать 1500 единиц (ВАТ, ВАР) 5)Количество установленных трансформаторов на подстанции должно соответсятвовать требованиям надежности и бесперебойности электроа снабжения 1 Расчетная часть 1.1 Определение центра электрических нагрузок С целью уменьшения экономических затрат путем сокращения затрат на материалы и проведения монтажных работ, а также сокращения потерь расхода электроэнергии при её передаче проводится расчет по оптимальному выбору места расположения ГПП. Расчет проводится по генеральному плану, расположения электроприемников на который наносится координатная сетка декартовой системы координат. По сети определяются координаты каждой точки электроприемников с целью определения центра электрических нагрузок. Как правило, центр электрических нагрузок равно удален от всех точек электроприемников, если их нагрузки одинаковы при неравномерности нагрузок, точка центра наиболее приближена к более энергоемким объектам. Центр электрических нагрузок и будет определять место расположения ГПП с установкой в ней трансформатора или трансформаторов, а также силового коммутационного оборудования. Координаты точек электроприемников для удобства проведения расчетов сводят в таблицу. Таблица 1 Место расположение электроприемников.
По полученным координатам, используя формулы (1) и (2) можно определить центр электрических нагрузок. X0 = , (1) Y0 = , (2) где Pi – мощность электроприемника, Xi, Yi – соответствующие координаты электроприемника по осям. X0 = = 450 Y0 = = 740 По проделанным расчётам определяется центр электрических нагрузок, проводят построение место расположения ГПП. 1.2 Выбор схемы электрического снабжения. При определении схемы построения систем электрического снабжения выделяют 3 основных варианта: 1- радиальную 2- магистральную 3- комбинированную Выбор схемы зависит от категории надёжности и бесперебойности электрического снабжения. Радиальными называют схемы которые содержат прямую связь питания с точкой источника (ГПП),радиальные схемы построения применяют для всех категорий надёжности. Магистральная схема представляет собой систему электрического снабжения с предусмотренными в ней дополнительными точками (РП), электрические приёмники в такой системе исключают прямое питание от источника, поэтому применяется только для 2 и 3 категории надёжности. Эта система позволяет сократить расходы при проектировании. Комбинированная схема представляет собой общею систему построения с радиальной и магистральной схемой на практике применяется часто т.к. при расчётах встречаются 1, 2 и 3 категория надёжности. Точка место расположения РП определяется по формуле 1 и 2 раздела 1.1 РП- 1 X0 = = 523 Y0 = = 362 РП- 2 X0 = = 503 Y0 = = 915 РП- 3 X0 = =322 Y0 = =795 1.3 Расчёт распределительной сети. Для передачи электрической энергии до точки электро приёмника прокладывается воздушные и кабельные линии электро передач при проектировании воздушных линий электро передач принимают оголенные сталеалюминевые провода марок АС: ПС: ПСО. Воздушные линии применяются для передачи от ГПП до РП и от ГПП до электро приёмников 1 категории надёжности. Кабельные линии применяются для передачи электрической энергии на небольшие расстояния от РП до точек электрических приёмников объеденных в группу и подключенных к рассматриваемому РП. Выбор сечения кабельных и воздушных линий электро передач проводят с соблюдением 3-х основных условий: 1) допустимые токовые нагрузки 2) экономическая плотность тока 3) допустимые потери напряжения Таблица 2 – Выбор сечения проводника
На нагрев то есть выбранное сечение должно выдерживать длительную нагрузку с расчетным током определенным по формуле Ip = , (3) Где S мощность нагрузки рассматриваемой линии Uн номинальное напряжение распределительной сети 0.4 кВ Ip ГПП-РП1 = = 303.4A Ip ГПП-РП2 = = 1222.5A Ip ГПП-РП3 = = 663.2A Ip ГПП-1 = = 267.3A Ip РП1-2 = = 80.9A Ip РП1-3= = 96.8A IpРП1-4= = 125.7A Ip ГПП-5 = = 160.4A Ip ГПП-6= = 72.2A Ip РП2-7 = = 845.3A = = 281.7А Ip РП2-8 = = 377.1A Ip РП3-9 = = 293.3A Ip РП3-10 = =369.9A По экономической плотности тока. То есть значения сечения принятого по ПУЭ недолжно превышать расшатанных значений по формуле Sэк = , (4) Где Jэк- значения экономической плотности тока принятого равным 1.3 А/мм2 Sэк ГПП-РП1 = = 233.3мм2 Sэк ГПП-РП2 = = 940.3мм2 Sэк ГПП-РП3 = = 510.1мм2 Sэк ГПП-1 = = 205.6 мм2 Sэк РП1-2 = = 62.2 мм2 Sэк РП1-3 = = 74.4мм2 Sэк РП1-4= = 96.6 мм2 Sэк ГПП-5 = = 123.3 мм2 Sэк ГПП-6 = = 55.5мм2 Sэк РП2-7 = = 650.2мм2 Sэк РП2-8 = = 290 мм2 Sэк РП3-9 = = 225.6мм2 Sэк РП3-10 = = 284.5 мм2 Таблица 3- Проверка по падению напряжения
ГПП-РП1 АББГ 4×150 мм2 Iдоп= = 305А ГПП-РП2 3×ББГ 4×185 мм2 Iдоп= = 450А ГПП-РП3 2×ББГ 4×185 мм2 Iдоп= = 450А ГПП-1 АББ 4×185 мм2 Iдоп= = 345А РП1-2 ББГ 4×10 мм2 Iдоп= = 85А РП1-3 ББГ 4×25 мм2 Iдоп= = 100А РП1-4 АББ 4×35 мм2 Iдоп= = 135А ГПП-5 АББ 4×50 мм2 Iдоп= = 165А ГПП-6АББ 4×16 мм2 Iдоп= = 90А РП2-7 3×АББ 3×4×150 мм2 Iдоп= = 305А РП2-8 ББГ 4×150 мм2 Iдоп= = 395А РП3-9 АББ 4×150 мм2 Iдоп= = 305А РП3-10 ББГ 4×150 мм2 Iдоп= = 395А Активное сопротивление для кабельной линии находится по формуле R = , (5) Где f - частота питания в герцах, l – длина провода, S – сечение провода рассматриваемой линии. По допустимым потерям напряжения которое недолжно превышать 2.5 – 5%. Расчет по потери напряжения определяется по формуле ∆U = ∙l∙Iр∙(r0∙cos φ+x0sinφ) = В (6) Где l – длина линии рассматриваемого участка в километрах, r0, x0 – активное и реактивное сопротивление линии рассматриваемого участка ом/км. ГПП-РП1 R = = 0.12 ∆U = ∙0.370∙303.4(0.12∙0.8) = 18.6 В ГПП-РП2 R = = 0.05В ∆U = ∙0.200∙1222.5 (0.05∙0.8) =16.9 В ГПП-РП3 R = = 0.04 ∆U = ∙0.150∙663.2(0.04∙0.8) = 5.5В ГПП-1 R = = 0.12 ∆U = ∙0.450∙267.3 (0.12∙0.8) = 19.9В РП1-2 R = = 0.5 ∆U = ∙0.10∙80.9(0.5∙0.8) =5.6 В РП1-3 R = = 0.2 ∆U = ∙0.10∙96.8 (0.2 ∙0.8) = 2.67В РП1-4 R = = 0.11 ∆U= ∙0.080∙125.7 (0.11∙0.8) = 1.53В ГПП-5 R = = 0.17 ∆U = ∙0.170∙160.4 (0.17∙0.8) = 6.4В ГПП-6R = = 0.3125 ∆U = ∙0.10∙72.2 (0.3125∙0.8) = 3.12В РП2-7 R = = 0.12 ∆U = ∙0.350∙281.7(0.12∙0.8) = 16.3 В РП2-8 R = = 0.04 ∆U = ∙0.120∙377.1 (0.04∙0.8) = 2.50В РП3-9 R = = 0.12 ∆U = ∙0.050∙293.3(0.12∙0.8) = 2.43 В РП3-10 R = = 0.02 ∆U = ∙0.060∙369.9 (0.02∙0.8) = 0.61 В Построение картограммы электрических нагрузок Картограмма электрических нагрузок предприятия представляет собой размещения на генеральном плане окружности, площади которых в принятом масштабе (1:100) равны расчетным нагрузкам цехов. Каждому цеху и участку соответствует окружность, центр которой совмещают с центром нагрузок цеха, т.е. с символической точкой потребления ими электроэнергии. Поэтому расположение главной понизительной, распределительной и цеховых подстанций, в близи питаемых ими нагрузок, позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электроэнергии и сократить протяженность, как сетей высокого напряжения предприятия, так и цеховых электрических сетей. Это приводит к уменьшению расхода проводникового материала и снижению потерь электроэнергии в системе электроснабжения. Картограмма электрических нагрузок состоит из окружностей, причем площадь круга πr2 ограниченная каждой из этих окружностей, с учетом принятого масштаба m (1:100 м) равна расчетной нагрузке соответствующего цеха S = πr2 m, Из этого выражения радиус окружности r = , (7) Где S- мощность рассматриваемой точки кВА, m- заданный масштаб генерального плана = 100 Таблица 4- Картограмма нагрузок
РП-1 r = = 0.82 РП-2 r = = 1.64 РП-3 r = = 1.20 ГПП-1 r = = 0.76 ГПП-5 r = = 0.59 ГПП-6 r = = 0.40 При проектировании схемы электроснабжение с радиальной схемой электроснабжения все воздушные линии были заменены на кабельные. Так как при выборе воздушной линии слишком большие токовые нагрузки и при которых невозможно определить активное и реактивное сопротивление линии. Невозможно использовать из за отсутствия таблиц для активного и реактивного сопротивления. ГПП-РП-1= IРас = 303.4А А-95 = 395А ГПП-РП-2 = IРас = 1222.5А 2×АС-300 = 700А ГПП-РП-3 = IРас = 663.2А А-300 = 680А ГПП-1 = IРас = 267.3А А-95 = 325А ГПП-5 = IРас = 160.4А АС-35 = 170А Невозможно использовать из за больших потерь напряжения превышающие 5%. ГПП-6 = IРас = 72.2 ПС-50 = 90А ∆U = ∙0.10∙72.2(3.61∙0.8+1.00∙0.6) = 21.6В 3.Общие сведения 3.1 Обоснование выбора силового трансформатора главной понизительной подстанции. Устанавливаемое количество трансформаторов в центре электрических нагрузок зависит от категории надежности и бесперебойности электра снабжения электрических приемников . Минимальное количество силовых трансформаторов для 1 и 2 категории надежности и бесперебойности электроснабжения 2 для 3 категории 1. Мощность трансформатора в большей степени зависит от суммарной нагрузки потребителей при этом выбранный трансформатор должен обеспечивать загрузку максимальной мощности и запас максимального режима 1.5%. При невозможности выбрать трансформатор на суммарную мощность с учетом запаса проводится разделение мощностей и включение трансформаторов в параллельную работу. Мощность трансформатора определяется по справочникам или каталожным данным с учетом расчета мощности. Sтр = , (8) Где: Sпотр – суммарная мощность потребляемая технологической группой, n – количество устанавливаемых трансформаторов на ГПП. Марка трансформатора выбирается произвольно с использованием каталогов и справочных данных необходимых для определения потерь реактивной и активной мощностей. Характеристики трансформатора выберем произвольно с обязательным указанием типа трансформатора и количеством фаз системой охлаждения . ТМ- 2500 6(10)/0.4 Рхх 4.2 кВт, Ркз 28кВт, Uхх 6.5% , Iкз 0.6%. Sтр = = 1329.3+30.19 = 1359.49кВт В трансформаторе ТМ-2500 6(10)/0.4 применяется масленое охлаждение с естественной циркуляцией воздуха. 3.2 Определения потерь Для обоснования выбора трансформатора проводятся расчет определения потерь активной и реактивной мощностей. Расчет потерь активной мощности проводится по формуле. ∆Pp = ∆Pxx+β2∙∆Pкз , (9) Где: ∆Pxx – Потери при работе трансформатора без нагрузки(каталожные данные ), ∆Pкз – потери трансформатора при работе в режиме короткого замыкание(каталожные данные), β – коэффициент загрузки. ∆Pp = 4.2+0.542∙28 = 34.3 Коэффициент загрузки определяется по формуле. β = , (10) Где: Sтр – мощность выбранного трансформатора, - сумма мощностей технологической группы. β = = 0.54 Потери реактивной мощности определяются по формуле. ∆Qтр = Sпотр∙( + β2∙ ) (11) Где: , Iкз% - ток короткого замыкания в процентном соотношении, Uхх% номинальное напряжение холостого хода в процентном соотношении. ∆Qтр = 2818∙( + 1.122∙ ) = 242.348 Правильность выбора силового трансформатора определяется с учетом 10% отклонения от мощности трансформатора. |